KR100984723B1

KR100984723B1 - Laser processing method

Info

Publication number: KR100984723B1
Application number: KR1020100035138A
Authority: KR
Inventors: 유병소; 이병식; 장현삼; 김범중
Original assignee: 유병소; (주)큐엠씨
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2010-10-01

Abstract

PURPOSE: A method for laser processing, suitable for a cutting process or scribing process of a target object with a mounting part is provided to prevent the heat and crack between a substrate and a nitride layer. CONSTITUTION: A method for laser processing comprises next steps. A sapphire substrate with a plurality of mounting parts on the surface is prepared. A laser beam is radiated from a laser light source(103). The laser beam is passed through a light-collecting unit(105) and is focused on the sapphire substrate. The location of the light-collecting unit or the sapphire substrate is adjusted. The laser light source emits ultra-short pulse laser beam.

Description

Laser processing method {LASER PROCESSING METHOD}

본 발명은 레이저 가공방법에 관한 것으로, 특히 펄스 레이저(pulse laser)를 대상물에 조사하여 가공하는 레이저 가공방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method, and more particularly, to a laser processing method for irradiating an object with a pulse laser and processing the same.

레이저 가공은 대상물(피가공물)에 레이저 빔을 조사하여 대상물을 가공하는 공정이다. 레이저는 광의 강도가 높고 직진성이 우수하며 비접촉 가공이 가능하기 때문에, 고경도의 대상물 또는 취성재료의 절단이나 스크라이빙 공정에 유용하다. 또한, 레이저는 자유곡선 등의 복잡한 형상도 가공할 수 있으며, 재료의 가공변위도 작고 열영향부도 작기 때문에 최근 산업계에서 널리 사용되고 있다. 레이저 가공에 이용되는 레이저는 발진되는 레이저 빔의 파형에 따라 펄스 레이저와 연속발진 레이저로 분류할 수 있다. 펄스 레이저는 나노 세컨드(nano second), 피코 세컨드(pico second), 펨토 세컨드(femto second) 급의 짧은 조사 시간을 갖는 레이저로서, 피크 파워가 수십 킬로와트 이상으로 높다.Laser processing is a process of processing an object by irradiating a laser beam to an object (workpiece). The laser is useful for cutting or scribing a hard object or brittle material because of its high light intensity, excellent straightness and non-contact processing. In addition, lasers can process complex shapes such as free curves, and are widely used in the industry in recent years because of the small processing displacement of materials and the small heat affected zones. Lasers used for laser processing can be classified into pulse lasers and continuous oscillation lasers according to the waveform of the laser beam to be oscillated. The pulse laser is a laser having a short irradiation time of nano second, pico second and femto second, and has a high peak power of several tens of kilowatts or more.

펄스 레이저를 이용한 레이저 가공 공정의 일례로 엘이디의 스크라이빙 공정을 들 수 있다. 엘이디(LED, Light Emitting Diode)는 전류를 받아 빛을 방출하는 반도체를 이용한 발광소자의 일종이다. 최근 반도체 기술의 발전에 따라 엘이디 소자의 고품질화가 급격히 진행되고 있다. 그 일례로, 사파이어 기판 상에 금속 유기 화학 증착(MOCVD)법으로 III-IV족 질화물층을 형성함으로써, 고휘도의 청색 엘이디를 구현하는 기술이 점차 일반화되고 있다.As an example of the laser processing process using a pulse laser, the LED scribing process is mentioned. LED (Light Emitting Diode) is a kind of light emitting device using a semiconductor that emits light under electric current. Recently, with the development of semiconductor technology, the quality of LED devices is rapidly increasing. For example, by forming a III-IV nitride layer on a sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), a technique of realizing a blue LED of high brightness is becoming increasingly common.

그런데, 종래의 레이저 가공방법을 이용하여 사파이어 기판을 가공하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었다.By the way, when processing the sapphire substrate using a conventional laser processing method has the following problems.

먼저, 종래의 레이저 가공방법을 이용하여 사파이어 기판을 스크라이빙하거나 절단하는 경우, 사파이어 기판의 절단면의 상태가 불량하여 광휘도가 감소되는 문제점이 있었다. 이는 최근 엘이디 소자의 고휘도화가 진행됨에 따라 더욱 심각한 문제로 대두되고 있다. 절단 공정으로 인해 광휘도가 감소되는 메커니즘이 정확히 알려져 있지는 않으나, 절단 영역의 주변에 형성되는 비정질 영역에서 광이 흡수되는 것이 광휘도 감소의 주요 원인으로 생각된다.First, when scribing or cutting a sapphire substrate using a conventional laser processing method, there is a problem in that the state of the cut surface of the sapphire substrate is poor and thus the brightness is reduced. This is becoming a more serious problem as the high brightness of the LED device is recently advanced. Although the mechanism by which the brightness is reduced due to the cutting process is not known precisely, the absorption of light in the amorphous region formed around the cutting area is considered to be the main cause of the brightness reduction.

다음으로, 종래의 레이저 가공방법을 이용하여 사파이어 기판을 가공하는 경우 절단 가공시 미세한 분진이 발생하여 소자 특성에 악영향을 끼치게 된다. 또한, 종래의 레이저 가공방법을 이용한 공정에서는 절단 영역이 비교적 넓게 형성됨으로써, 하나의 웨이퍼 상에 복수개의 기능소자를 고밀도로 집적하는 데에 한계가 있었다.Next, when the sapphire substrate is processed using a conventional laser processing method, fine dust is generated during cutting, which adversely affects device characteristics. In addition, in the process using the conventional laser processing method, since the cutting region is formed relatively wide, there is a limit to the high density integration of a plurality of functional elements on one wafer.

또한, 사파이어 기판 상에는 예컨대 질화물층 등의 적층부가 형성되어 있는데, 이 질화물층을 통과하여 레이저 빔이 조사되는 경우 기판과 질화물층 사이에서 열이 발생되거나 크랙, 박리 등의 결함이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, a lamination part such as a nitride layer is formed on the sapphire substrate, but when the laser beam is irradiated through the nitride layer, there is a problem in that heat is generated between the substrate and the nitride layer or defects such as cracks and peelings are generated. .

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 적층부가 표면에 형성된 대상물의 스크라이빙이나 절단 공정에 적합한 레이저 가공방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object thereof is to provide a laser processing method suitable for the scribing or cutting process of the object formed on the surface of the laminated portion.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 의하면, 사파이어 기판의 레이저 가공방법으로서, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판을 마련하는 공정과, 레이저 광원으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부를 통과하여 상기 사파이어 기판의 내부로 집광되도록 상기 집광부 또는 상기 사파이어 기판의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔을 사파이어 기판의 내부에 조사하여 상기 사파이어 기판의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 레이저 빔은 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 사파이어 기판의 내부로 유도되며, 상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, as a laser processing method of a sapphire substrate, a step of providing a sapphire substrate having a plurality of laminated parts spaced apart from each other on the surface, and emitting a laser beam from the laser light source And adjusting the position of the light collecting part or the sapphire substrate so that the laser beam passes through the light collecting part and focuses the inside of the sapphire substrate, and irradiates the sapphire substrate with the laser beam inside the sapphire substrate. Forming a phase change region in the interior of the laser beam, the laser beam is guided into the sapphire substrate to avoid the region in which the lamination is formed, and the laser light source oscillates an ultra-short pulsed laser beam. Provided is a laser processing method.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면에 의하면, 표면에 적층부가 형성되어 있는 대상물을 가공하는 레이저 가공방법으로서, 상기 대상물의 내부에 레이저 빔을 집광시켜 상변이 영역을 형성하되, 상기 적층부에 광학적 또는 열적 반응이 일어나지 않도록 상기 레이저 빔은 상기 적층부를 회피하여 상기 대상물에 조사되며, 또한 상기 대상물의 내부에 형성된 상변이 영역이 실질적으로 상기 적층부에 도달되지 않도록 레이저 빔이 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법을 제공한다.In addition, according to a second aspect of the present invention for achieving the above object, as a laser processing method for processing an object having a laminated portion formed on the surface, by condensing a laser beam inside the object to form a phase shift region, The laser beam is irradiated onto the object to avoid an optical or thermal reaction on the laminate, and the laser beam is irradiated so that a phase change region formed inside the object does not substantially reach the laminate. It provides a laser processing method characterized in that.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 측면에 의하면, 레이저 가공방법으로서, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성된 대상물을 마련하는 공정과, 레이저 광원으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부를 통과하여 상기 대상물의 내부로 집광되도록 상기 집광부 또는 상기 대상물의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔을 대상물의 내부에 조사하여 상기 대상물의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 레이저 빔은 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 대상물의 내부로 유도되며, 상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법을 제공한다.According to a third aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a laser processing method comprising the steps of providing an object formed on a surface of a plurality of laminated portions spaced apart from each other, a step of emitting a laser beam from a laser light source, Adjusting the position of the light collecting part or the object such that the laser beam passes through the light collecting part and focuses the inside of the object, and irradiates the laser beam to the inside of the object to form a phase change region inside the object. The laser beam is guided to the inside of the object to avoid the region in which the lamination is formed, the laser light source provides a laser processing method characterized in that the oscillation of the ultra-short pulsed laser beam.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 측면에 의하면, 레이저 가공방법으로서, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성된 대상물을 마련하는 공정과, 레이저 광원으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부를 통과하여 상기 대상물의 내부로 집광되도록 상기 집광부 또는 상기 대상물의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔은 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에서 포토루미네선스가 일어나지 않도록 상기 대상물의 내부에 조사되는 공정을 포함하며, 상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법을 제공한다.In addition, according to a fourth aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a laser processing method comprising the steps of providing an object formed on the surface of a plurality of laminated portions spaced apart from each other, the step of emitting a laser beam from the laser light source, Adjusting the position of the concentrator or the object such that the laser beam passes through the concentrator and condenses into the object; and the laser beam is prevented from photoluminescence between the stack and the object. And a step of irradiating the inside of the object, wherein the laser light source oscillates an ultra-short pulsed laser beam.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제5 측면에 의하면, 레이저 가공방법으로서, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성된 대상물을 마련하는 공정과, 레이저 광원으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부를 통과하여 상기 대상물의 내부로 집광되도록 상기 집광부 또는 상기 대상물의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔을 대상물의 내부에 조사하여 상기 대상물의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 레이저 빔은, 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에서 포토루미네선스가 일어나지 않도록 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 대상물의 내부로 유도되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법을 제공한다.According to a fifth aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a laser processing method comprising the steps of providing an object formed on a surface of a plurality of laminated portions spaced apart from each other, a step of emitting a laser beam from a laser light source, Adjusting the position of the light collecting part or the object such that the laser beam passes through the light collecting part and focuses the inside of the object, and irradiates the laser beam to the inside of the object to form a phase change region inside the object. And the laser beam is guided to the inside of the object, avoiding an area in which the lamination is formed so that photoluminescence does not occur between the lamination part and the object. to provide.

본 발명은 적층부가 표면에 형성된 대상물의 스크라이빙이나 절단 공정에 적합한 레이저 가공방법을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명은 광휘도의 감소가 억제되고, 미세분진의 발생이 적으며, 고밀도 집적이 가능하고, 기판과 질화물층 사이의 열발생이나 크랙/박리 등이 억제된 레이저 가공방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a laser processing method suitable for the scribing or cutting process of the object formed on the surface of the laminated portion. In particular, the present invention can provide a laser processing method in which the reduction of the brightness is suppressed, the generation of fine dust is small, the high density integration is possible, and the heat generation or crack / peeling between the substrate and the nitride layer is suppressed. have.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 가공장치를 이용한 레이저 가공의 작용을 설명한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 일실시예를 나타낸 공정단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 다른 실시예를 나타낸 공정단면도이다.
도 7은 사파이어 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 엘이디 칩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9 내지 도 12는 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수직단면도이다.
도 13은 교차하는 2개의 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수평단면도이다.1 is a configuration diagram schematically showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views illustrating the operation of laser processing using the laser processing apparatus of FIG.
Figure 4 is a schematic diagram showing a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a process cross-sectional view showing an embodiment of the object processing using the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a process cross-sectional view showing another embodiment of the object processing using the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a plan view schematically showing a sapphire substrate.
8 is a perspective view schematically showing an LED chip.
9 to 12 are vertical cross-sectional views showing a sapphire substrate on which a phase change region is formed.
FIG. 13 is a horizontal cross-sectional view illustrating a sapphire substrate on which two interphase transition regions are formed.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

또한, 본 발명에 있어서 "웨이퍼"란 절단 이전의 기판 상태를 의미하고, "엘이디 칩"은 웨이퍼를 절단한 후 패키지 공정을 거치기 전의 상태를 의미하며, "엘이디 패키지"는 패키지 공정을 거쳐 소자화된 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서 웨이퍼 또는 기판의 "표면"이란 적층부가 형성되는 기판의 상면을 의미하며, 웨이퍼 또는 기판의 "이면"이란 상기 표면의 반대측인 기판의 하면을 의미한다.In addition, in the present invention, "wafer" refers to a state of a substrate before cutting, and "LED chip" refers to a state after cutting a wafer and before going through a package process, and an "LED package" is formed through a package process. Means that. In addition, in this invention, the "surface" of a wafer or board | substrate means the upper surface of the board | substrate in which a laminated part is formed, and the "back surface" of a wafer or board | substrate means the lower surface of the board | substrate which is the opposite side to the said surface.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 가공장치를 이용한 레이저 가공의 작용을 설명한 도면이다.1 is a configuration diagram schematically showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figures 2 and 3 are views illustrating the operation of the laser processing using the laser processing apparatus of FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 가공장치(1)는, 프레임(100) 상에 설치된 구동부(101), 상기 구동부(101)에 수평 및 수직으로 이동가능하게 설치된 적재대(102), 상기 적재대(102)의 상측에 설치된 레이저 광원(103), 레이저 광원(103)의 하측에 설치된 빔정형모듈(104), 상기 빔정형모듈(104)의 하측에 설치된 집광부(105), 및 상기 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 및 집광부(105)와 연결되어 이들을 제어하는 제어부(106)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 includes a driving unit 101 installed on the frame 100, a mounting table 102 installed to be movable horizontally and vertically on the driving unit 101, and the loading unit. A laser light source 103 provided above the table 102, a beam shaping module 104 provided below the laser light source 103, a light collecting part 105 provided below the beam shaping module 104, and the driving unit. And a control unit 106 connected to the laser light source 103, the beam shaping module 104, and the light collecting unit 105 to control them.

도면에는 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 및 집광부(105)가 적재대(102)의 상측에서 수직선 상으로 배치된 구조가 도시되어 있으나, 반사경 등의 광학계통을 이용하여 수평방향 또는 그 외 임의의 방향으로 배치하는 것도 가능하다.In the drawing, the structure in which the laser light source 103, the beam shaping module 104, and the light collecting portion 105 are arranged in a vertical line on the upper side of the mounting table 102 is illustrated, but is horizontal by using an optical system such as a reflector. It is also possible to arrange in the direction or any other direction.

프레임(100)은 그 상측에 구동부(101) 및 적재대(102)를 유지하는 구성요소로서, 금속 등의 선형 구조재나 플레이트를 포함하는 입체구조물일 수 있다. 또한, 지면이나 다른 장비로부터의 진동이 레이저 가공장치(1)로 전달되지 않도록, 예컨대 유압 댐퍼나 에어 댐퍼 등의 진동 댐퍼(vibration damper), 또는 능동형 진동 저감 장치가 프레임(100)에 장착되는 것도 가능하다.The frame 100 is a component that holds the driving unit 101 and the mounting table 102 on the upper side thereof, and may be a three-dimensional structure including a plate or a linear structure such as metal. In addition, a vibration damper such as a hydraulic damper or an air damper, or an active vibration reduction device is mounted on the frame 100 so that vibrations from the ground or other equipment are not transmitted to the laser processing apparatus 1. It is possible.

구동부(101)는 프레임(100)에 고정설치되며, 그 상측에 적재대(102)를 이동가능하게 유지한다. 구동부(101)는 적재대(102)를 수평방향으로 이동시킬 수 있으며, 이로써 대상물의 내부에 레이저 빔이 집광된 상태에서 대상물을 평면 방향으로 연속 또는 단속적으로 가공할 수 있다. 또한, 구동부(101)는 적재대(102)를 수직방향으로 이동시킬 수 있으며, 이로써 대상물의 내부에 레이저 빔이 집광되도록 하거나, 대상물의 내부에 레이저 빔이 집광된 상태에서 대상물을 수직 방향으로 연속 또는 단속적으로 가공할 수 있다.The driving unit 101 is fixedly installed on the frame 100 and holds the mounting table 102 on the upper side thereof to be movable. The driving unit 101 may move the mounting table 102 in the horizontal direction, thereby processing the object continuously or intermittently in the plane direction while the laser beam is focused inside the object. In addition, the driving unit 101 may move the mounting table 102 in the vertical direction, thereby allowing the laser beam to be focused on the inside of the object, or continuing the object in the vertical direction while the laser beam is focused on the inside of the object. Or it can process intermittently.

대상물을 가공하는 공정의 일례로, 엘이디 웨이퍼(W)의 내부에 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 스크라이빙(scribing) 공정이 있다. 그러나, 대상물이 엘이디 웨이퍼(W)에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 실리콘 등을 포함하는 반도체, 유리 등 임의의 재료일 수 있다. 본 발명에 의한 레이저 가공장치는 고경도 또는 취성재료의 가공에 특히 유용하다.As an example of a process of processing an object, there is a scribing process of forming a phase change region by irradiating a laser beam to the inside of the LED wafer (W). However, the object is not limited to the LED wafer W, and may be any material such as semiconductor, glass, etc. containing silicon or the like. The laser processing apparatus according to the present invention is particularly useful for processing high hardness or brittle materials.

엘이디 웨이퍼(W), 즉, 절단 이전 상태의 기판(10)은 사파이어 기판(11) 및 그 상면에 형성된 적층부(20)를 포함한다(도 2 참조). 적층부(20)는 n-GaN층, p-GaN층, InGaN층, Ga(N,P)층, p-전극층, n-전극층 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.The LED wafer W, that is, the substrate 10 in a state before cutting, includes a sapphire substrate 11 and a stacked portion 20 formed on the upper surface thereof (see FIG. 2). The stacking unit 20 may be any one or more of an n-GaN layer, a p-GaN layer, an InGaN layer, a Ga (N, P) layer, a p-electrode layer, and an n-electrode layer, which will be described later.

적재대(102)는 대상물, 예컨대 표면에 적층부(20)가 형성된 사파이어 기판(11)을 적재한다. 적재대(102)로 향하는 레이저 빔에 의해 적재대(102)가 손상되지 않도록, 적재대(102)의 전체 또는 일부는 레이저 빔에 대해 투과성을 가지는 재료로 만들어질 수 있다.The mounting table 102 loads an object, for example, a sapphire substrate 11 having a laminate 20 formed on its surface. The whole or part of the mounting table 102 may be made of a material that is transparent to the laser beam so that the mounting table 102 is not damaged by the laser beam directed to the mounting table 102.

레이저 광원(103)은 CO₂ 레이저, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, DPSS 레이저 중 어느 하나의 레이저 광원일 수 있다. 또한, 레이저 광원(103)으로부터 출사된 레이저 빔은, 예컨대 파장 20mm 이하, 펄스 폭 100msec 이하인 초단 펄스 레이저(short pulse laser) 광일 수 있다. 초단 펄스 레이저는 조사 시간이 짧고 파워밀도가 높다. 초단 펄스 레이저에 의한 애블레이션(ablation)은 용융 과정없이 직접 재료의 증발과정이 이행되기 때문에, 레이저 빔이 조사되는 영역 주변에 열영향부가 거의 생기지 않아 고품질의 미세가공이 가능하게 된다. 한편, 초단 펄스 레이저에 의한 애블레이션에 있어서 하나의 광자가 갖는 에너지가 재료(대상물)의 해리에너지보다 낮은 경우에도, 광의 강도가 크면 다수의 광자에 의한 에너지가 해리에너지 이상인 조건에서 애블레이션 가공이 가능하게 된다.The laser light source 103 may be a laser light source of any one of a CO ₂ laser, an excimer laser, an Nd-YAG laser, and a DPSS laser. In addition, the laser beam emitted from the laser light source 103 may be, for example, short pulse laser light having a wavelength of 20 mm or less and a pulse width of 100 msec or less. The ultra short pulse laser has a short irradiation time and high power density. Ablation by the ultra-short pulsed laser is carried out by the evaporation process of the material directly without the melting process, so that almost no heat affected zone is generated around the area irradiated with the laser beam, thereby enabling high quality microfabrication. On the other hand, even when the energy of one photon is lower than the dissociation energy of the material (object) in the ablation by the ultra-short pulse laser, if the intensity of light is large, ablation processing is performed under the condition that the energy of many photons is higher than the dissociation energy. It becomes possible.

또한, 레이저 광원(103)은 사파이어 기판(11) 또는 이 사파이어 기판(11) 상에 적재된 적층부(20)에 대해 투과성을 가지는 레이저 광원일 수 있으며, 이로써 사파이어 기판(11)이나 적층부(20)에 대해 열영향을 주지않고 집광점(P) 근처에서만 상변이 영역(T)(도 9 참조)이 형성될 수 있다.In addition, the laser light source 103 may be a sapphire substrate 11 or a laser light source having transparency to the stacking portion 20 mounted on the sapphire substrate 11, whereby the sapphire substrate 11 or the stacking portion ( The phase change region T (see FIG. 9) may be formed only near the condensing point P without affecting the heat.

빔정형모듈(104)은 레이저 광원(103)으로부터 출사된 레이저 빔의 빔 직경이 커지도록 하여, 광학계통의 개구수를 조절한다. 또한, 빔정형모듈(104)을 통해 레이저 빔의 평활성이 향상된다.The beam shaping module 104 adjusts the numerical aperture of the optical system by increasing the beam diameter of the laser beam emitted from the laser light source 103. In addition, smoothness of the laser beam is improved through the beam shaping module 104.

집광부(105)는 예컨대 집광렌즈로 형성되며, 레이저 광원(103)으로부터의 레이저 빔을 사파이어 기판(11)을 향하여 집광시킨다.The condenser 105 is formed of, for example, a condenser lens, and condenses the laser beam from the laser light source 103 toward the sapphire substrate 11.

제어부(106)는 상기 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 및 집광부(105)와 연결되어 이들의 작동을 제어한다. 예컨대, 제어부(106)는 상기 구동부(101)를 제어하여 적재대(102)를 수직 또는 수평방향으로 이동시킴으로써, 사파이어 기판(11)의 내부로 레이저 빔을 유도할 수 있다. 이 때, 사파이어 기판(11)의 상면에서 적층부(20)가 설치된 영역을 회피하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부에 집광함으로써, 상변이 영역(T)이 상기 적층부(20)가 형성된 사파이어 기판(11)의 표면에 도달되지 않도록 한다. 이로써 엘이디 소자의 광휘도 감소가 억제될 수 있다. 이에 대한 상세는 후술하기로 한다.The controller 106 is connected to the driving unit 101, the laser light source 103, the beam shaping module 104, and the light collecting unit 105 to control their operation. For example, the controller 106 may guide the laser beam into the sapphire substrate 11 by moving the mounting table 102 in the vertical or horizontal direction by controlling the driving unit 101. At this time, the laser beam is condensed inside the sapphire substrate 11 by avoiding the region in which the lamination part 20 is installed on the upper surface of the sapphire substrate 11, whereby the lamination part 20 is formed. The surface of the formed sapphire substrate 11 is not reached. As a result, the decrease in brightness of the LED element can be suppressed. Details thereof will be described later.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 적층부(20)가 상측을 향한 상태에서 사파이어 기판(11)의 내부에 집광점(P)을 형성하는 경우, 레이저 빔의 광경로(B)가 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 형성되도록 할 수 있다. 이와 달리 적층부(20)가 레이저 빔의 광경로(B) 상에 놓일 경우(도 3(a) 참조), 레이저 빔의 광경로(B) 상에 위치한 적층부(20)의 영역(I)에서는 레이저 빔에 의한 에너지 흡수가 일어날 수 있다. 이에 의해 적층부(20) 고유의 포토루미네선스(photoluminescence)를 방출하게 된다. 포토루미네선스는 물질이 에너지를 흡수하여 여기(勵起) 상태가 된 후 다시 바닥상태로 돌아갈 때 흡수한 에너지를 빛으로서 방출하는 현상이다. 또한, 상기 레이저 빔의 광경로(B) 상에 위치한 적층부(20)의 영역(I)에서는 열영향으로 인해 적층부(20)와 사파이어 기판(11) 사이에 박리나 크랙이 생길 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 제어부(106)는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 서로 이격된 복수개의 적층부(20)가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판(11)에 있어서, 이 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부로 유도하여 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역(T)이 형성되도록, 구동부(101)를 제어할 수 있다.As shown in FIG. 2 (a), when the light converging point P is formed inside the sapphire substrate 11 with the lamination part 20 facing upward, the optical path B of the laser beam is laminated. It can be formed to avoid the area where the portion 20 is formed. In contrast, when the stack 20 is placed on the optical path B of the laser beam (see FIG. 3 (a)), the area I of the stack 20 positioned on the optical path B of the laser beam. In this case, energy absorption by the laser beam may occur. As a result, photoluminescence inherent in the laminate 20 is emitted. Photoluminescence is a phenomenon in which a substance absorbs energy and releases the absorbed energy as light when it returns to the ground state after being excited. In addition, in the region I of the stacking portion 20 located on the optical path B of the laser beam, peeling or cracking may occur between the stacking portion 20 and the sapphire substrate 11 due to heat effects. In order to prevent this, as shown in FIG. 2 (a), the control unit 106 includes the stacked portion (in the sapphire substrate 11 having the plurality of stacked portions 20 spaced apart from each other on the surface thereof). The driver 101 may be controlled to guide the laser beam into the sapphire substrate 11 to avoid the region in which the 20 is formed so that the phase change region T is formed in the sapphire substrate 11.

한편, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 적층부(20)가 하측을 향한 상태에서 사파이어 기판(11)의 내부에 집광점(P)이 형성되도록 레이저 빔을 조사하는 것도 가능하다. 이 경우에도 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 집광점(P)을 지난 이후의 레이저 빔의 광경로(B) 상에 적층부(20)가 위치할 경우(도 3(b) 참조), 상기 광경로(B) 상에 위치한 적층부(20)의 영역(I)에서는, 레이저 빔의 오버슈트 등에 의하여 포토루미네선스가 발생할 수 있으며, 또한 열영향으로 인해 적층부(20)와 사파이어 기판(11) 사이에 박리나 크랙이 생길 수도 있다.On the other hand, as shown in Figure 2 (b), it is also possible to irradiate the laser beam so that the light collecting point (P) is formed inside the sapphire substrate 11 in a state in which the stacking portion 20 is directed downward. Also in this case, as shown in FIG. 3 (b), when the lamination part 20 is positioned on the optical path B of the laser beam after passing the condensing point P (see FIG. 3 (b)). In the region I of the stacked portion 20 located on the optical path B, photoluminescence may occur due to overshoot of the laser beam, and also due to thermal effects, the laminated portion 20 and sapphire Peeling or cracking may occur between the substrates 11.

따라서, 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 어느 경우에도, 제어부(106)는, 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부로 유도하여 사파이어 기판(11)의 내부에만 상변이 영역이 형성되도록, 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 또는 집광부(105)를 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 제어부(106)는, 적층부(20)와 사파이어 기판(11)의 사이에서 포토루미네선스가 일어나지 않도록, 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 또는 집광부(105)를 제어하는 것이 바람직하다.Therefore, in any case shown in FIGS. 2A and 2B, the control unit 106 may guide the laser beam into the sapphire substrate 11, avoiding the region where the stacking unit 20 is formed. It is preferable to control the driving unit 101, the laser light source 103, the beam shaping module 104, or the light collecting unit 105 so that the phase change region is formed only inside the sapphire substrate 11. In addition, the control unit 106 includes a drive unit 101, a laser light source 103, a beam shaping module 104, or a house so that photoluminescence does not occur between the stacking unit 20 and the sapphire substrate 11. It is desirable to control the light section 105.

이상에서는 구동부(101)가 적재대(102)를 구동하는 것으로 설명하였으나, 적재대(102)를 구동시키는 구동부(101)를 대신하여, 또는 상기 구동부(101)와 함께, 집광부(105)를 수직방향 또는 수평방향으로 이동시키는 별도의 구동부를 설치하는 것도 가능하다. 이 경우 집광부(105)의 구동에 의해 적재대(102)와 집광부(105) 사이의 거리를 조정함으로써, 사파이어 기판(11) 내에서 레이저 빔의 집광점(P)을 사파이어 기판(11)의 두께 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 집광점(P)을 평면 방향으로 이동시킬 수도 있다.Although the driving unit 101 has been described as driving the mounting table 102, the light collecting unit 105 may be replaced with the driving unit 101 for driving the mounting table 102 or together with the driving unit 101. It is also possible to provide a separate drive for moving in the vertical or horizontal direction. In this case, by adjusting the distance between the mounting table 102 and the light collecting unit 105 by driving the light collecting unit 105, the light collecting point P of the laser beam in the sapphire substrate 11 is sapphire substrate 11. Can be moved in the thickness direction. In addition, the light collection point P can also be moved in a planar direction.

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도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 1과 관련하여 앞에서 설명한 실시예에 개시된 레이저 가공장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 이에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다.
이 실시예에 따른 레이저 가공장치(1)는, 레이저 광원(103)과 집광부(105) 사이에 다이크로익 미러(dichroic mirror)(107)가 설치된다. 다이크로익 미러(107)는 특정 파장 범위의 광은 반사하고, 그 외의 광은 투과하는 성질을 가진다. 상기 다이크로익 미러(107)는 적층부(20)에서 방출된 광만을 선택적으로 반사하도록 제조된다. 즉, 상기 다이크로익 미러(107)는 레이저 빔과 사파이어 기판(11)에서 방출된 광은 투과하고, 상기 적층부(20)에서 방출된 광은 반사하도록 제조된다.Figure 4 is a schematic diagram showing a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention. The same components as those of the laser processing apparatus disclosed in the above-described embodiment with reference to FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
In the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, a dichroic mirror 107 is provided between the laser light source 103 and the condenser 105. The dichroic mirror 107 reflects light in a specific wavelength range and transmits other light. The dichroic mirror 107 is manufactured to selectively reflect only the light emitted from the stack 20. That is, the dichroic mirror 107 is manufactured to transmit the light emitted from the laser beam and the sapphire substrate 11 and reflect the light emitted from the stacking unit 20.

이에 의해, 레이저 광원(103)으로부터 사파이어 기판(11)을 향해 조사되는 가공용 레이저 빔은 다이크로익 미러(107)를 그대로 통과하여 사파이어 기판(11)을 향하게 된다. 이때 상기 사파이어 기판(11) 상에 적층부(20)가 있을 경우, 상기 레이저 빔에 의해 적층부(20)는 포토루미네선스에 의해 광을 방출하게 된다. 상기 적층부(20)가 포토루미네선스로 방출하는 광은 다이크로익 미러(107)에 의해 반사되어 검출부(108)로 향하게 된다.As a result, the processing laser beam irradiated from the laser light source 103 toward the sapphire substrate 11 passes through the dichroic mirror 107 as it is and faces the sapphire substrate 11. In this case, when the lamination part 20 is provided on the sapphire substrate 11, the lamination part 20 emits light by photoluminescence by the laser beam. The light emitted from the stack 20 by photoluminescence is reflected by the dichroic mirror 107 and directed to the detector 108.

검출부(108)는 적층부(20)가 포토루미네선스로 방출하는 광을 검출한다. 이러한 검출에 의해, 레이저 빔의 광경로(B) 상에 적층부(20)가 위치하는지를 판별할 수 있다. 이로써, 별도의 관찰용 광원 또는 검출용 광원을 설치하지 않고도 적층부(20)에 레이저 빔이 조사되고 있는지 여부를 판별하는 것이 가능하게 된다.The detection unit 108 detects light emitted from the stacking unit 20 by photoluminescence. By this detection, it is possible to determine whether the lamination section 20 is located on the optical path B of the laser beam. Thereby, it becomes possible to determine whether the laser beam is irradiated to the lamination | stacking part 20, without providing a separate observation light source or a detection light source.

이제 레이저 가공장치를 이용하여 대상물을 가공하는 방법을 설명하기로 한다. 이하에서는 엘이디 웨이퍼를 스크라이빙 및 절단하여 엘이디 칩을 형성하는 방법을 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Now, a method of processing an object using a laser processing apparatus will be described. Hereinafter, a method of forming an LED chip by scribing and cutting an LED wafer will be described, but the present invention is not limited only to these embodiments.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 일실시예를 나타낸 공정단면도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 다른 실시예를 나타낸 공정단면도이다. 또한, 도 7은 사파이어 기판을 개략적으로 나타낸 평면도, 도 8은 엘이디 칩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.5 is a process cross-sectional view showing an embodiment of the object processing using a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a process showing another embodiment of the object processing using a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention It is a cross section. 7 is a plan view schematically showing a sapphire substrate, and FIG. 8 is a perspective view schematically showing an LED chip.

도 5를 참조하면, 엘이디 칩(10)의 제조를 위해, 먼저 사파이어 기판(11)을 마련하고, 이 사파이어 기판(11) 상에 적층부를 형성하기 위한 복수의 질화물층(12~14)을 적층한다(도 5(a) 참조). 상기 질화물층(12~14)은 예컨대 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 사용한 에피택셜(epitaxial) 성장으로 형성할 수 있다. 구체적으로는, 사파이어 기판(11) 상에 n-GaN층(12)을 형성한 후, 상기 n-GaN층(12) 상에 InGaN층(13)을 형성하고, 이후 상기 InGaN층(13) 상에 p-GaN층(14)을 형성하게 된다. 이와 같이 발광재료로서 InGaN층(13)을 형성함으로써, 고휘도의 청색광 또는 녹색광을 얻게 된다.Referring to FIG. 5, in order to manufacture the LED chip 10, first, a sapphire substrate 11 is prepared, and a plurality of nitride layers 12 to 14 for forming a laminate on the sapphire substrate 11 are laminated. (See FIG. 5 (a)). The nitride layers 12 to 14 may be formed by epitaxial growth using, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. Specifically, after the n-GaN layer 12 is formed on the sapphire substrate 11, the InGaN layer 13 is formed on the n-GaN layer 12, and then on the InGaN layer 13. The p-GaN layer 14 is formed on the substrate. By forming the InGaN layer 13 as the light emitting material in this way, high luminance blue light or green light is obtained.

다음으로, 전극 형성 및 소자 분리를 위하여, p-GaN층(14), InGaN층(13), 및 n-GaN층(12)의 일부를 식각(에칭)하여 오목부(15)를 형성한다(도 5(b) 참조). 오목부(15)는 예컨대 RIE(반응 이온 식각; Reactive Ion Etching)법으로 형성할 수 있으며, 이에 의해 오목부(15)의 하면에 n-GaN층(12)의 상면 중 일부 영역이 노출된다.Next, in order to form the electrode and to separate the elements, a part of the p-GaN layer 14, the InGaN layer 13, and the n-GaN layer 12 is etched (etched) to form the recesses 15 ( See FIG. 5 (b)). The concave portion 15 may be formed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching), whereby a portion of the upper surface of the n-GaN layer 12 is exposed on the lower surface of the concave portion 15.

다음으로, p-GaN층(14) 상에 p-전극층(16)을 형성하고, n-GaN층(12) 상에 n-전극층(17)을 형성한다(도 5(c) 참조). 이들 전극층(16, 17)은 Au, Ni, Ti, Cr 등의 금속으로 이루어질 수 있으며, 이러한 금속 전극층(16, 17)이 리드 등을 통해 외부 전원에 연결됨으로써 엘이디 소자가 발광할 수 있게 된다.Next, a p-electrode layer 16 is formed on the p-GaN layer 14, and an n-electrode layer 17 is formed on the n-GaN layer 12 (see FIG. 5 (c)). These electrode layers 16 and 17 may be made of metal such as Au, Ni, Ti, Cr, and the like, and the LED elements may emit light by connecting the metal electrode layers 16 and 17 to an external power source through a lead or the like.

마지막으로, 도 5(c)에 도시된 분할예정라인(L)을 따라 기판(11)을 절단함으로써 도 5(d)에 도시된 바와 같은 엘이디 칩(10)을 얻게 된다. 도 5에서는 2개의 엘이디 칩이 제조되는 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 하나의 웨이퍼(W)을 이용하여 수백 내지 수천 개 이상의 엘이디 칩(C)이 제조될 수 있다(도 7 및 도 8 참조).Finally, the LED chip 10 as shown in FIG. 5 (d) is obtained by cutting the substrate 11 along the dividing line L shown in FIG. 5 (c). Although two LED chips are shown in FIG. 5, hundreds to thousands or more of LED chips C may be manufactured using one wafer (see FIGS. 7 and 8).

전술한 MOCVD법 및 RIE법은 주지되어 있으므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 앞의 실시예에서는 질화물층의 형성 방법 및 식각 방법으로서 MOCVD법 및 RIE법을 예로서 설명하였으나, 본 발명이 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니며, 질화물층의 형성 방법 및 식각 방법으로서 주지된 다른 방법을 사용하는 것도 가능하다.Since the above-described MOCVD method and RIE method are well known, detailed description thereof will be omitted. In the above embodiment, the MOCVD method and the RIE method have been described as examples of the method of forming and etching the nitride layer, but the present invention is not limited to these methods. It is also possible to use.

또한, 앞의 실시예에서는 적층부가 n-GaN층(12), InGaN층(13), p-GaN층(14), p-전극층(16), 및 n-전극층(17)으로 구성된 질화물 및 금속층인 것으로 설명하였으나, 본 발명의 적층부가 이들로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기판(11)과 n-GaN층(12)의 사이에는 기판(11)과 n-GaN층(12)의 격자 정합을 향상시키기 위해 도핑되지 않은 GaN층을 형성하는 것도 가능하며, p-GaN층(14)과 p-전극층(16) 사이에는 GaN층(14)과 p-전극층(16) 간의 통전을 위해 오믹 접촉(Ohmic contact)용 금속층을 형성하는 것도 가능하다.Further, in the above embodiment, the nitride and metal layer in which the lamination portion is composed of the n-GaN layer 12, the InGaN layer 13, the p-GaN layer 14, the p-electrode layer 16, and the n-electrode layer 17 are formed. Although described as being, the laminated part of this invention is not limited to these. For example, an undoped GaN layer may be formed between the substrate 11 and the n-GaN layer 12 to improve the lattice match between the substrate 11 and the n-GaN layer 12, and p- It is also possible to form a metal layer for ohmic contact between the GaN layer 14 and the p-electrode layer 16 for conduction between the GaN layer 14 and the p-electrode layer 16.

한편, 기판(11)의 절단 공정과 관련해서는 이후에 상술하기로 한다.On the other hand, the cutting process of the substrate 11 will be described later.

도 6은 대상물 가공의 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 오목부(15)의 형성시 기판(11)의 상면 중 일부 영역이 노출된다는 점을 제외하고는, 전술한 실시예와 동일하다. 따라서, 도 5에서와 동일한 도면부호를 사용하여 설명하기로 한다.6 shows another embodiment of object processing. This embodiment is the same as the above-described embodiment, except that some regions of the upper surface of the substrate 11 are exposed when the recesses 15 are formed. Therefore, the same reference numerals as in FIG. 5 will be used.

먼저, 사파이어 기판(11) 상에 n-GaN층(12), InGaN층(13), 및 p-GaN층(14)을 차례로 적층한다(도 6(a) 참조).First, an n-GaN layer 12, an InGaN layer 13, and a p-GaN layer 14 are sequentially stacked on the sapphire substrate 11 (see FIG. 6 (a)).

다음으로, n-GaN층(12), InGaN층(13), 및 p-GaN층(14)을 식각하여 오목부(15)를 형성한다(도 6(b) 참조). 오목부(15)의 하면에는 n-GaN층(12)의 상면 중 일부 영역이 노출되며, 아울러 기판(11)의 상면 중 일부 영역도 노출된다. 따라서, 오목부(15)는 p-GaN층(14), n-GaN층(12), 및 기판(11)이 차례로 노출되어 있는 계단형상으로 형성된다. 노출된 기판(11)의 상면 영역은 이후의 공정에서 절단에 이용된다. 즉, 도 5와 관련된 앞의 실시예에서는 엘이디 칩을 형성하기 위해 기판(11) 및 n-GaN층(12)을 절단 및 분리시켜야 하지만, 본 실시예에서는 기판(11)만을 절단시키면 되므로, 절단 공정이 보다 효율적으로 이루어지게 된다. 또한, 절단시에는 기판(11)과 n-GaN층(12)에 외부로부터 외력이 가해지게 되는데, 기판(11)의 상면 일부 영역이 노출되어 n-GaN층(12)이 서로 이격되어 있을 경우 외력으로 인해 기판(11)과 n-GaN층(12) 사이에서 박리나 크랙이 생기는 현상이 현저히 감소된다.Next, the n-GaN layer 12, the InGaN layer 13, and the p-GaN layer 14 are etched to form recesses 15 (see FIG. 6 (b)). A portion of the upper surface of the n-GaN layer 12 is exposed on the lower surface of the recess 15, and a portion of the upper surface of the substrate 11 is also exposed. Therefore, the recessed part 15 is formed in the step shape which the p-GaN layer 14, the n-GaN layer 12, and the board | substrate 11 are exposed one by one. The top region of the exposed substrate 11 is used for cutting in subsequent processes. That is, in the previous embodiment related to FIG. 5, the substrate 11 and the n-GaN layer 12 need to be cut and separated to form an LED chip. However, in this embodiment, only the substrate 11 needs to be cut. The process is made more efficient. In addition, when cutting, external force is applied to the substrate 11 and the n-GaN layer 12 from the outside. When a portion of the upper surface of the substrate 11 is exposed and the n-GaN layer 12 is spaced apart from each other, Due to the external force, the phenomenon of peeling or cracking between the substrate 11 and the n-GaN layer 12 is significantly reduced.

다음으로, p-GaN층(14) 상에 p-전극층(16)을 형성하고, n-GaN층(12) 상에 n-전극층(17)을 형성한다(도 6(c) 참조).Next, a p-electrode layer 16 is formed on the p-GaN layer 14, and an n-electrode layer 17 is formed on the n-GaN layer 12 (see FIG. 6 (c)).

마지막으로, 도 6(c)에 도시된 분할예정라인(L)을 따라 기판(11)을 절단함으로써 도 6(d)에 도시된 바와 같은 엘이디 칩(10)을 얻게 된다.Finally, the LED chip 10 as shown in FIG. 6D is obtained by cutting the substrate 11 along the dividing line L shown in FIG. 6C.

이제 도 9 내지 도 13을 참조하여 기판(11)의 절단 방법을 설명하기로 한다.A method of cutting the substrate 11 will now be described with reference to FIGS. 9 through 13.

도 9 내지 도 12는 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수직단면도이며, 도 13은 교차하는 2개의 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수평단면도이다. 도 9, 도 10, 및 도 12에서는 편의를 위하여 사파이어 기판의 상측에 형성된 적층부를 도시하지 않았다.9 to 12 are vertical cross-sectional views illustrating a sapphire substrate on which a phase change region is formed, and FIG. 13 is a horizontal cross-sectional view illustrating a sapphire substrate on which two phase change regions intersect with each other. 9, 10, and 12 do not show the laminate formed on the upper side of the sapphire substrate for convenience.

본 발명에 따른 레이저 가공장치를 이용한 엘이디 칩의 형성 방법에 의하면, 먼저 전술한 실시예들에서와 같이 서로 이격된 복수개의 적층부(예컨대, 질화물층 및 금속 전극층)(20)가 형성된 사파이어 기판(11)을 마련한다. 다음으로, 상기 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 사파이어 기판(11)에 레이저 빔을 조사하고, 이 레이저 빔의 조사에 의해 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역(Phase Transformation Area)(T)을 형성한다. 이 때 상변이 영역(T)이 적층부(20)가 형성된 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면에 도달되지 않도록 한다. 마지막으로, 상기 상변이 영역(T)을 이용하여 사파이어 기판(11)을 절단함으로써 엘이디 칩을 형성하게 된다.According to the method of forming an LED chip using the laser processing apparatus according to the present invention, first, as in the above-described embodiments, a sapphire substrate having a plurality of stacked portions (eg, nitride layer and metal electrode layer) 20 spaced apart from each other ( 11) Next, the laser beam is irradiated to the sapphire substrate 11 while avoiding the region in which the lamination part 20 is formed, and the phase transformation area inside the sapphire substrate 11 by irradiation of the laser beam. (T) is formed. At this time, the phase change region T does not reach the front and rear surfaces of the sapphire substrate 11 on which the laminate part 20 is formed. Finally, the LED chip is formed by cutting the sapphire substrate 11 using the phase change region T.

사파이어 기판(11)에 상변이 영역(T)을 형성하는 공정을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The process of forming the phase change region T in the sapphire substrate 11 will be described in more detail as follows.

먼저 도 1 또는 도 4에 도시된 바와 같은 레이저 가공장치(1)를 이용하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부의 어느 한 지점인 집광점(P)에 조사한다. 이 집광점(P)은 기판의 분할예정라인(L) 상에 놓이도록 한다(도 9 참조).First, the laser beam is irradiated to a light collecting point P, which is a point inside the sapphire substrate 11, by using the laser processing apparatus 1 as shown in FIG. 1 or 4. This condensing point P is placed on the dividing line L of the substrate (see FIG. 9).

한편, 사파이어 기판(11)에 조사되는 레이저 빔은 예컨대 Nd-YAG 레이저와 같은 고체 레이저일 수 있다. 레이저 빔은 하나 또는 복수의 레이저 광원으로부터 출사된 후 빔정형모듈과 집광렌즈 등을 거쳐 집광점(P)으로 모이게 된다.On the other hand, the laser beam irradiated on the sapphire substrate 11 may be a solid state laser such as, for example, an Nd-YAG laser. After the laser beam is emitted from one or more laser light sources, the laser beam is collected at the light collecting point P through the beam shaping module and the condenser lens.

한편, 사파이어 기판(11)에 있어서 집광점(P) 및 그 주변부에서는 상변이 영역(T)이 형성되지만, 그 외의 영역, 즉 사파이어 기판(11)의 표면이나 적층부(20)에서는 상변이 영역(T)이 형성되지 않는다. 이를 위해, 레이저 빔은 레이저 빔의 광경로 상에 존재하는 사파이어 기판(11)이나 적층부에 대해서 투과성을 가질 수 있다. 이러한 조건을 만족시키는 것이라면 어느 레이저 광원을 이용해도 무방하다. 예컨대 전술한 Nd-YAG 레이저 외에 CO₂ 레이저, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, DPSS 레이저 등을 이용할 수도 있다.On the other hand, in the sapphire substrate 11, the phase change region T is formed at the light collecting point P and its peripheral portion, but in other regions, that is, the phase change region in the surface of the sapphire substrate 11 or the laminated portion 20. (T) is not formed. To this end, the laser beam may have transparency to the sapphire substrate 11 or the stacked portion present on the optical path of the laser beam. Any laser light source may be used as long as these conditions are satisfied. For example, a CO ₂ laser, an excimer laser, an Nd-YAG laser, a DPSS laser, or the like may be used in addition to the aforementioned Nd-YAG laser.

다음으로, 본 발명에 있어서 레이저 빔으로는 파장이 20mm 이하, 펄스 폭이 100msec 이하인 펄스 레이저 빔을 이용할 수 있다. 이와 같이, 사파이어 기판(11) 내부의 좁은 영역에 에너지를 국소적으로 주입함으로써 도 9와 같이 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면에 접하지 않도록 기판(11)의 내부에만 상변이 영역(T)을 형성할 수 있게 된다.Next, in the present invention, a pulse laser beam having a wavelength of 20 mm or less and a pulse width of 100 msec or less can be used as the laser beam. As such, by locally injecting energy into a narrow region inside the sapphire substrate 11, the phase change region T only in the inside of the substrate 11 so as not to contact the front and rear surfaces of the sapphire substrate 11 as shown in FIG. 9. Can be formed.

이에 따라, 완성된 엘이디 패키지에 있어서 발광층에서 발생된 광이 외부로 전달되는 경로 상에 놓인 기판(11)의 표면 또는 이면 부근에는 상변이 영역(T), 예컨대 비정질 영역(amorphous area)이 형성되지 않거나 비교적 작은 크기로 형성되고, 따라서 광휘도의 감소가 억제된다.Accordingly, in the completed LED package, the phase change region T, for example, an amorphous region, is not formed near the surface or the rear surface of the substrate 11 lying on the path through which the light generated from the light emitting layer is transmitted to the outside. Or is formed with a relatively small size, and thus the reduction in brightness is suppressed.

도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변이 영역(T)의 형성 모습이 도시되어 있다.10 illustrates the formation of the phase change region T according to another embodiment of the present invention.

이 실시예에 의하면, 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 분할예정라인(L)에 놓인 두 지점 사이에서 레이저 빔을 연속적으로 이동시킴으로써, 상변이 영역(T)이 기판(11)의 두께방향(z축 방향)으로 연장되도록 형성한다. 상기 두 지점 중 기판(11)의 표면에 가까운 지점을 제1 집광점, 또는 제1 영역(P1)이라 하고, 상기 두 지점 중 기판(11)의 이면에 가까운 지점을 제2 집광점, 또는 제2 영역(P2)이라 한다. 본 실시예에서는, 상기 레이저 빔의 집광점(집광영역)을 제1 영역(P1)으로부터 제2 영역(P2)으로 이동시킴으로써 상변이 영역(T)을 형성하게 된다. 이와 달리 상기 레이저 빔의 집광점(집광영역)을 제2 영역(P2)으로부터 제1 영역(P1)으로 이동시켜 상변이 영역(T)을 형성할 수도 있다. 본 실시예는 상변이 영역(T)이 연속적으로 형성된다는 점을 제외하고는 도 9에 도시된 전술한 실시예와 동일하다.According to this embodiment, the laser beam is continuously moved between two points placed on the division line L in the sapphire substrate 11 so that the phase shift region T is formed in the thickness direction of the substrate 11 ( z-axis direction). One of the two points close to the surface of the substrate 11 is called a first condensing point, or a first region P1, and a point of the two points close to the back surface of the substrate 11 is a second condensing point, or a second point. It is called 2 area | region P2. In the present embodiment, the phase shifting region T is formed by moving the focusing point (condensing region) of the laser beam from the first region P1 to the second region P2. Alternatively, a phase shifting region T may be formed by moving the focusing point of the laser beam from the second region P2 to the first region P1. This embodiment is the same as the above-described embodiment shown in FIG. 9 except that the phase change region T is continuously formed.

한편, 본 실시예의 경우도, 도 9에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상변이 영역(T)이 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면에 접하지 않게 된다.On the other hand, also in this embodiment, similarly to the embodiment shown in FIG. 9, the phase change region T is not in contact with the front and rear surfaces of the sapphire substrate 11.

그러나, 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 사파이어 기판(11)의 상면 중 일부 영역이 노출되도록 하여 어느 한 적층부(12~14)가 인접한 적층부(12~14)와 완전히 이격되어 있는 경우에는 기판(11)의 내부에 형성된 상변이 영역(T)이 기판(11)의 표면이나 이면에 일부 접하여도 무방하다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수개의 질화물층(12~14) 등으로 이루어진 적층부가 인접한 적층부와 완전히 이격되어 있는 경우에는, 레이저 빔의 집광 영역이 제1 영역(P1)에서 제2 영역(P2)으로, 또는 제2 영역(P2)에서 제1 영역(P1)으로 연속적으로 이동하여 상변이 영역(T)을 형성할 때, 상변이 영역(T)이 기판(11)의 표면이나 이면에 접하도록 상변이 영역(T)이 형성되어도 무방하다. 이 경우에도, 상변이 영역(T)은 여전히 적층부와 접하지 않게 된다.However, as described above with reference to FIG. 6, when a portion of the upper surface of the sapphire substrate 11 is exposed so that any one of the stacking parts 12 to 14 is completely spaced apart from the adjacent stacking parts 12 to 14. The phase change region T formed inside the substrate 11 may be partially in contact with the front surface or the rear surface of the substrate 11. That is, as illustrated in FIG. 11, when the stacking portion formed of the plurality of nitride layers 12 to 14 is completely spaced apart from the adjacent stacking portion, the light converging region of the laser beam is the second area in the first region P1. When the transition region T is formed by continuously moving from the region P2 or from the second region P2 to the first region P1 to form the transition region T, the transition region T is formed on the surface of the substrate 11. The phase change area T may be formed so as to contact the back surface. Even in this case, the phase change region T is still not in contact with the stack.

도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상변이 영역(T)의 형성 모습이 도시되어 있다. 전술한 실시예들과 달리, 본 실시예에서는 사파이어 기판(11)의 내부에 복수개, 예컨대 3개의 집광 영역(P1, P2, P3)에 각각 레이저 빔을 집광시켜 상변이 영역(T)을 형성하게 된다. 즉, P1 지점에 레이저 빔을 집광시켜 상변이 영역을 형성하고, 이후 집광 영역을 P2 및 P3 지점으로 순차적으로 이동하여 레이저 빔을 집광시킴으로써, 도 12에 도시된 바와 같은 상변이 영역(T)을 형성하게 된다.12 illustrates the formation of the phase change region T according to another embodiment of the present invention. Unlike the above-described embodiments, in the present embodiment, the laser beam is focused on a plurality of, for example, three condensing regions P1, P2, and P3 inside the sapphire substrate 11 to form the phase shift region T. do. That is, the laser beam is condensed at the point P1 to form a phase shift region, and then the light converging region is sequentially moved to the points P2 and P3 to condense the laser beam so that the phase shift region T as shown in FIG. To form.

도 13에는 사파이어 기판(11)의 평면(x-y평면)에서 보아 서로 교차하는 2개의 상변이 영역이 도시되어 있다. 사파이어 기판(11)을 절단하여 엘이디 칩을 형성하기 위해서는 평면에서 보아 서로 직교하는 방향으로 사파이어 기판(11)이 절단되어야 한다. 이를 위해 예컨대, 사파이어 기판(11)의 y축 방향으로 놓인 복수개의 분할예정라인(L11, L12 등)과, 이들 분할예정라인과 직교하도록 사파이어 기판(11)의 x축 방향으로 놓인 복수개의 분할예정라인(L21, L22 등)을 따라 상변이 영역을 형성한 후, 이 상변이 영역을 기점으로 분할예정라인을 따라 기판(11)을 절단함으로써 엘이디 칩을 형성하게 된다(도 7 및 도 8 참조).FIG. 13 shows two phase change regions which cross each other in a plane (x-y plane) of the sapphire substrate 11. In order to cut the sapphire substrate 11 to form an LED chip, the sapphire substrate 11 must be cut in a direction perpendicular to each other in plan view. To this end, for example, a plurality of division lines (L11, L12, etc.) arranged in the y-axis direction of the sapphire substrate 11 and a plurality of divisions scheduled in the x-axis direction of the sapphire substrate 11 to be orthogonal to these division lines. After the phase change region is formed along the lines (L21, L22, etc.), the LED chip is formed by cutting the substrate 11 along the division scheduled line based on the phase change region (see FIGS. 7 and 8). .

이를 위해, 도 13에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 y축 방향으로 놓인 분할예정라인(L1)을 따라 복수개의 집광점(P11, P12)에 레이저 빔을 조사함으로써, y축 방향으로 연장되도록 제1 상변이 영역(T1)을 형성하고, 그 후 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 x축 방향으로 놓인 분할예정라인(L2)을 따라 복수개의 집광점(P21, P22)에 레이저 빔을 조사함으로써, x축 방향으로 연장되도록 제2 상변이 영역(T2)을 형성한다.To this end, as shown in FIG. 13, by irradiating a laser beam to the plurality of light collecting points P11 and P12 along the division scheduled line L1 lying in the y-axis direction in the sapphire substrate 11, y The first phase change region T1 is formed to extend in the axial direction, and then a plurality of light collecting points P21 and P22 are arranged along the division scheduled line L2 in the x-axis direction within the sapphire substrate 11. By irradiating the laser beam on the second phase shift region T2, the second phase change region is formed to extend in the x-axis direction.

제1 상변이 영역(T1)을 형성하기 위해서 전술한 바와 같이 복수개의 집광점(P11, P12)에 각각 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하고, 분할예정라인(L1)을 따라 연속적으로 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하다. 제2 상변이 영역(T2)의 경우에 있어서도, 복수개의 집광점(P21, P22)에 각각 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하고, 분할예정라인(L2)을 따라 연속적으로 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하다.As described above, in order to form the first phase shift region T1, a plurality of condensing points P11 and P12 may be irradiated with a laser beam to form a phase shift region. It is also possible to form a phase change region by continuously irradiating a laser beam. Also in the case of the second phase shift region T2, it is also possible to form a phase shift region by irradiating a plurality of condensing points P21 and P22 with the laser beam, respectively, and continuously laser along the scheduled division line L2. It is also possible to form the phase change region by irradiating the beam.

도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역(T)을 형성한 후에는, 이 상변이 영역(T)을 기점으로 하여 분할예정라인(L)을 따라 기판을 분리하여 엘이디 칩을 형성하게 된다.9 to 13, after the phase change region T is formed inside the sapphire substrate 11, the substrate is formed along the scheduled division line L based on the phase change region T as a starting point. Is separated to form an LED chip.

구체적으로는, 상기 상변이 영역(T)에 외부로부터 외력을 가하여 상기 상변이 영역(T)으로부터 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면을 향한 방향으로 크랙이 형성되도록 하여, 사파이어 기판(11)을 절단한다.Specifically, an external force is applied to the phase change region T from the outside so that cracks are formed in the direction from the phase change region T toward the surface and the rear surface of the sapphire substrate 11, so that the sapphire substrate 11 is formed. Cut.

예컨대, 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 지그 등으로 고정하고, 상기 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 ∧자 형상으로 구부리거나, 또는 팁을 가진 가압부재를 분할예정라인(L)을 따라 사파이어 기판(11)의 이면 측에서 상방으로 이동시킴으로써, 기판(11)의 이면으로부터 상측을 향하여 외력을 가하게 된다. 이 경우, 상변이 영역(T)으로부터 취성재료인 사파이어 기판(11)의 표면을 향한 방향으로 크랙이 형성되어 사파이어 기판(11)이 절단된다.For example, both sides of the sapphire substrate 11 are fixed with a jig or the like around the division line L, and both sides of the sapphire substrate 11 are bent in a U-shape around the division line L. Alternatively, the pressing member having the tip is moved upward from the rear surface side of the sapphire substrate 11 along the division scheduled line L, thereby applying an external force upward from the rear surface of the substrate 11. In this case, cracks are formed in the direction from the phase change region T toward the surface of the sapphire substrate 11 that is a brittle material, and the sapphire substrate 11 is cut.

다른 방법으로, 기판(11)의 표면으로부터 하측을 향하여 외력을 가하여 절단하는 것도 가능하다. 즉, 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 지그 등으로 고정하고, 상기 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 ∨자 형상으로 구부리거나, 또는 팁을 가진 가압부재를 분할예정라인(L)을 따라 사파이어 기판(11)의 표면 측에서 하방으로 이동시킴으로써, 기판(11)의 표면으로부터 하측을 향하여 외력을 가할 수 있다. 이 경우, 상변이 영역(T)으로부터 사파이어 기판(11)의 이면을 향한 방향으로 크랙이 형성되어 사파이어 기판(11)이 절단된다.Alternatively, it is also possible to cut by applying an external force downward from the surface of the substrate 11. That is, both sides of the sapphire substrate 11 is fixed with a jig, etc. around the division line L, and both sides of the sapphire substrate 11 are bent in a U-shape around the division line L. Alternatively, an external force can be applied downward from the surface of the substrate 11 by moving the pressing member having the tip downward from the surface side of the sapphire substrate 11 along the dividing line L. FIG. In this case, cracks are formed in the direction from the upper transition region T toward the rear surface of the sapphire substrate 11 to cut the sapphire substrate 11.

또 다른 방법으로, 사파이어 기판(11)에 평면 방향으로 인장력을 가하여 기판(11)을 절단하는 것도 가능하다. 예컨대, 사파이어 기판(11)의 하측에 확장필름(도시하지 않음)을 부착한 후, 이 확장필름을 평면 방향으로 확장시켜 사파이어 기판(11)을 이격시킴으로써, 상변이 영역(T)이 형성된 분할예정라인(L)을 기점으로 기판(11)이 절단된다. 이후, 절단된 사파이어 기판(11)으로부터 확장필름을 제거한다.Alternatively, the substrate 11 may be cut by applying a tensile force in the planar direction to the sapphire substrate 11. For example, after the expansion film (not shown) is attached to the lower side of the sapphire substrate 11, the expansion film is expanded in a planar direction to separate the sapphire substrate 11, whereby the phase transition region T is to be divided. The substrate 11 is cut from the line L as a starting point. Thereafter, the extension film is removed from the cut sapphire substrate 11.

이 방법에 의하면, 한번의 프로세스로 사파이어 기판(11) 전체에 외력을 가하여 동시에 절단공정을 완료할 수 있게 되는 장점이 있다. 한편, 앞에서는 기판(11)의 이면에 확장필름을 부착하여 기판(11)을 절단하는 과정을 설명하였지만, 기판(11)의 표면에 확장필름을 부착하여 기판(11)을 절단하는 것도 가능하다. 또한, 기판(11)의 표면과 이면 모두에 확장필름을 부착하거나, 기판(11)의 표면과 이면 중 어느 하나의 면에 보호용 필름을 부착하여, 절단 공정을 시행하는 것도 가능하다.According to this method, there is an advantage that the cutting process can be completed at the same time by applying an external force to the entire sapphire substrate 11 in one process. Meanwhile, the process of cutting the substrate 11 by attaching the expansion film to the back surface of the substrate 11 has been described above, but it is also possible to cut the substrate 11 by attaching the expansion film to the surface of the substrate 11. . In addition, an extension film may be attached to both the front and rear surfaces of the substrate 11 or a protective film may be attached to any one of the front and rear surfaces of the substrate 11 to perform a cutting process.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3, 도 5 내지 도 9 참조), 사파이어 기판의 레이저 가공방법은, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판(11)을 마련하는 공정과, 레이저 광원(103)으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부(105)를 통과하여 상기 사파이어 기판(11)의 내부로 집광되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 사파이어 기판(11)의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부에 조사하여 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 빔은 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 사파이어 기판(11)의 내부로 유도되며, 상기 레이저 광원(103)은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것일 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention (see FIGS. 1 to 3 and 5 to 9), in the laser processing method of the sapphire substrate, a sapphire substrate 11 having a plurality of laminated portions spaced apart from each other is formed on the surface thereof. ), A step of emitting a laser beam from the laser light source 103, and the light collecting part 105 such that the laser beam passes through the light collecting part 105 and is focused into the sapphire substrate 11. Alternatively, the method may include adjusting a position of the sapphire substrate 11 and forming a phase change region in the sapphire substrate 11 by irradiating the laser beam inside the sapphire substrate 11. . Here, the laser beam may be guided into the sapphire substrate 11 to avoid the region where the stack is formed, and the laser light source 103 may oscillate an ultra-short pulsed laser beam.

또한, 상기 사파이어 기판의 내부에 형성된 상변이 영역은 상기 사파이어 기판(11)의 표면 또는 이면에 도달되지 않는 것일 수 있다.In addition, the phase change region formed inside the sapphire substrate may not reach the front or rear surface of the sapphire substrate 11.

또한, 상기 레이저 광원(103)으로부터 출사된 레이저 빔은 빔정형모듈(104)을 통과할 수 있다. 또한, 상기 레이저 광원(103)은 CO₂ 레이저, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, 또는 DPSS 레이저일 수 있다. 또한, 상기 레이저 광원(103)은 상기 사파이어 기판(11) 또는 상기 적층부에 대해 투과성을 가지는 레이저 광원(103)일 수 있다. 또한, 상기 적층부는 n-GaN층, p-GaN층, InGaN층, p-전극층, 또는 n-전극층을 포함할 수 있다.In addition, the laser beam emitted from the laser light source 103 may pass through the beam shaping module 104. In addition, the laser light source 103 may be a CO ₂ laser, an excimer laser, an Nd-YAG laser, or a DPSS laser. In addition, the laser light source 103 may be a laser light source 103 having transparency to the sapphire substrate 11 or the stack. In addition, the stacking portion may include an n-GaN layer, a p-GaN layer, an InGaN layer, a p-electrode layer, or an n-electrode layer.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 적층부(20)가 상기 레이저 빔에 의해 방출하는 포토루미네선스를 검출하는 공정을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 적층부(20)가 상기 레이저 빔에 의해 방출하는 포토루미네선스는 상기 레이저 광원(103)과 상기 집광부(105) 사이에 마련된 다이크로익 미러(107)를 통해 검출부(108)로 입사될 수 있다(도 4 참조).According to an exemplary embodiment of the present invention, the stacking unit 20 may further include a process of detecting photoluminescence emitted by the laser beam. In addition, the photoluminescence emitted by the lamination unit 20 by the laser beam is detected by the detection unit 108 through the dichroic mirror 107 provided between the laser light source 103 and the condenser 105. May be incident (see FIG. 4).

또한, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정은, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 표면에 가까운 제1 영역으로부터, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 이면에 가까운 제2 영역으로 상기 레이저 빔의 집광영역을 이동시켜 상변이 영역을 형성하는 공정일 수 있다. 또한, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정은, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 이면에 가까운 제2 영역으로부터, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 표면에 가까운 제1 영역까지 상기 레이저 빔의 집광영역을 이동시켜 상변이 영역을 형성하는 공정일 수 있다(도 10 참조).The step of forming a phase change region in the sapphire substrate 11 is performed from a first region close to the surface in the sapphire substrate 11 to a rear surface in the sapphire substrate 11. It may be a process of forming a phase shift region by moving the light converging region of the laser beam to a second adjacent region. The step of forming a phase change region in the sapphire substrate 11 is performed from a second region close to the back surface in the sapphire substrate 11 to a surface in the sapphire substrate 11. It may be a process of forming a phase change region by moving the condensing region of the laser beam to a first adjacent region (see FIG. 10).

또한, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정은, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 두께 방향으로 복수개의 영역에 상기 레이저 빔을 집광시킴으로써 상변이 영역을 형성하는 공정일 수 있다(도 10 내지 도 12 참조). 또한, 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정은, 상기 사파이어 기판(11)의 평면에서 보아 서로 교차하는 복수개의 제1 상변이 영역과 제2 상변이 영역을 형성하는 공정일 수 있다(도 13 참조).In addition, the step of forming the phase change region inside the sapphire substrate 11 is a step of forming the phase change region by condensing the laser beam in a plurality of regions in the thickness direction inside the sapphire substrate 11. (See FIGS. 10-12). In addition, the step of forming a phase change region inside the sapphire substrate 11 is a step of forming a plurality of first phase change regions and second phase change regions that cross each other in a plan view of the sapphire substrate 11. May be (see FIG. 13).

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 상변이 영역을 기점으로 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정은, 상기 상변이 영역에 외력을 가하여 상기 상변이 영역으로부터 상기 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면을 향한 방향으로 크랙을 형성하여 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정일 수 있다. 또한, 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정은, 상기 사파이어 기판(11)의 이면으로부터 외력을 가하여, 상기 상변이 영역으로부터 상기 사파이어 기판(11)의 표면을 향한 방향으로 크랙을 형성하여 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정은, 상기 사파이어 기판(11)의 표면으로부터 외력을 가하여, 상기 상변이 영역으로부터 상기 사파이어 기판(11)의 이면을 향한 방향으로 크랙을 형성하여 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정은, 상기 상변이 영역을 이용하여 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정과, 상기 절단된 사파이어 기판(11)을 서로 이격시키는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 사파이어 기판(11)을 절단하는 공정은, 상기 사파이어 기판(11)의 상측 또는 하측에 확장필름을 부착하는 공정과, 상기 확장필름을 평면 방향으로 확장시켜 상기 사파이어 기판(11)을 이격시키는 공정을 포함할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the method may further include cutting the sapphire substrate 11 based on the phase change region. In the step of cutting the sapphire substrate 11, an external force is applied to the phase change region to form cracks in a direction from the phase change region toward the surface and the back surface of the sapphire substrate 11. It may be a process of cutting. In the step of cutting the sapphire substrate 11, an external force is applied from the rear surface of the sapphire substrate 11 to form cracks in the direction from the phase change region toward the surface of the sapphire substrate 11. And cutting the substrate 11. In the step of cutting the sapphire substrate 11, an external force is applied from the surface of the sapphire substrate 11 to form a crack in the direction from the phase change region toward the rear surface of the sapphire substrate 11, thereby forming the sapphire. And cutting the substrate 11. The cutting of the sapphire substrate 11 may include cutting the sapphire substrate 11 by using the phase change region, and separating the cut sapphire substrate 11 from each other. have. In addition, the step of cutting the sapphire substrate 11, the step of attaching the expansion film on the upper or lower side of the sapphire substrate 11, and the expansion film is extended in the plane direction to separate the sapphire substrate 11 It may include a process to make.

본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3, 도 5 내지 도 9 참조), 표면에 적층부가 형성되어 있는 대상물을 가공하는 레이저 가공방법으로서, 상기 대상물의 내부에 레이저 빔을 집광시켜 상변이 영역을 형성하되, 상기 적층부에 광학적 또는 열적 반응이 일어나지 않도록 상기 레이저 빔은 상기 적층부를 회피하여 상기 대상물에 조사되며, 또한 상기 대상물의 내부에 형성된 상변이 영역이 실질적으로 상기 적층부에 도달되지 않도록 레이저 빔이 조사될 수 있다.According to an embodiment of the present invention (see FIGS. 1 to 3, 5 to 9), a laser processing method for processing an object having a laminated portion formed on a surface thereof, wherein the laser beam is focused on the inside of the object to cause phase change. The laser beam is irradiated onto the object to avoid the stacking portion so that an optical or thermal reaction does not occur in the stack portion, and a phase change region formed inside the object does not substantially reach the stack portion. The laser beam may be irradiated so as not to.

여기서, 상기 광학적 또는 열적 반응이란, 예컨대 레이저 빔의 조사에 의하여 상기 적층부에서 포토루미네선스가 발생되거나, 또는 레이저 빔에 의해 적층부와 대상물의 계면에서, 또는 적층부 내부에서 열이 발생하여 재료에 변형 또는 변화가 일어나는 등의 모든 반응을 말한다.Here, the optical or thermal reaction is, for example, photoluminescence is generated in the laminate by irradiation of a laser beam, or heat is generated at the interface of the laminate and the object or inside the laminate by a laser beam. It refers to all reactions such as deformation or change in materials.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3, 도 5 내지 도 9 참조), 레이저 가공방법은, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성된 대상물을 마련하는 공정과, 레이저 광원(103)으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부(105)를 통과하여 상기 대상물의 내부로 집광되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 대상물의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔을 대상물의 내부에 조사하여 상기 대상물의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 빔은 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 대상물의 내부로 유도되며, 상기 레이저 광원(103)은 초단 펄스 레이저 빔을 발진할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention (see FIGS. 1 to 3 and 5 to 9), the laser processing method includes a process of providing an object having a plurality of laminated portions spaced apart from each other, and a laser light source 103. And a step of adjusting the position of the condenser 105 or the object such that the laser beam passes through the condenser 105 and condenses into the object. And irradiating the inside of the object to form a phase change region in the inside of the object, wherein the laser beam is guided into the inside of the object, avoiding an area in which the lamination is formed, and the laser light source 103 Can oscillate an ultra-short pulsed laser beam.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3, 도 5 내지 도 9 참조), 레이저 가공방법은, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성된 대상물을 마련하는 공정과, 레이저 광원(103)으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부(105)를 통과하여 상기 대상물의 내부로 집광되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 대상물의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔은 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에서 포토루미네선스가 일어나지 않도록 상기 대상물의 내부에 조사되는 공정을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 광원(103)은 초단 펄스 레이저 빔을 발진할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention (see FIGS. 1 to 3 and 5 to 9), the laser processing method includes a process of providing an object having a plurality of laminated portions spaced apart from each other, and a laser light source 103. And a step of adjusting the position of the condenser 105 or the object such that the laser beam passes through the condenser 105 and condenses into the object. And irradiating the inside of the object such that photoluminescence does not occur between the stacking part and the object, and the laser light source 103 may oscillate an ultra-short pulsed laser beam.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3, 도 5 내지 도 9 참조), 레이저 가공방법은, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성된 대상물을 마련하는 공정과, 레이저 광원(103)으로부터 레이저 빔을 출사시키는 공정과, 상기 레이저 빔이 집광부(105)를 통과하여 상기 대상물의 내부로 집광되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 대상물의 위치를 조정하는 공정과, 상기 레이저 빔을 대상물의 내부에 조사하여 상기 대상물의 내부에 상변이 영역을 형성하는 공정을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 빔은, 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에서 포토루미네선스가 일어나지 않도록 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 대상물의 내부로 유도될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention (see FIGS. 1 to 3 and 5 to 9), the laser processing method includes a process of providing an object having a plurality of laminated portions spaced apart from each other, and a laser light source 103. And a step of adjusting the position of the condenser 105 or the object such that the laser beam passes through the condenser 105 and condenses into the object. And irradiating the inside of the object to form a phase change region in the inside of the object, wherein the laser beam is a region in which the lamination part is formed so that photoluminescence does not occur between the lamination part and the object. It can be guided to the interior of the object to avoid.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.

전술한 구성을 채택함으로써 본 발명은 적층부가 표면에 형성된 대상물의 스크라이빙이나 절단 공정에 적합한 레이저 가공방법을 제공한다.By adopting the above-described configuration, the present invention provides a laser processing method suitable for the scribing or cutting process of the object in which the laminated portion is formed on the surface.

Claims

As a laser processing method of a sapphire substrate,
Providing a sapphire substrate having a plurality of laminated portions spaced apart from each other on a surface thereof;
Emitting a laser beam from the laser light source,
Adjusting the position of the condenser or the sapphire substrate such that the laser beam is focused through the condenser and into the sapphire substrate;
Irradiating the laser beam inside the sapphire substrate to form a phase change region in the sapphire substrate,
The laser beam is guided into the sapphire substrate to avoid the region where the stack is formed,
The laser light source oscillates an ultra-short pulsed laser beam,
The laser processing method of claim 1, wherein the laser beam emitted from the laser light source passes through the beam shaping module.

The method of claim 1,
The phase change region formed inside the sapphire substrate does not reach the front or rear surface of the sapphire substrate.

delete

The method according to claim 1 or 2,
The laser light source is a laser processing method, characterized in that any one of the laser light source of CO ₂ laser, excimer laser, Nd-YAG laser, DPSS laser.

The method according to claim 1 or 2,
And the laser light source is a laser light source having transparency to the sapphire substrate or the laminate.

The method according to claim 1 or 2,
The stacking unit comprises a n-GaN layer, p-GaN layer, InGaN layer, p-electrode layer, laser processing method characterized in that it comprises at least one of the n-electrode layer.

The method according to claim 1 or 2,
And the step of detecting the photoluminescence emitted by the lamination unit by the laser beam.

The method of claim 8,
The photoluminescence emitted by the lamination by the laser beam is incident to the detector through a dichroic mirror provided between the laser light source and the condenser and reflecting light emitted from the lamination. Laser processing method characterized in that.

The method according to claim 1 or 2,
The step of forming a phase change region inside the sapphire substrate includes a light converging region of the laser beam from a first region close to a surface in the sapphire substrate to a second region close to a rear surface in the sapphire substrate. Laser processing method comprising the step of forming a phase change region by moving.

The method according to claim 1 or 2,
The step of forming a phase change region inside the sapphire substrate includes a light converging region of the laser beam from a second region close to the rear surface inside the sapphire substrate to a first region close to the surface inside the sapphire substrate. Laser processing method comprising the step of forming a phase change region by moving.

The method according to claim 1 or 2,
The step of forming a phase change region in the sapphire substrate is a step of forming a phase change region by condensing the laser beam in a plurality of regions in a thickness direction inside the sapphire substrate.

The method according to claim 1 or 2,
The step of forming a phase change region inside the sapphire substrate is a step of forming a plurality of first phase change region and the second phase change region to cross each other in plan view of the sapphire substrate. .

The method according to claim 1 or 2,
And cutting the sapphire substrate based on the phase change region.

The method of claim 14,
The step of cutting the sapphire substrate is a step of cutting the sapphire substrate by applying an external force to the phase change region to form cracks in a direction from the phase change region toward the front and back surfaces of the sapphire substrate. Processing method.

The method of claim 14,
The step of cutting the sapphire substrate includes the step of cutting the sapphire substrate by applying an external force from the rear surface of the sapphire substrate to form cracks in the direction from the phase change region toward the surface of the sapphire substrate. Laser processing method.

The method of claim 14,
The step of cutting the sapphire substrate includes a step of cutting the sapphire substrate by applying an external force from the surface of the sapphire substrate to form cracks in the direction from the phase change region toward the back surface of the sapphire substrate. Laser processing method.

The method of claim 14,
The step of cutting the sapphire substrate,
Cutting the sapphire substrate using the phase shift region;
And a step of separating the cut sapphire substrates from each other.

The method of claim 14,
The step of cutting the sapphire substrate,
Attaching an extension film on the upper or lower side of the sapphire substrate;
And expanding the sapphire substrate by expanding the extension film in a plane direction.

A laser processing method for processing an object having a laminated portion formed on its surface,
The laser beam is focused inside the object to form a phase change region, but the laser beam is irradiated onto the object to avoid the stacking part so that an optical or thermal reaction does not occur in the stack, and is formed inside the object. And a laser beam is irradiated such that a phase change region does not substantially reach the lamination portion.

As a laser processing method,
A process of providing an object formed on a surface of a plurality of laminated parts spaced apart from each other,
Emitting a laser beam from the laser light source,
Adjusting a position of the light collecting portion or the object so that the laser beam is focused through the light collecting portion and focused into the inside of the object;
Irradiating the laser beam inside the object to form a phase change region in the inside of the object,
The laser beam is guided into the inside of the object, avoiding the region where the stack is formed,
And the laser light source oscillates an ultra-short pulsed laser beam.

As a laser processing method,
A process of providing an object formed on a surface of a plurality of laminated parts spaced apart from each other,
Emitting a laser beam from the laser light source,
Adjusting a position of the light collecting portion or the object so that the laser beam is focused through the light collecting portion and focused into the inside of the object;
The laser beam includes a step of irradiating the inside of the object so that photo luminescence does not occur between the laminated portion and the object,
And the laser light source oscillates an ultra-short pulsed laser beam.

As a laser processing method,
A process of providing an object formed on a surface of a plurality of laminated parts spaced apart from each other,
Emitting a laser beam from the laser light source,
Adjusting a position of the light collecting portion or the object so that the laser beam is focused through the light collecting portion and focused into the inside of the object;
Irradiating the laser beam inside the object to form a phase change region in the inside of the object,
And the laser beam is guided into the inside of the object, avoiding a region in which the lamination is formed so that photoluminescence does not occur between the stack and the object.