KR101271104B1

KR101271104B1 - Laser scribing apparatus and method using intra-beam V-shaped micro-crack

Info

Publication number: KR101271104B1
Application number: KR1020110069492A
Authority: KR
Inventors: 김남성
Original assignee: 주식회사 이오테크닉스
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-06-04
Also published as: KR20130008856A

Abstract

개시된 레이저 스크라이빙 방법은, 한 쌍의 레이저 빔을 가공 대상물의 내부에 두께 방향으로 이격된 위치에 집속하여 가공 대상물의 두께 방향으로 배열되는 한 쌍의 집광점을 형성하여 한 쌍의 집광점 사이에 V-형상의 미세 크랙을 발생시킨다. 한 쌍의 레이저 빔과 가공 대상물 중 적어도 하나를 가공 방향으로 상대 이동시켜 가공 대상물의 내부에 V-형상의 미세 크랙에 의한 스크라이빙 라인을 형성한다.The disclosed laser scribing method focuses a pair of laser beams at positions spaced apart in the thickness direction inside a workpiece to form a pair of focusing points arranged in the thickness direction of the workpiece, thereby forming a pair of focusing points. Generates fine cracks in V-shape. At least one of the pair of laser beams and the object to be processed is moved relative to the processing direction to form a scribing line by V-shaped fine cracks inside the object.

Description

Laser scribing apparatus and method using intra-beam V-shaped micro-crack using shock-shaped micro-cracks generated between multiple beams

본 발명은 레이저가공 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 가공 대상물의 내부에 조사되는 다중 빔 사이에서 발생되는 V-형상의 미세 크랙을 이용한 레이저가공 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a laser processing apparatus and method, and more particularly, to a laser processing apparatus and method using V-shaped fine cracks generated between multiple beams irradiated inside the object to be processed.

종래에는 레이저를 이용하여 예를 들어 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등과 같은 가공 대상물을 절단하는 경우, 가공 대상물이 흡수하는 파장의 레이저 광을 조사하여, 레이저 광의 흡수에 의해 절단하고자 하는 영역에서 가공 대상물의 표면으로부터 이면을 향하여 가열 용융을 진행시키서 가공 대상물을 절단한다. 그러나, 이러한 절단 방법에서는 가공 대상물의 표면 중 절단하고자 하는 영역의 주변도 용융된다. 따라서, 가공 대상물의 표면에 예를 들어 반도체 소자 등이 형성되어 있는 경우에는 가공 대상물의 절단시 이 절단 영역 주위에 있는 반도체 소자가 용융할 우려가 있다.Conventionally, when cutting a processing object such as a semiconductor wafer or a glass substrate using a laser, the surface of the processing object is irradiated with laser light having a wavelength absorbed by the processing object and cut by absorption of the laser light. The object to be processed is cut by advancing heat melting from the side toward the back surface. However, in this cutting method, the periphery of the area to be cut out of the surface of the object to be cut is also melted. Therefore, when a semiconductor element or the like is formed on the surface of the object to be processed, there is a possibility that the semiconductor element around the cut object is melted when the object is cut.

최근에는 가공 대상물의 표면이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 높은 출력을 가지는 ps(pico second) 또는 fs(femto second)와 같은 초단 또는 극초단 펄스의 레이저광을 이용하여 가공 대상물의 내부에 레이저 광의 초점을 맞춤으로써 내부 크랙을 형성하고, 이 내부 크랙이 형성된 가공 대상물에 외부 응력을 가하여 브레이킹(breaking)함으로써 가공 대상물을 절단하는 방법이 개발되고 있다. Recently, in order to prevent the surface of the object to be damaged, the focus of the laser light inside the object to be processed using an ultra short or ultra short pulse laser light such as ps (pico second) or fs (femto second) with high power. A method of cutting an object by forming an internal crack by applying a and breaking the object by applying an external stress to the object to which the internal crack is formed has been developed.

본 발명은 데브리(debris)의 발생이 적고 절단특성이 우수하며 고속 절단이 가능한 레이저가공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and method which generates less debris, has excellent cutting characteristics, and enables high speed cutting.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 스크라이빙 방법은, 한 쌍의 레이저 빔을 가공 대상물의 내부에 두께 방향으로 이격된 위치에 집속하여 상기 가공 대상물의 두께 방향으로 배열되는 한 쌍의 집광점을 형성하는 단계; 상기 한 쌍의 집광점 사이에 V-형상의 미세 크랙을 발생시키는 단계; 상기 한 쌍의 레이저 빔과 상기 가공 대상물 중 적어도 하나를 가공 방향으로 상대 이동시켜 상기 가공 대상물의 내부에 상기 V-형상의 미세 크랙에 의한 스크라이빙 라인을 형성하는 단계; 상기 스크라이빙 라인으로부터 상기 두께 방향으로 이격된 위치에 한 쌍의 레이저 빔을 집속하여 상기 가공 대상물의 두께 방향으로 배열되는 한 쌍의 집광점을 형성함으로써 상기 한 쌍의 집광점 사이에 V-형상의 미세 크랙을 발생시켜 제2 스크라이빙 라인을 형성하는 단계;를 포함한다.Laser scribing method according to an aspect of the present invention, by focusing a pair of laser beam in a position spaced apart in the thickness direction in the interior of the object to form a pair of light collecting points arranged in the thickness direction of the object to be processed Making; Generating fine V-shaped cracks between the pair of light collecting points; Relatively moving at least one of the pair of laser beams and the object to be processed in a machining direction to form a scribing line by the V-shaped microcracks inside the object; A pair of laser beams are focused at positions spaced apart from the scribing line in the thickness direction to form a pair of focusing points arranged in the thickness direction of the object to be processed to form a V-shape between the pair of focusing points. Generating fine cracks to form a second scribing line.

상기 V-형상의 미세 크랙은 상기 가공 방향 및 상기 가공 방향과 수직한 방향으로 절개된 콘(corn) 형상일 수 있다.The V-shaped fine crack may have a corn shape cut in the direction perpendicular to the processing direction and the processing direction.

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상기 방법은, 상기 제2스크라이빙 라인을 형성하는 과정에서 상기 스크라이빙 라인과 상기 제2스크라이빙 라인 사이에 V-형상의 미세 크랙에 의한 서브 스크라이빙 라인을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a subscribing line by V-shaped fine cracks between the scribing line and the second scribing line in the process of forming the second scribing line. It may further include.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 스크라이빙 방법은, 두 쌍의 레이저 빔을 가공 대상물의 내부에 두께 방향으로 이격되도록 집광시켜 두 쌍의 집광점을 형성하는 단계; 상기 두 쌍의 집광점 각각의 사이에 V-형상의 미세 크랙을 발생시키는 단계; 상기 두 쌍의 레이저 빔과 상기 가공 대상물 중 적어도 하나를 가공 방향으로 상대이동시켜 상기 가공 대상물의 내부에 상기 V-형상의 미세 크랙에 의한 제1, 제2스크라이빙 라인을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 두 쌍의 집광점 중 서로 인접하는 집광점들에 의하여 상기 제1, 제2스크라이빙 라인 사이에 V-형상의 미세 크랙에 의한 서브 스크라이빙 라인을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2스크라이빙 라인 중 광입사면으로부터 멀리 이격된 위치에 위치되는 스크라이빙 라인을 먼저 형성할 수 있다. 상기 두 쌍의 집광점 중 광입사면으로부터 멀리 이격된 위치에 위치되는 한 쌍의 집광점은 다른 한 쌍의 집광점보다 상기 가공 방향으로 앞쪽에 위치될 수 있다.Laser scribing method according to an aspect of the present invention comprises the steps of condensing two pairs of laser beams to be spaced apart in the thickness direction inside the object to be processed to form two pairs of focusing points; Generating V-shaped fine cracks between each of the two pairs of light collection points; Relatively moving the two pairs of the laser beam and the object to be processed in a machining direction to form first and second scribe lines formed by the V-shaped fine cracks in the object; It may include.
The method may further include forming a subscribing line by V-shaped fine cracks between the first and second scribing lines by the light collecting points adjacent to each other among the two pairs of light collecting points; It may further include.
A scribing line positioned at a position spaced apart from the light incident surface among the first and second scribing lines may be formed first. One pair of focusing points positioned at a position spaced apart from the light incident surface among the two pairs of focusing points may be located forward in the processing direction than the other pair of focusing points.

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상기 레이저 빔은 펄스 레이저 빔일 수 있다.The laser beam may be a pulsed laser beam.

상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭은 1 마이크로 초 이내일 수 있다.The pulse width of the pulsed laser beam may be within 1 microsecond.

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본 발명의 일 측면에 따른 레이저 스크라이빙 장치는, 가공 대상물이 탑재되는 테이블; 적어도 한 쌍의 레이저 빔을 방출하는 광원 유닛; 상기 한 쌍의 레이저 빔을 상기 가공 대상물의 내부에 두께 방향으로 서로 다른 위치에 집광시키는 집속 렌즈;를 포함하여, 상기 한 쌍의 레이저 빔과 상기 가공 대상물 중 적어도 하나를 가공 방향으로 상대 이동시키면서 상기 한 쌍의 레이저 빔에 의하여 상기 가공 대상물의 내부에 형성되는 한 쌍의 집광점 사이에 V-형상의 미세 크랙을 발생시켜 상기 가공 대상물의 내부에 스크라이빙 라인을 형성하며, 상기 광원유닛은, 각각 한 쌍씩의 레이저 빔을 방출하는 복수의 광원 유닛을 포함하며, 상기 집속 렌즈는 상기 복수의 광원 유닛에 각각 대응되어 상기 두께 방향으로 서로 다른 위치에 레이저 빔의 집광점을 형성하는 복수의 집속 렌즈를 포함하여, 상기 가공 대상물의 내부에 두께 방향으로 이격된 복수의 스크라이빙 라인을 형성하며, 상기 복수의 스크라이빙 라인 사이에 서로 인접되는 집광점들에 의하여 V-형상의 미세 크랙에 의한 서브 스크라이빙 라인이 형성될 수 있다.Laser scribing apparatus according to an aspect of the present invention, the table on which the object to be processed is mounted; A light source unit emitting at least one pair of laser beams; And a focusing lens for focusing the pair of laser beams at different positions in the thickness direction inside the workpiece, while relatively moving at least one of the pair of laser beams and the workpiece in the machining direction. By generating a V-shaped minute crack between the pair of light-converging points formed inside the object by a pair of laser beams to form a scribing line inside the object to be processed, the light source unit, A plurality of light source units each emitting a pair of laser beams, the focusing lens corresponding to the plurality of light source units, respectively, for forming a focusing point of a laser beam at different positions in the thickness direction; Including, forming a plurality of scribing lines spaced in the thickness direction in the interior of the object, the plurality of Subscribing lines due to V-shaped fine cracks may be formed by condensing points adjacent to each other between the scribing lines.

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상기 한 쌍의 레이저 빔은 서로 다른 각도로 상기 가공 대상물에 조사될 수 있다.The pair of laser beams may be irradiated onto the object to be processed at different angles.

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본 발명에 따른 레이저 스크라이빙 장치 및 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the laser scribing apparatus and method according to the present invention, the following effects can be obtained.

첫째, 수직 및 수평 방향의 응력이 존재하는 다중 빔에 의한 V-자 형상의 미세 크랙을 이용한 스크라이빙 라인의 형성이 가능하다.First, it is possible to form scribing lines using V-shaped fine cracks by multiple beams in which stresses in the vertical and horizontal directions exist.

둘째, 단일 빔에 의한 수직 크랙을 형성하는 종래의 방법에 비하여 우수한 품질의 스크라이빙 라인을 형성할 수 있다. Second, it is possible to form a scribing line of superior quality compared to the conventional method of forming vertical cracks by a single beam.

셋째, 미세 크랙 간의 간격을 종래의 방법에 비하여 넓게 할 수 있으므로 빠른 가공 속도의 실현이 가능하다. Third, since the interval between the fine cracks can be made wider than the conventional method, it is possible to realize a high processing speed.

넷째, 수평 응력에 의하여 용이하게 크랙이 수평방향으로 전파되므로 용이한 절단이 가능하며, 절단 후의 가공 대상물의 단면 품질이 매우 우수하여 수율을 높일 수 있다.Fourth, since the crack is easily propagated in the horizontal direction by the horizontal stress, easy cutting is possible, and the cross-sectional quality of the object to be processed after cutting is very excellent, and thus the yield can be increased.

다섯째, 외력에 의하여 쉽게 분리되므로 분리과정에서 데브리(debris)의 발생이 적은 스크라이빙 가공이 가능하다.Fifth, since it is easily separated by external force, the scribing process with less occurrence of debris in the separation process is possible.

여섯째, 가공 대상물로서 반도체 소자가 형성된 기판을 절단하는 경우에 절단 시에 발생되는 미세 조각 등의 이물질에 의한 반도체 소자의 불량을 줄일 수 있다.Sixth, in the case of cutting the substrate on which the semiconductor element is formed as the object to be processed, defects in the semiconductor element due to foreign matter such as fine pieces generated during cutting can be reduced.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 스크라이빙 방법의 일 실시예를 도시한 도면.
도 2는 한 쌍의 집광점의 용융, 팽창, 수축 과정을 통하여 V-자 형상의 미세크랙이 형성되는 과정을 도시한 도면.
도 3은 한 쌍의 집광점의 수축 과정에서 크랙이 형성되기 시작하는 과정을 도시한 도면.
도 4는 한 쌍의 집광점의 수축 과정에서 크랙이 V-자 형태로 성장하는 과정을 도시한 도면.
도 5는 복수의 V-자 형상의 미세 크랙에 의하여 형성된 스크라이빙 라인을 도시한 도면.
도 6은 단일 빔에 의한 수직 크랙의 형성과정을 도시한 도면.
도 7은 복수의 수직 크랙에 의하여 형성된 스크라이빙 라인을 도시한 도면.
도 8은 복수의 V-자 형상의 미세 크랙에 의하여 스크라이빙 라인과 복수의 수직 크랙에 의하여 스크라이빙 라인을 함께 도시한 사시도.
도 9는 복수의 스크라이빙 라인을 형성하는 과정을 도시한 도면.
도 10은 복수의 스크라이빙 라인 사이에 서브 스크라이빙 라인이 형성되는 과정을 도시한 도면.
도 11은 복수의 스크라이빙 라인을 순차로 동시에 형성하는 과정을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면.1 illustrates an embodiment of a laser scribing method according to the present invention.
2 is a view illustrating a process of forming a V-shaped microcracks through melting, expanding, and contracting a pair of condensing points;
3 is a view illustrating a process in which cracks start to form during a contraction process of a pair of light collecting points.
4 is a view illustrating a process in which a crack grows in a V-shape in a contraction process of a pair of light collecting points.
5 shows a scribing line formed by a plurality of V-shaped fine cracks.
6 is a view illustrating a process of forming a vertical crack by a single beam.
7 illustrates a scribing line formed by a plurality of vertical cracks.
8 is a perspective view illustrating a scribing line by a plurality of V-shaped fine cracks and a scribing line by a plurality of vertical cracks.
9 illustrates a process of forming a plurality of scribing lines.
FIG. 10 illustrates a process of forming a scribing line between a plurality of scribing lines. FIG.
FIG. 11 illustrates a process of simultaneously forming a plurality of scribing lines in sequence. FIG.
12 illustrates a laser scribing apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 illustrates a laser scribing apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 스크라이빙 방법 및 장치의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the laser scribing method and apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size and thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation.

본 발명에 따른 레이저 스크라이빙 방법은 가공 대상물을 절단하기 위한 내부 스크라이빙 라인을 가공 대상물의 내부에 형성하는 소위 스텔스 가공 방법으로서, 특히 다중 레이저 빔을 가공 대상물의 내부에 집광시키고, 다중 레이저 빔 사이에 V-형상의 미세 크랙(inter-beam V-shaped micro-crack)을 발생시켜 가공 대상물을 절단하기 위한 내부 스크라이빙 라인을 형성하는 것을 특징으로 한다. 내부 스크라이빙 라인(internal scribing line)을 형성한 후에 가공 대상물에 외부로부터 물리적, 열적 응력을 가함으로써 내부 스크라이빙 라인을 따라 가공 대상물을 분리할 수 있다.The laser scribing method according to the present invention is a so-called stealth processing method for forming an internal scribing line for cutting an object inside the object to be processed, in particular by condensing multiple laser beams inside the object, Inter-beam V-shaped micro-cracks are generated between the beams to form internal scribing lines for cutting the object to be processed. After forming an internal scribing line, the workpiece can be separated along the internal scribing line by applying physical and thermal stresses to the workpiece from the outside.

도 1에 도시된 바와 같이, 가공 대상물(10)의 내부에 초점을 맞추어 두 개의 레이저 빔(11)(12)을 조사한다. 레이저 빔(11)은 가공 대상물(10)의 두께 방향의 위쪽에 집광되며, 레이저 빔(12)은 아래쪽에 집광된다. 레이저 빔(11)(12)에 의하여 형성된 두 집광점(21)(22) 사이에서 V-형상의 미세 크랙이 형성된다. 가공 대상물(10) 또는 레이저 빔(11)(12)을 가공 방향으로 상대이동시키면 가공 대상물(10)의 내부에 내부 스크라이빙 라인(30)이 형성된다. 이하에서, V-형상의 미세 크랙의 발생 과정을 설명한다, 도 2 내지 도 4에서 참조부호 21, 22는 레이저 빔(11)(12)가 집광된 빔 스폿 자체 및 가공 대상물()이 웅용, 팽창, 수축된 영역을 함께 지칭하는 의미로 사용된다.As shown in FIG. 1, two laser beams 11 and 12 are irradiated with a focus on the inside of the object 10. The laser beam 11 is condensed on the upper side in the thickness direction of the object 10, and the laser beam 12 is condensed on the lower side. V-shaped fine cracks are formed between the two light collecting points 21 and 22 formed by the laser beams 11 and 12. When the object 10 or the laser beams 11 and 12 are relatively moved in the processing direction, an internal scribing line 30 is formed inside the object 10. Hereinafter, a process of generating V-shaped fine cracks will be described. In FIGS. 2 to 4, reference numerals 21 and 22 denote the beam spots on which the laser beams 11 and 12 are focused and the object to be processed () are used. It is used to refer to the expanded, contracted area together.

레이저 빔(11)(12)이 조사되면, 도 2의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이 가공 대상물(10)의 내부의 집광점(21)(22)에서는 레이저 빔(11)(12)의 에너지가 가공 대상물(10)에 흡수되어 순간적으로 용융이 일어난다. 이 과정에서 집광점(21)(22) 부근에서는 팽창이 일어나며 레이저 빔(11)(12)이 통과되면 냉각되면서 수축 및 응고가 일어난다. 실험에 따르면, 융융영역, 팽창영역, 수축영역의 크기는 융융영역 < 수축영역 < 팽창 영역의 순서가 된다. 수축 과정에서 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 집광점(21)(22) 사이에서 V-형상의 미세 크랙(40)이 발생된다. 이하에서, V-형상의 미세 크랙(40)의 발생 과정을 더 상세하게 설명한다. When the laser beams 11 and 12 are irradiated, the laser beams are collected at the light collecting points 21 and 22 inside the object 10 as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C. The energy of (11) and (12) is absorbed by the object to be processed 10, and melting occurs instantaneously. In this process, expansion occurs in the vicinity of the light collecting points 21 and 22, and when the laser beams 11 and 12 pass, cooling and contracting and solidification occur. According to the experiment, the size of the melting region, the expansion region, and the contraction region is in the order of the melting region <contraction region <expansion region. In the shrinking process, as illustrated in FIG. 2C, V-shaped minute cracks 40 are generated between the light collecting points 21 and 22. Hereinafter, the process of generating the V-shaped fine crack 40 will be described in more detail.

도 3을 보면, 최대로 팽창된 집광점(21)(22)의 주변부(점선으로 도시된 영역) 역시 열 영향에 의하여 어느 정도 연화된 상태가 된다. 냉각이 시작되면 집광점(21)(22)의 주변부로부터 집광점(21)(22)의 중심으로 향하는 응력이 발생된다. 냉각은 집광점(21)(22)으로부터 멀리 떨어진 영역에서 더 빨리 일어나므로, 두 집광점(21)(22)을 향하는 응력에 의하여 두 집광점(21)(22) 사이의 가공 방향의 양측에 미세한 크랙(41)(42)이 생성되기 시작한다. 이 크랙(41)(42)은 두 집광점(21)(22)을 향하는 응력에 의하여 두 집광점(21)(22)을 향하여 벌어지는 V-자 형상이 된다.Referring to FIG. 3, the periphery (region shown by dashed lines) of the most concentrated light collecting points 21 and 22 is also softened to some extent by the heat effect. When cooling starts, a stress is generated from the periphery of the light collecting points 21 and 22 toward the center of the light collecting points 21 and 22. Since cooling takes place more quickly in an area farther away from the condensing points 21, 22, the stresses directed toward the two condensing points 21, 22 cause both sides of the machining direction between the two condensing points 21, 22 to be oriented. Fine cracks 41 and 42 begin to form. The cracks 41 and 42 have a V-shape that opens toward the two collecting points 21 and 22 by the stresses toward the two collecting points 21 and 22.

도 4에 도시된 바와 같이 수축이 더욱 진행되어 집광점(21)(22)의 크기가 줄어들면서 크랙(41)(42)은 점차 서로 접근되고 집광점(21)(22)을 향하여 더욱 벌어진다. 이와 같은 과정에 의하여 수축 및 응고가 종료되면 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 크랙(41)(42)이 서로 연결되면서 대칭적인 형태의 V-형상의 미세 크랙(40)이 집광점(21)(22) 사이에 형성된다. As shown in FIG. 4, as the shrinkage progresses further and the size of the light collecting points 21 and 22 decreases, the cracks 41 and 42 gradually approach each other and further open toward the light collecting points 21 and 22. When the contraction and solidification is terminated by such a process, as shown in FIG. 2C, the cracks 41 and 42 are connected to each other, and the V-shaped fine cracks 40 of the symmetrical shape are focused on the condensing point ( 21) and (22).

상기한 과정을 통하여 가공 대상물(10)과 레이저 빔(11)(12)을 가공방향으로 상대 이동시키면서 단속적으로 조사하면, 도 5에 도시된 바와 같이 가공 대상물(10)의 내부에 복수의 V-형상의 미세 크랙(40)에 의한 내부 스크라이빙 라인(30)이 형성된다.When the object 10 and the laser beams 11 and 12 are intermittently irradiated while being intermittently irradiated in the processing direction through the above-described process, as shown in FIG. 5, a plurality of V − is provided inside the object 10. Internal scribing lines 30 are formed by the fine cracks 40 in the shape.

레이저 빔으로서는 펄스 레이저 빔이 채용될 수 있다. 펄스 레이저 빔은 1 마이크로 초 이하의 펄스 폭을 가질 수 있다. 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지는 10 마이크로-주울(micro-joule:μJ) 오더 이상, 피크 펄스 파워(peak pulse power)는 10² 와트(watt: W) 오더 이상, 펄스 강도(intensity)는 1 GW/㎠ 오더 이상일 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. As the laser beam, a pulsed laser beam may be employed. The pulsed laser beam may have a pulse width of 1 microsecond or less. The pulse energy of the pulsed laser beam is greater than 10 micro-joule (μJ) orders, the peak pulse power is greater than 10 ² watt (W) orders, and the pulse intensity is 1 GW / The order of cm 2 or more, but the scope of the present invention is not limited thereto.

펄스 레이저 빔의 조건은 가공 대상물(10)의 내부에서 에너지 흡수가 일어날 수 있도록 결정될 수 있다. 에너지 흡수는 예를 들어 다광자 흡수 또는 이에 준하는 과정에 의하여 일어나는 것으로 예상되나, 에너지의 흡수 메카니즘 자체에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. The condition of the pulsed laser beam may be determined such that energy absorption may occur inside the object 10. Energy absorption is expected to occur, for example, by multiphoton absorption or equivalent processes, but the scope of the invention is not limited by the energy absorption mechanism itself.

펄스 레이저 빔의 조건은 가공 대상물(10)의 재료 특성과 가공 속도 등의 조건에 맞추어 적절히 선정될 수 있다. 가공 대상물(10)은 투명한 재질의 기판일 수 있다. 가공대상물(10)은 사파이어 기판, 유리 기판, 결정질 또는 비정질 실리콘 기판 등일 수 있으며, 이외에도 다양한 재질의 기판이 될 수 있다. 또한, 가공 대상물(10)은 상술한 기판 상에 반도체 소자(도 8의 1)가 형성된 웨이퍼일 수 있다. The condition of the pulsed laser beam may be appropriately selected according to the conditions such as material properties and processing speed of the object to be processed 10. The object to be processed 10 may be a substrate made of a transparent material. The object to be processed 10 may be a sapphire substrate, a glass substrate, a crystalline or amorphous silicon substrate, or the like, and may be a substrate of various materials. In addition, the object to be processed 10 may be a wafer on which the semiconductor device (1 of FIG. 8) is formed on the substrate.

일 예로서, 가공 대상물(10)의 재료가 결정성 재료인 경우에는 결정을 붕괴시킬 정도의 펄스 강도를 갖도록 펄스 레이저 빔의 조건이 결정될 수 있다. 집광점(21)(22) 사이의 간격(도 1: A)은 특별히 제한되지는 않으며, 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터 범위 이내에서 적절히 선정될 수 있다. As an example, when the material of the object to be processed 10 is a crystalline material, the condition of the pulsed laser beam may be determined to have a pulse intensity such that the crystal collapses. The spacing (FIG. 1: A) between the light collecting points 21 and 22 is not particularly limited and may be appropriately selected within a range of several micrometers to several hundred micrometers.

예를 들어, 다음과 같은 조건을 갖는 레이저 빔을 이용하여 결정성 실리콘 기판의 내부에 V-형상의 미세 크랙에 의한 내부 스크라이빙 라인을 형성할 수 있었다.For example, an internal scribing line due to V-shaped fine cracks could be formed inside the crystalline silicon substrate using a laser beam having the following conditions.

- 레이저 파워: 0.5 ~ 3 W의 범위 내에서 변화시킴Laser power: varies within the range of 0.5 to 3 W

- 펄스 폭: 250 nsPulse width: 250 ns

- 펄스 반복 주파수: 80 kHzPulse repetition frequency: 80 kHz

- 집광점의 스폿 직경: 2 ㎛Spot diameter of condensing point: 2 μm

도 6에는 비교예로서 단일 빔을 이용한 내부 스크라이빙 라인을 형성하는 과정이 도시되어 있다. 도 6을 보면, 하나의 레이저 빔(101)을 가공 대상물의 내부에 집광시키면 집광점(102)에서 가공 대상물이 국부적으로 용융되고, 팽창, 수축, 응고과정이 일어난다. 수축 과정에서 집광점(102)의 좌우영역이 먼저 수축되므로 집광점(102)의 중앙부에서 균열(103)이 생성되고, 수축이 완료되면 균열(103)이 상하방향으로 성장하여 수직 크랙(104)이 형성된다. 상기한 과정을 통하여 가공 대상물과 레이저 빔(101)을 가공방향으로 상대 이동시키면서 단속적으로 조사하면, 도 7에 도시된 바와 같이 가공 대상물(10)의 내부에 수직 크랙(104)에 의한 내부 스크라이빙 라인(130)이 형성된다.6 shows a process of forming an internal scribing line using a single beam as a comparative example. Referring to FIG. 6, when one laser beam 101 is focused inside the object to be processed, the object is locally melted at the light collecting point 102, and an expansion, shrinkage, and solidification process occurs. Since the left and right regions of the light collecting point 102 are first contracted during the shrinking process, a crack 103 is generated at the center of the light collecting point 102, and when the shrinking is completed, the crack 103 grows in the vertical direction to vertical crack 104. Is formed. When intermittently irradiating the object to be processed and the laser beam 101 in the processing direction through the above-described process, as shown in FIG. 7, the internal scribing by the vertical cracks 104 inside the object 10 is processed. Ice line 130 is formed.

이제, 본 발명에 따른 다중 빔에 의한 집광점 사이에 V-형상의 내부 미세 크랙(inter-beam v-shape micro-crack)을 이용한 가공 방법의 효과를 단일 빔에 의한 집광점 내부에 형성되는 수직 크랙(intra-beam vertical micro-crack)을 이용한 가공 방법과 비교하여 설명한다.Now, the effect of the processing method using the V-shaped inter-beam v-shape micro-crack between the condensing points by the multiple beams according to the present invention is formed vertically inside the condensing points by the single beam. It demonstrates compared with the processing method using an intra-beam vertical micro-crack.

첫째, 본 발명에 따른 가공 방법에 따르면 비교예에 비하여 우수한 품질의 크랙을 형성할 수 있다. 소위 스텔스 다이싱을 위한 크랙의 품질은 분리과정이 얼마나 쉽게 수행될 수 있는지에 의하여 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 가공 방법에 따르면, 미세 크랙(40)이 다중 빔 사이(intra-beam)에 형성되며, 그 형상은 V-형상이며, 입체적으로 본다면, 가공 방향으로 뉘어진 콘(cone)형상에 가깝다. 따라서, V-형상의 미세 크랙(40)에는 수직 방향과 수평 방향으로 응력이 존재하여 수직 방향과 수평 방향으로 크랙이 쉽게 성장될 수 있는 형태로서 용이한 분리가 가능하다. 이에 대하여, 단일 빔 내부(intra-beam)에 형성되는 비교예의 수직 크랙(104)은 수직 방향으로 형성된다. 따라서, 크랙의 수평방향으로의 성장은 본 발명에 따른 V-형상의 미세 크랙(40)에 비하여 용이하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 가공 방법에 의한 V-형상의 미세 크랙(40)은 비교예의 수직 크랙(104)에 비하여 품질이 우수하다고 볼 수 있다.First, according to the processing method according to the invention it is possible to form a crack of excellent quality compared to the comparative example. The quality of the cracks for so-called stealth dicing can be determined by how easily the separation process can be performed. According to the processing method according to the present invention, the fine crack 40 is formed between the multiple beams (intra-beam), the shape is V-shaped, and in three-dimensional view, in the cone shape divided in the processing direction close. Therefore, the V-shaped fine crack 40 has a stress in the vertical direction and the horizontal direction, so that the crack can be easily grown in the vertical direction and the horizontal direction. In contrast, the vertical crack 104 of the comparative example formed inside the single beam is formed in the vertical direction. Therefore, the growth of the crack in the horizontal direction is not easy as compared with the V-shaped fine crack 40 according to the present invention. Therefore, the V-shaped fine crack 40 by the processing method according to the present invention can be seen that the quality is superior to the vertical crack 104 of the comparative example.

둘째, 본 발명에 따른 가공 방법에 따르면 비교예에 비하여 빠른 가공 속도의 실현이 가능하다. 도 5를 참조하면, 복수의 V-형상의 미세 크랙(40)은 가공 방향(스크라이빙 라인 방향)으로 균열된 형태이며, 외력이 작용되는 경우에 가공 방향으로 쉽게 균열이 더 진행되어 인접하는 다른 미세 크랙(40)과 연결될 수 있다. 이는 쉽게 스크라이빙 라인(30)을 따라 분리될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 도 7을 참조하면 비교예의 수직 크랙(104)은 스크라이빙 라인(130)과 직교되는 방향으로 균열된 형태이며, 스크라이빙 라인(130)을 따른 분리가 본 발명에 따른 V-형상의 미세 크랙(40)에 비하여 상대적으로 어려운 형태이다. 이는 본 발명에 따른 가공 방법에 의하여 형성되는 스크라이빙 라인(30)의 형상과 비교예에 의하여 형성되는 스크라이빙 라인(130)을 대비하여 도시한 도 8로부터 쉽게 이해될 수 있다. 가공 방향으로의 균열의 용이한 전파는 크랙 간의 간격을 크게 할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 도 5에 도시된 V-형상의 미세 크랙(40) 사이의 간격(A1)을 도 7에 도시된 수직 크랙(104) 사이의 간격(A2)보다 넓게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가공 방법에 따르면, 가공 대상물(10)에 스크라이빙 라인(30)을 형성하기 위하여 비교예에 비하여 더 적은 수의 크랙을 형성할 수 있어 가공 속도를 증가시킬 수 있다. Secondly, according to the machining method according to the invention it is possible to realize a faster machining speed than the comparative example. Referring to FIG. 5, the plurality of V-shaped fine cracks 40 are cracked in the machining direction (the scribing line direction), and when the external force is applied, the cracks easily progress in the machining direction and are adjacent to each other. It may be connected to other fine cracks 40. This means that it can be easily separated along the scribing line 30. However, referring to FIG. 7, the vertical crack 104 of the comparative example is cracked in a direction orthogonal to the scribing line 130, and the separation along the scribing line 130 is V-shaped according to the present invention. Compared to the fine crack 40 of the form is relatively difficult. This can be easily understood from FIG. 8, which is shown in contrast to the shape of the scribing line 30 formed by the processing method according to the present invention and the scribing line 130 formed by the comparative example. Easy propagation of cracks in the machining direction means that the distance between cracks can be increased. That is, the gap A1 between the V-shaped fine cracks 40 shown in FIG. 5 can be made wider than the gap A2 between the vertical cracks 104 shown in FIG. Therefore, according to the processing method according to the present invention, in order to form a scribing line 30 on the object 10 can be formed fewer cracks than the comparative example can increase the processing speed.

셋째, 본 발명에 따른 가공 방법에 따르면 수평 응력에 의하여 용이하게 크랙이 수평방향으로 전파되므로 용이한 절단이 가능하며, 절단 후의 가공 대상물의 단면 품질이 비교예에 비하여 매우 우수하여 수율을 높일 수 있다.Third, according to the processing method according to the present invention can be easily cut because the crack is easily propagated in the horizontal direction by the horizontal stress, and the cross-sectional quality of the object to be processed after the cutting is very excellent compared to the comparative example to increase the yield. .

넷째, 본 발명에 따른 가공 방법에 따르면 외력에 의하여 쉽게 분리되므로 분리과정에서 데브리(debris)의 발생 가능성이나 양 또한 비교예에 비하여 적다. 따라서, 가공 대상물로서 반도체 소자가 형성된 기판을 절단하는 경우에 절단 시에 발생되는 미세 조각 등의 이물질에 의한 반도체 소자의 불량을 줄일 수 있다.Fourth, according to the processing method according to the present invention, since it is easily separated by an external force, the possibility or amount of debris in the separation process is also less than in the comparative example. Therefore, when cutting the board | substrate with which the semiconductor element was formed as a process object, the defect of a semiconductor element by the foreign material, such as a fine piece generate | occur | produced at the time of cutting | disconnection, can be reduced.

상술한 실시예에서는 가공 대상물(10)의 내부에 하나의 스크라이빙 라인(30)을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 가공 대상물(10)의 두께가 두꺼운 경우에는 두께 방향으로 복수의 스크라이빙 라인을 형성할 수도 있다. 예를 들어 도면으로 도시되지는 않았지만, 세 개의 레이저 빔을 가공 대상물(10)의 내부에 두께 방향으로 서로 다른 위치에 집광시켜 세 개의 집광점을 형성함으로써 세 개의 집광점 사이에 두 개의 스크라이빙 라인을 형성할 수 있다. 필요에 따라서는 4개 이상의 레이저 빔을 가공 대상물(10)의 내부에 두께 방향으로 서로 다른 위치에 집광시켜 집광점들 사이마다 스크라이빙라인을 형성할 수 있다.In the above-described embodiment, a case in which one scribing line 30 is formed inside the object 10 is described, but the scope of the present invention is not limited thereto. When the thickness of the object to be processed 10 is thick, a plurality of scribing lines may be formed in the thickness direction. For example, although not shown in the drawings, three laser beams are condensed at different positions in the thickness direction inside the object 10 to form three condensing points, thereby scribing between three condensing points. Lines can be formed. If necessary, four or more laser beams may be condensed at different positions in the thickness direction inside the object 10 to form a scribing line between the condensed spots.

또한, 복수의 스크라이빙 라인을 순차로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 도 9를 보면, 가공 대상물(10)에 제1스크라이빙 라인(31)을 형성한 후에 그 위쪽에 다시 레이저 빔(13)(14)을 조사하여 제2스크라이빙 라인(32)을 형성할 수 있다. 이에 한하지 않고, 필요에 따라 3개 이상의 스크라이빙 라인을 형성하는 것도 가능하다. 스크라이빙 라인(31)(32) 사이의 간격은 가공 대상물(10)의 종류와 두께에 따라 적절히 선정될 수 있다. 물론, 세 개 이상의 집광점을 동시에 형성하여 두 개 이상의 스크라이빙 라인을 순차로 형성할 수도 있다.It is also possible to form a plurality of scribing lines in sequence. For example, referring to FIG. 9, after the first scribing line 31 is formed on the object to be processed 10, the second scribing line is irradiated by irradiating the laser beams 13 and 14 thereon again. 32). Not only this but it is also possible to form three or more scribing lines as needed. The interval between the scribing lines 31 and 32 may be appropriately selected according to the type and thickness of the object to be processed 10. Of course, three or more condensing points may be formed simultaneously to form two or more scribing lines sequentially.

상술한 바와 같이 가공 대상물(10)의 두께 방향으로 복수의 스크라이빙 라인(31)(32)을 순차로 형성하는 과정에서, 스크라이빙 라인(31)(32) 사이에 V-형상의 미세 크랙(40)에 의한 서브 스크라이빙 라인(33)이 형성될 수도 있다. 즉, 도 10을 참조하면, 제1 스크라이빙 라인(31)을 형성한 후에 레이저 빔(13)(14)을 다시 조사하면, 레이저 빔(13)(14)에 의한 집광점(23)(24) 사이에 제2스크라이빙 라인(32)이 형성된다. 이 과정에서, 아래쪽에 위치되는 집광점(24)의 용융, 팽창, 수축 및 응고 과정에서 제1스크라이빙 라인(31)과의 사이에 V-미세 크랙이 발생되어 이에 의한 서브 스크라이빙 라인(33)이 형성될 수 있다. 이 형성과정은 도 2에서 설명한 바와 거의 동일하다. 즉, 제1스크라이빙 라인(31)을 형성하기 위하여 조사된 레이저 빔(도 1의 11)에 의하여 집광점(도 1의 21) 부근은 용융, 팽창, 수축 및 응고 과정을 거치면서 재료의 성질이 레이저 빔(11)이 조사되기 전과는 달라진 상태이며, 이 상태에서 집광점(24)의 용융, 팽창, 수축 및 응고 과정을 통하여 작용되는 응력에 의하여 집광점(24)의 아래, 제1스크라이빙 라인(31)과의 사이에 균열이 생기면서 V-형상의 미세 크랙에 의한 서브 스크라이빙 라인(33)이 생성될 수 있다. 이와 같은 효과는 실험에 의하여 관찰된다. 상기한 바와 같이 서브 스크라이빙 라인(33)의 생성은 두꺼운 가공 대상물(10)을 가공할 때에 효과적이다. 다시 말하면, 제1, 제2스크라이빙 라인(31)(32) 사이의 간격을 크게 할 수 있으므로, 레이저 빔의 조사 횟수를 줄일 수 있어 두꺼운 가공 대상물(10)의 가공 속도를 향상시킬 수 있다.As described above, in the process of sequentially forming the plurality of scribing lines 31 and 32 in the thickness direction of the object 10, the V-shaped fines are formed between the scribing lines 31 and 32. The subscribing line 33 by the crack 40 may be formed. That is, referring to FIG. 10, when the laser beams 13 and 14 are irradiated again after the first scribing line 31 is formed, the light collecting points 23 (by the laser beams 13 and 14) ( A second scribing line 32 is formed between the 24. In this process, V-fine cracks are generated between the first scribing line 31 during melting, expansion, contraction and solidification of the light-collecting point 24 positioned below, thereby subscribing the line. 33 can be formed. This forming process is almost the same as described in FIG. That is, near the converging point (21 in FIG. 1) by the laser beam (11 in FIG. 1) irradiated to form the first scribing line 31, the material is subjected to melting, expansion, contraction, and solidification. The property is different from that before the laser beam 11 is irradiated, and under this state, the first and the first points below the light collecting point 24 due to the stress acted through the melting, expansion, contraction and solidification processes of the light collecting point 24. Cracking occurs between the scribing line 31 and the subscribing line 33 due to the V-shaped fine crack can be generated. This effect is observed by experiment. As described above, the generation of the scribing line 33 is effective when the thick object 10 is processed. In other words, since the distance between the first and second scribing lines 31 and 32 can be increased, the number of irradiation of the laser beam can be reduced, and the processing speed of the thick object 10 can be improved. .

상술한 실시예에서는 제1 스크라이빙 라인(31)의 형성을 완료한 후에 제2스크라이빙 라인(32)을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 도 11을 참조하면, 제1, 제2스크라이빙 라인(31)(32)은 시차를 두고 동시에 형성될 수 있다. 즉, 레이저 빔(11)(12)에 의한 집광점(21)(22)에 의하여 제1스크라이빙 라인(31)을 형성하고, 곧이어 레이저 빔(13)(14)에 의한 집광점(23)(24)에 의하여 제2스크라이빙 라인(32)을 형성할 수 있다. 이 경우, 광입사면(19)으로부터 먼 위치에 제1스크라이빙 라인(31)을 먼저 형성하고, 광입사면(19)으로부터 제1스크라이빙 라인(31)보다 가까운 위치에 제2스크라이빙 라인(32)을 형성할 수 있다. 가공 대상물(10)의 스크라이빙 라인이 형성된 부분은 그 물성이 변하기 때문에 레이저 빔이 산란되어 광의 경로가 왜곡될 수 있는데, 제1스크라이빙 라인(31)을 먼저 형성함으로써 제1스크라이빙 라인(31)을 형성하기 위한 레이저 빔(11)(12)의 경로가 제2스크라이빙 라인(32)에 의하여 방해되지 않기 때문이다. 상술한 가공 방법을 구현하기 위하여, 예를 들어 레이저 빔(11)(12)(13)(14)은 고정된 위치에 조사되고, 가공 대상물(10)은 도 11의 좌측으로 이동될 수 있다. 이 경우, 레이저 빔(13)(14)은 레이저 빔(11)(12)에 대하여 이동 방향으로 앞쪽에 위치된다. 만일, 가공 대상물(10)이 고정되고 레이저 빔(11)(12)(13)(14)이 이동되는 경우에는 그 이동 방향은 도면의 우측 방향이 된다. 즉, 가공 방향을 기준으로 하여 제1스크라이빙 라인(31)을 형성하기 위한 레이저 빔(11)(12)이 제2스크라이빙 라인(32)을 형성하기 위한 레이저 빔(13)(14)보다 앞쪽에 위치된다. In the above-described embodiment, the second scribing line 32 is formed after the formation of the first scribing line 31 is completed, but the scope of the present invention is not limited thereto. Referring to FIG. 11, the first and second scribing lines 31 and 32 may be simultaneously formed with a parallax. That is, the first scribing line 31 is formed by the light collecting points 21 and 22 by the laser beams 11 and 12, and then the light collecting point 23 by the laser beams 13 and 14 is formed. The second scribing line 32 may be formed by the 24. In this case, the first scribing line 31 is first formed at a position far from the light incident surface 19, and the second scribe line 31 is positioned closer to the first scribe line 31 than the light incident surface 19. Cruising lines 32 may be formed. Since the properties of the scribing line of the object to be processed 10 are changed in their physical properties, the laser beam may be scattered and the path of light may be distorted. The first scribing may be performed by first forming the first scribing line 31. This is because the path of the laser beams 11 and 12 for forming the line 31 is not obstructed by the second scribing line 32. In order to implement the above-described processing method, for example, the laser beams 11, 12, 13, 14 may be irradiated at a fixed position, and the processing object 10 may be moved to the left side of FIG. 11. In this case, the laser beams 13 and 14 are located in the forward direction with respect to the laser beams 11 and 12. If the object 10 is fixed and the laser beams 11, 12, 13, 14 are moved, the movement direction becomes the right direction of the drawing. That is, the laser beams 11 and 12 for forming the first scribing line 31 based on the processing direction are the laser beams 13 and 14 for forming the second scribing line 32. Is located ahead of).

상기한 바와 같이 제1, 제2스크라이빙 라인(31)(32)이 시차를 두고 동시에 형성되는 경우에 집광점(21)(24) 사이에 서브 스크라이빙 라인(33)이 형성될 수도 있으며, 서브 스크라이빙 라인(33)의 형성과정은 제1, 제2스크라이빙 라인(31)(32)의 형성과정과 동일하다. 이 경우에, 두꺼운 가공 대상물(10)의 가공 속도가 향상될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다. As described above, when the first and second scribing lines 31 and 32 are formed at the same time with a parallax, the subscribing line 33 may be formed between the light collecting points 21 and 24. The forming process of the subscribing line 33 is the same as the forming process of the first and second scribing lines 31 and 32. In this case, it will be appreciated by those skilled in the art that the processing speed of the thick workpiece 10 can be improved.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 것이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치는 두 개의 레이저 빔(11)(12)을 출사하는 광원유닛(200)과, 두 개의 레이저 빔(11)(12)을 각각 가공 대상물(10)의 내부에 집광시키는 집속 렌즈(241)(242)를 포함할 수 있다. 12 illustrates a laser scribing apparatus according to an embodiment of the present invention. 12, a laser scribing apparatus according to an embodiment of the present invention uses a light source unit 200 that emits two laser beams 11 and 12, and two laser beams 11 and 12. Each of the processing object 10 may include a focusing lens 241, 242 for condensing.

광원 유닛(200)은 레이저 빔(1)을 출사하는 광원(210), 광분리기(220), 반사미러(231)(232)를 포함할 수 있다. 광분리기(220)는 광원(210)으로부터 출사된 레이저 빔(1)을 두 개의 레이저 빔(11)(12)으로 분할한다. 광분리기(220)는 예를 들어 하프 미러일 수 있다. 또한 광분리기(220)는 회절광학계(DOE; diffractive optical element)일 수 있다. 이 외에도 광을 분리할 수 있는 다른 적절한 광학소자가 광분리기(220)로서 채용될 수 있다. 광분리기(220)에 의하여 분할된 레이저 빔(11)(12)은 서로 다른 광경로로 진행되며, 각각 반사미러(231)(232)에 의하여 반사되어 집속 렌즈(241)(242)로 입사된다. 집속 렌즈(241)(242)는 각각 레이저 빔(11)(12)을 가공 대상물(10)의 내부에 가공 대상물(10)의 두께 방향으로 이격된 위치에 집광시킨다. 즉, 집속 렌즈(241)(242)에 의하여 형성되는 집광점(21)(22)은 가공 대상물(10)의 두께 방향으로 배열된다. 집속 렌즈(241)(242)의 사양 및 위치는 집광점(21)(22)이 가공 대상물(10)의 두께 방향으로 배열되도록 적절히 선정 및 조절될 수 있다. 집광점(21)(22)의 형성위치는 집속 렌즈(241)(242)를 광축방향으로 이동시킴으로써 조절될 수 있다. 레이저 빔(11)(12)은 서로 다른 각도로 가공 대상물(10)에 입사되는데, 이에 따르면 가공 대상물(10)의 내부에서 레이저 빔(11)(12)의 광경로가 서로 겹치지 않도록 함으로써 광입사면(19)에 가깝게 형성되는 집광점(21)에 의하여 레이저 빔(12)가 산란되거나 광경로가 왜곡되지 않도록 할 수 있다. 광원유닛(200)과 집속 렌즈(241)(242)는 하나의 유닛으로서 가공 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 가공 대상물(10)은 가공 방향으로 이동가능한 테이블(300)에 적재될 수 있다.The light source unit 200 may include a light source 210 that emits the laser beam 1, an optical separator 220, and reflective mirrors 231 and 232. The optical separator 220 splits the laser beam 1 emitted from the light source 210 into two laser beams 11 and 12. The optical separator 220 may be, for example, a half mirror. In addition, the optical splitter 220 may be a diffractive optical element (DOE). In addition, other suitable optical elements capable of separating light may be employed as the optical separator 220. The laser beams 11 and 12 split by the optical splitter 220 travel in different optical paths, and are respectively reflected by the reflecting mirrors 231 and 232 and incident on the focusing lenses 241 and 242. . The focusing lenses 241 and 242 focus the laser beams 11 and 12 at positions spaced apart from each other in the thickness direction of the object 10 inside the object 10. That is, the focusing points 21 and 22 formed by the focusing lenses 241 and 242 are arranged in the thickness direction of the object to be processed 10. Specifications and positions of the focusing lenses 241 and 242 may be appropriately selected and adjusted such that the focusing points 21 and 22 are arranged in the thickness direction of the object to be processed 10. The position where the focusing points 21 and 22 are formed can be adjusted by moving the focusing lenses 241 and 242 in the optical axis direction. The laser beams 11 and 12 are incident on the object to be processed 10 at different angles, and accordingly, the light paths of the laser beams 11 and 12 do not overlap with each other within the object 10. The light converging point 21 formed close to the surface 19 may prevent the laser beam 12 from scattering or distorting the optical path. The light source unit 200 and the focusing lenses 241 and 242 may be moved in the processing direction as one unit. In addition, the object to be processed 10 may be mounted on the table 300 which is movable in the processing direction.

도 12에서는 하나의 레이저 빔(1)을 두 개로 분할하는 구조의 광원유닛(200)을 구비하는 레이저가공 장치에 관하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도면으로 도시되지는 않았지만, 각각 레이저 빔(11)(12)을 출사하는 두 개의 광원을 구비하는 광원유닛이 채용될 수도 있다. 또한, 복수의 반투과미러를 이용하여 세 개 이상의 레이저 빔으로 분리할 수 있으며, 회절광학소자의 회절차수의 조합에 의하여 역시 세 개 이상의 레이저 빔으로 분리할 수도 있다. 분리된 복수의 레이저 빔은 각각에 대응되는 집속 렌즈에 의하여 가공 대상물(10)의 내부의 두께 방향으로 서로 다른 위치에 집광될 수 있다.In FIG. 12, a laser processing apparatus including a light source unit 200 having a structure in which one laser beam 1 is divided into two is described. However, the scope of the present invention is not limited thereto. For example, although not shown in the drawings, a light source unit having two light sources emitting the laser beams 11 and 12 may be employed. In addition, the plurality of semi-transmissive mirrors may be separated into three or more laser beams, and may also be separated into three or more laser beams by a combination of diffraction orders of the diffractive optical elements. The separated plurality of laser beams may be focused at different positions in the thickness direction of the inside of the object 10 by a focusing lens corresponding to each.

도 13에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저가공 장치가 도시되어 있다. 도 13에 도시된 레이저가공 장치는 가공 대상물(10)의 두께 방향으로 이격된 두 개의 스크라이빙 라인을 동시에 형성할 수 있는 구조를 갖는다. 도 13을 참조하면, 각각 레이저 빔(11)(12)과 레이저 빔(13)(14)을 조사하는 제1, 제2광원유닛(201)(202)과, 레이저 빔(11)(12)과 레이저 빔(13)(14)을 각각 가공 대상물(10)의 내부에 가공 대상물(10)의 두께 방향으로 이격된 위치에 집광시키는 제1집속 렌즈(241)(242) 및 제2집속 렌즈(243)(244)가 도시되어 있다. 집광점(21)(22)은 집광점(23)(24)과 가공 대상물(10)의 두께 방향 및 가공 방향으로 이격되게 위치된다. 제1집속 렌즈(241)(242)는 집광점(21)(22)을 광입사면(19)으로부터 멀리 떨어진 위치에 형성하며, 제2집속 렌즈(243)(344)은 집광점(23)(24)을 광입사면(19)으로부터 집광점(21)(22)보다 가까운 위치에 형성한다. 집광점(21)(22)은 집광점(23)(24)보다 가공 방향으로 앞쪽에 위치된다. 제1, 제2광원유닛(201)(202)은 도 12에 도시된 광원유닛(200)과 구조적으로 동일할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 도 11에 도시된 바와 같이 제1, 제2스크라이빙 라인(31)(32)을 동시에 순차적으로 형성할 수 있다. Figure 13 shows a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention. The laser processing apparatus shown in FIG. 13 has a structure capable of simultaneously forming two scribing lines spaced apart in the thickness direction of the object to be processed 10. Referring to FIG. 13, the first and second light source units 201 and 202 irradiating the laser beams 11 and 12, and the laser beams 13 and 14, respectively, and the laser beams 11 and 12, respectively. And the first focusing lens 241 and 242 and the second focusing lens for focusing the laser beams 13 and 14 at positions spaced apart from each other in the thickness direction of the object 10 inside the object 10. 243) 244 is shown. The light collecting points 21 and 22 are positioned to be spaced apart in the thickness direction and the processing direction of the light collecting points 23 and 24 and the object to be processed 10. The first focusing lenses 241 and 242 form the focusing points 21 and 22 at a position far from the light incident surface 19, and the second focusing lenses 243 and 344 are the focusing points 23. The 24 is formed at a position closer to the light collection points 21 and 22 from the light incident surface 19. The light collecting points 21 and 22 are located in the processing direction ahead of the light collecting points 23 and 24. The first and second light source units 201 and 202 may be structurally identical to the light source unit 200 illustrated in FIG. 12. By such a configuration, as shown in FIG. 11, the first and second scribing lines 31 and 32 may be sequentially formed at the same time.

상술한 실시예에서는 제1, 제2스크라이빙 라인(21)(32)을 동시에 형성하는 레이저 스크라이빙 장치에 대하여 설명하였으나, 필요에 따라서 광원유닛과 집속렌즈를 더 구비함으로써 3개 이상의 스크라이빙 라인을 동시에 형성하도록 구성될 수도 있다. 또한, 상술한 실시예에서는 레이저 빔을 두 개로 분리하는 구조의 광원유닛에 대하여 설명하였으나, 필요에 따라서는 레이저 빔을 4개 또는 그 이상으로 분리하는 광원유닛이 채용될 수도 있다.In the above-described embodiment, the laser scribing apparatus for simultaneously forming the first and second scribing lines 21 and 32 has been described. However, if necessary, the laser scribing apparatus further includes three light sources and a focusing lens. It may also be configured to simultaneously form a scribe line. In addition, in the above-described embodiment, the light source unit having a structure in which the laser beam is divided into two has been described. However, if necessary, a light source unit in which the laser beam is divided into four or more may be employed.

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

1, 11, 12, 13, 14, 101...레이저 빔 10...가공 대상물
19...광입사면 21, 22, 23, 24, 102...집광점
30, 31, 32, 130...스크라이빙 라인 33...서브 스크라이빙 라인
40...미세 크랙 104...수직 크랙
200, 201, 202...광원유닛 210...광원
220...광분리기 231, 232...반사미러
241, 242, 243, 244...집속 렌즈 300...테이블1, 11, 12, 13, 14, 101 ... laser beam 10 ... working object
19 ... Light incidence 21, 22, 23, 24, 102 ...
30, 31, 32, 130 ... Scribing line 33 ... Sub-scribing line
40 ... fine crack 104 ... vertical crack
200, 201, 202 ... light source unit 210 ... light source
220 ... optical separator 231, 232 ... reflective mirror
241, 242, 243, 244 ... focusing lens 300 ... table

Claims

Focusing the pair of laser beams at positions spaced apart in the thickness direction within the object to form a pair of light collecting points arranged in the thickness direction of the object;
Generating fine V-shaped cracks between the pair of light collecting points; And
Relatively moving at least one of the pair of laser beams and the object to be processed in a machining direction to form a scribing line by the V-shaped microcracks inside the object;
A pair of laser beams are focused at positions spaced apart from the scribing line in the thickness direction to form a pair of focusing points arranged in the thickness direction of the object to be processed to form a V-shape between the pair of focusing points. Generating a second scribing line by generating a fine crack of the laser scribing method.

The method of claim 1,
The V-shaped fine crack is a laser scribing method, characterized in that the corn shape cut in the direction perpendicular to the processing direction and the processing direction.

delete

The method of claim 1,
Forming a subscribing line by V-shaped fine cracks between the scribing line and the second scribing line in the process of forming the second scribing line; Scribing method.

Concentrating the two pairs of laser beams to be spaced apart in the thickness direction inside the object to form two pairs of condensing points;
Generating V-shaped fine cracks between each of the two pairs of light collection points;
Relatively moving the two pairs of the laser beam and the object to be processed in a machining direction to form first and second scribe lines formed by the V-shaped fine cracks in the object; Laser scribing method comprising.

The method according to claim 6,
Forming a subscribing line by V-shaped fine cracks between the first and second scribing lines by condensing points adjacent to each other among the two pairs of condensing points; Scribing method.

The method according to claim 6,
And a scribing line first formed at a position spaced apart from a light incident surface among the first and second scribing lines.

The method of claim 8,
And a pair of focusing points positioned at a position spaced apart from the light incidence surface among the two pairs of focusing points are located forward in the processing direction than the other pair of focusing points.

delete

The method according to any one of claims 1 or 2 or 5 to 9,
And the laser beam is a pulsed laser beam.

The method of claim 11,
And a pulse width of the pulsed laser beam is within 1 microsecond.

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A table on which a processing object is mounted;
A light source unit emitting at least one pair of laser beams;
A focusing lens for focusing the pair of laser beams at different positions in a thickness direction inside the object to be processed;
V-shaped fine cracks are formed between the pair of converging points formed inside the object by the pair of laser beams while relatively moving at least one of the pair of laser beams and the object to be processed. Generating a scribing line inside the object to be processed,
The light source unit includes a plurality of light source units each emitting a pair of laser beams,
The focusing lens may include a plurality of focusing lenses respectively corresponding to the plurality of light source units to form converging points of a laser beam at different positions in the thickness direction.
Forming a plurality of scribing lines spaced apart in the thickness direction in the object to be processed,
And a subscribing line formed by V-shaped microcracks by condensing points adjacent to each other between the plurality of scribing lines.

15. The method of claim 14,
The V-shaped fine crack is a laser scribing device, characterized in that the corn shape cut in the direction perpendicular to the processing direction and the processing direction.

15. The method of claim 14,
And the pair of laser beams are irradiated onto the object to be processed at different angles.

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17. The method according to any one of claims 14 to 16,
Condensing points by the plurality of light source units and the plurality of focusing lenses form a scribing line at which a condensing point for forming a scribing line spaced apart from a light incidence surface is located at a position close to the light incidence surface. Laser scribing apparatus, characterized in that located in front of the processing direction than the focusing point for.

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17. The method according to any one of claims 14 to 16,
And the laser beam is a pulsed laser beam.

22. The method of claim 21,
And a pulse width of the pulsed laser beam is within 1 microsecond.

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