KR101326569B1 - 레이저 스크라이브 방법 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

<과제> 사파이어 기판 등을 레이저광에 의하여 스크라이브(scribe)할 때에, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질(改質) 영역을 형성할 수 있도록 하고, 또한, 기판에 형성된 소자로의 데미지를 억제한다.
<해결 수단> 이 방법은, 펄스 레이저광을 취성(脆性) 재료 기판에 조사(照射)하여 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 방법이고, 제1 공정과 제2 공정을 구비하고 있다. 제1 공정은, 펄스 레이저광을 기판에 조사하는 것과 함께, 분단 예정 라인을 따라 주사(走査)하여, 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 공정이다. 제2 공정은, 빔 강도의 조정된 펄스 레이저광을 기판에 조사하는 것과 함께, 펄스 레이저광의 초점 위치를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 개질층을 기점(起点)으로 하여 기판의 표면에 도달하지 않는 깊이까지 진행하는 복수의 선상(線狀) 가공흔(加工痕)을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 공정이다.

Description

레이저 스크라이브 방법 및 레이저 가공 장치{LASER SCRIBE METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 레이저 스크라이브(scribe) 방법, 특히, 펄스 레이저광을 취성(脆性) 재료 기판에 조사(照射)하여 스크라이브하는 레이저 스크라이브 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 레이저 가공 장치, 특히, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여, 취성 재료 기판을 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(發光 diode) 등의 발광 소자(素子)는, 사파이어 기판 상에 질화물 반도체를 적층하는 것에 의하여 형성되어 있다. 이와 같은 사파이어 기판 등으로 구성되는 반도체 장치에는, 복수의 발광 다이오드 등의 소자가, 분단 예정 라인에 의하여 구획되어 형성되어 있다. 그리고, 반도체 장치를 분단 예정 라인을 따라 분단하기 위하여, 레이저 스크라이브 방법이 이용되고 있다.

레이저 스크라이브 방법은, 기판 등의 워크(work)에 레이저광을 조사하여 스크라이브하는 방법이며, 예를 들어 특허 문헌 1에 나타나 있다. 이 특허 문헌 1에 나타난 방법에서는, 레이저광의 집광점(集光点)의 위치가 기판 이면으로 조정되어, 레이저광이 분단 예정 라인을 따라 주사(走査)된다. 그 후, 레이저광의 집광점을 기판의 두께 방향으로 이동시키고, 마찬가지로 분단 예정 라인을 따라 레이저광이 주사된다.

또한, 특허 문헌 2에는, 실리콘 기판이나 유리 기판 등에 펄스 레이저광을 조사하여 기판 내부에 개질(改質) 영역을 형성하여, 스크라이브하는 방법이 나타나 있다. 이 특허 문헌 2에 나타난 방법에서는, 펄스 레이저광의 집광점이 기판 내부에 위치하도록 조정된다. 그리고, 펄스 레이저광이 기판에 조사된 후, 집광점의 위치를 바꾸는 것 없이 횡 방향으로 주사되고, 다음의 펄스 레이저광이 조사된다. 이와 같은 레이저 조사를 반복하는 것에 의하여, 기판의 이면 측으로부터 표면 측을 향하여 비스듬히 연장되는 복수의 개질 영역이, 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

특허 문헌 1 : 일본국 공개특허공보 특개2007－21557호 특허 문헌 2 : 일본국 공개특허공보 특개2007－167875호

여기서, 특히 사파이어 기판 상에 반도체를 적층하여 발광 다이오드를 형성하는 경우, 최종 제품으로서의 발광 다이오드의 품질을 열화(劣化)시키지 않기 위해서는, 레이저 조사에 의한 개질 영역(이하, 레이저 가공흔(加工痕), 혹은 단순히 가공흔이라고 적는다)은 극력 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 단면 강도 등의 강도를 해치지 않기 위해서라도, 개질 영역은 적은 쪽이 바람직하다. 한편, 개질 영역이 적은 경우에는, 스크라이브 후의 분단 공정에 있어서, 보다 큰 분단력이 필요하게 되고, 경우에 따라서는 분단할 수 없는 경우가 생긴다.

그래서, 레이저 스크라이브에 있어서는, 후공정에서 분단이 용이하고, 게다가 적은(좁은) 개질 영역을 형성하는 것에 의하여 스크라이브할 필요가 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기판의 두께 방향으로 연장되는 선상(線狀)의 복수의 개질 영역(이하, 선상 가공흔이라고 적는다)을, 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 선상 가공흔은, 특허 문헌 1 및 2에 나타난 방법으로 형성할 수 있다.

그러나, 특허 문헌 1에 나타난 레이저 스크라이브 방법으로 선상 가공흔을 형성하는 경우, 레이저광의 집광점을 복수의 위치에 세트하고, 그 복수의 위치마다 분단 라인을 따라 레이저광을 주사할 필요가 있다. 이와 같은 방법에서는, 처리가 번잡하게 되는 것과 함께, 장치 구성이 복잡하고 또한 고가(高價)가 된다.

또한, 특허 문헌 2에 나타난 방법에서는, 집광점의 위치를 변경할 필요는 없지만, 빔 강도 등의 레이저 조사 조건이 전혀 나타나 있지 않다. 따라서, 당 업자여도, 이 특허 문헌 2를 참조하여 선상 가공흔을 안정하게 형성할 수는 없다. 이 때문에, 기판의 표면이나 이면에, 선상이 아니라 넓은 면적의 면상(面狀)의 개질 영역이 형성되거나, 또한, 반대로 선상 가공흔이 적어져, 분단 공정에서 큰 분단력이 필요하게 되거나 하는 경우가 있다. 나아가, 이 특허 문헌 2에서는, 1 펄스로 300μm의 가공흔이 형성되기 때문에, 두께가 100μm 정도의 기판에는 선상 가공흔을 형성할 수 없다.

본 발명의 과제는, 사파이어 기판 등의 취성 재료 기판을 레이저광에 의하여 스크라이브 할 때에, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질 영역을 형성할 수 있도록 하는 것에 있다.

제1 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 방법이고, 제1 공정과 제2 공정을 구비하고 있다. 제1 공정은, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께, 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 공정이다. 제2 공정은, 빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을 취성 재료 기판의 표면 측으로부터 조사하는 것과 함께, 펄스 레이저광의 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여, 개질층을 기점(起点)으로 하여 취성 재료 기판의 표면을 향하여, 취성 재료 기판의 표면에 도달하지 않는 깊이까지 진행하는 복수의 선상 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 공정이다.

여기서, 본원 발명자는, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질 영역을 형성할 수 있는 레이저 스크라이브 방법을 개발하여, 이미 출원하고 있다(일본국 특허출원 특원2010-193220). 이 레이저 스크라이브 방법에서는, 취성 재료 기판의 이면으로부터 표면을 향하여 소정 길이의 선상 가공흔이 형성되고, 나아가, 이 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

그런데, 예를 들어 발광 다이오드에 있어서는, 사파이어 기판 상에 반도체가 적층되어 소자가 형성되어 있다. 그리고, 이와 같은 발광 다이오드에 대하여 선원(先願)의 레이저 스크라이브 방법을 적용하는 경우는, 소자에 데미지를 주지 않기 위하여, 소자가 형성되어 있지 않은 면(표면)으로부터 레이저광이 조사되게 된다. 그러면, 선원의 방법에서는, 소자가 형성된 면(이면)에, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 개질 영역이 형성되게 된다. 이 경우, 기판의 일면(이면)에 형성된 소자가, 데미지를 받을 가능성이 있다.

그래서, 본 발명에서는, 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에 개질층을 형성하여, 이 기판 내부의 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하도록 하고 있다.

여기에서는, 적은 개질 영역에서 스크라이브 라인을 형성할 수 있기 때문에, 최종적인 제품의 품질 및 강도 열화를 억제할 수 있다. 또한, 후공정에서의 분단에 있어서 비교적 용이하게 분단할 수 있다. 또한, 개질층은 기판 내부에 형성되어, 선상 가공흔은 이 개질층을 기점(基点)으로 하여 진전(進展)하기 때문에, 기판의 일면에 소자가 형성되어 있는 경우에서도, 소자에게 주는 데미지를 억제할 수 있다.

제2 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제1 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 제2 공정에서는, 펄스 레이저광의 빔 강도가, 개질층에서 8.8 × 10¹²W/m²를 넘어, 표면까지의 기판 내부에 있어서 8.8 × 10¹²W/m²를 하회(下廻)하도록 조절된다.

여기에서는, 기판 내부의 개질층에 있어서 펄스 레이저광의 빔 강도가 역치(

)(8.8 × 10¹²W/m²)를 넘기 때문에, 펄스 레이저광을 주사하면, 레이저 가공흔은 개질층을 기점(起点)으로 하여 표면을 향하여 비스듬히 상방(上方)으로 진행한다. 그리고, 표면까지의 기판 내부에 있어서, 빔 강도는 역치(8.8 × 10¹²W/m²)를 하회하기 때문에, 역치를 하회한 시점에서 선상 가공흔의 상방으로의 진행은 멈추고, 다시 개질층에 레이저 가공흔이 형성된다. 이상의 반복에 의하여, 개질층으로부터 표면에 도달하지 않는 깊이까지 연장되는 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

제3 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제2 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 제2 공정에서는, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³ 이하가 되도록 레이저 조사 및 주사 조건이 조절된다.

레이저 조사 및 주사에 있어서, 제2 발명의 조건이고 또한 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³를 넘으면, 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성되어, 개질 영역을 작게 할 수 없다. 그래서, 여기에서는, 레이저 조사 및 주사 조건이, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³ 이하가 되도록 조절된다.

제4 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 취성 재료는 사파이어이다.

제5 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여 스크라이브하는 방법이며, 이하의 공정을 포함하고 있다.

제1 공정：빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성한다.

제2 공정：선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 반복 조사를 정지한다.

제3 공정：펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 주사에 의하여 펄스 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리 이동되었을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 재개한다.

반복 공정：레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사 및 주사, 조사의 정지, 조사의 재개의 각 처리를 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성한다.

이 레이저 스크라이브 방법에서는, 펄스 레이저광이, 취성 재료 기판에 조사되는 것과 함께, 분단 예정 라인을 따라 주사된다. 이것에 의하여, 기판 두께 방향으로 연장되는 선상 가공흔이 형성된다. 그리고, 선상 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 레이저광의 기판으로의 조사가 정지된다. 이 때문에, 선상 가공흔의 진전도 정지한다. 덧붙여, 주사는 계속된다. 그리고, 레이저광의 조사가 일시적으로 정지된 후, 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리만큼 이동된 타이밍에서, 레이저광의 기판으로의 조사가 재개되어, 다시 선상의 레이저 가공흔이 형성된다. 이상의 레이저광의 기판으로의 조사, 정지가 반복되는 것에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

전술과 같이, 예를 들어 발광 다이오드에 있어서는, 사파이어 기판의 이면에 반도체가 적층되어 소자가 형성되어 있다. 따라서, 기판 이면에 개질 영역이 형성되는 것은 바람직하지 않다. 한편, 기판의 표면에 소자가 형성되어 있지 않은 경우는, 선상 가공흔은 표면 근방에까지 형성되어 있는 쪽이, 후공정에서의 분단 시에, 적은 힘으로 용이하게 기판을 분단할 수 있다.

그러나, 본원 발명자에 의한 선원(일본국 특허출원 특원2010-193220)에 의한 레이저 스크라이브 방법에서는, 선상 가공흔의 진전의 정도(길이)를 레이저 조사 조건에 의하여 결정하고 있기 때문에, 선상 가공흔의 길이를 정도(精度) 좋게 관리하여 선상 가공흔을 표면 근방에까지 도달시키는 것은 곤란하다.

그래서, 본 발명에서는, 선상 가공흔이 소정의 위치까지 진전한 시점에서 레이저광의 기판으로의 조사를 일시적으로 정지시켜, 선상 가공흔의 진전을 정지시키고 있다. 이 때문에, 선상 가공흔을 소망의 위치까지 진전시켜 정지시키는 것이 용이하게 되어, 레이저 조사 조건을 엄격하게 관리하는 일 없이, 취성 재료 기판의 표면 근방에까지 선상 가공흔을 형성할 수 있다.

제6 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 제3 공정은, 레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 레이저 가공흔과 겹치지 않는 위치까지 이동되었을 때에 실행된다.

레이저광을 정지한 후에 조사를 재개할 때, 이미 형성된 레이저 가공흔과 새롭게 조사하는 레이저광이 겹치면, 이미 형성된 선상 가공흔이 한층 더 진전하여 기판 표면에까지 도달하고, 선상이 아니라 면상의 가공흔이 형성되는 경우가 있다. 이와 같은 면상의 가공흔은, 개질 영역이 매우 넓어지기 때문에 바람직하지 않다.

그래서 이 제6 발명에서는, 이미 형성된 레이저 가공흔과 겹쳐지지 않는 위치에 레이저 조사 위치가 이동된 타이밍에서 레이저광의 기판으로의 조사를 재개하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 면상의 가공흔이 형성되는 것을 방지하고, 확실히 선상의 레이저 가공흔을 형성할 수 있다.

제7 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 펄스 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면으로 되도록 조사 조건이 설정된다.

여기에서는, 취성 재료 기판의 이면으로부터 표면 근방에까지 연장되는 선상 가공흔을 용이하게 형성할 수 있어, 후공정에 있어서, 기판을 보다 용이하게 분단 하는 것이 가능하게 된다.

제8 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면 및 표면으로부터 떨어진 기판 내부로 되도록 레이저 조사 조건이 설정된다.

여기에서는, 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부를 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하도록 하고 있기 때문에, 선상 가공흔은 기판 이면으로부터 떨어진 내부로부터 표면 측으로 연장되어 형성된다. 이 때문에, 기판 이면에 소자가 형성되어 있는 경우에, 소자로 주는 데미지를 억제할 수 있다.

제9 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 레이저광은, 빔 강도가, 취성 재료 기판에 있어서의 선상 가공흔 형성 예정 영역에서 8.8 × 10¹²W/m²를 넘도록 조절된다.

여기에서는, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 위치에 있어서, 레이저광의 빔 강도가 역치(8.8 × 10¹²W/m²)를 넘기 때문에, 레이저광을 주사하면, 레이저 가공흔은 기점(起点)으로부터 표면을 향하여 진행한다. 그리고, 소정의 타이밍에서 레이저광의 기판으로의 조사가 일시적으로 정지되기 때문에, 선상 가공흔의 진전은 소망의 위치에서 멈춘다. 그 후, 레이저광의 조사가 재개되고, 다시 기점(起点)으로부터 선상 가공흔이 형성된다. 이상의 반복에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

제10 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제9 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 레이저광은, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³ 이하가 되도록 조사 및 주사 조건이 조절된다.

레이저 조사 및 주사에 있어서, 제8 발명의 조건이고 또한 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³를 넘으면, 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것 같은 면상의 가공흔이 형성되어, 개질 영역을 작게 할 수 없다. 그래서, 여기에서는, 레이저 조사 및 주사 조건이, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³ 이하가 되도록 조절된다.

제11 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 취성 재료는 사파이어이다.

제12 발명과 관련되는 레이저 가공 장치는, 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여, 취성 재료 기판을 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 장치이고, 레이저 광선 발진 유닛과, 전송 광학계와, 집광 렌즈와, 테이블과, 이동 제어부와, 가공 제어부를 구비하고 있다. 레이저 광선 발진 유닛은, 레이저 광선 발진기와, 레이저 광선의 빔 강도를 조정하는 레이저 제어부를 포함하며, 레이저광을 출사(出射)한다. 전송 광학계는 레이저 광선 발진 유닛으로부터 출사되는 레이저광을 소정의 방향으로 유도한다. 집광 렌즈는 전송 광학계로부터의 레이저광을 집광시키기 위한 렌즈이다. 테이블은, 집광 렌즈로부터의 레이저 광선에 대하여 수직인 면 내에서 상대 이동이 가능하고, 집광 렌즈로부터의 레이저광이 조사되는 취성 재료 기판을 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)한다. 이동 제어부는 집광 렌즈로부터의 레이저 광선과 테이블을 상대 이동시킨다. 가공 제어부는, 레이저 제어부 및 이동 제어부를 제어하여, 테이블에 재치된 취성 재료 기판의 두께 방향으로 연장되는 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성한다. 또한, 가공 제어부는, 제1 기능, 제2 기능, 및 제3 기능을 구비하고 있다. 제1 기능은, 빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성한다. 제2 기능은, 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 정지한다. 제3 기능은, 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 주사에 의하여 펄스 레이저광의 주사 방향의 조사 위치가 소정 거리 이동되었을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 재개한다. 그리고, 가공 제어부는, 이상의 각 기능을 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성한다.

이 레이저 가공 장치에 의하여, 상기 마찬가지로, 선상 가공흔을 소망의 위치까지 진전시켜 정지시키는 것이 용이하게 되고, 레이저 조사 조건을 엄격하게 관리하는 것 없이, 취성 재료 기판의 표면 근방에까지 선상 가공흔을 형성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에서는, 사파이어 기판 등의 취성 재료 기판을 스크라이브할 때에, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질 영역을 형성할 수 있다. 또한, 기판에 소자가 형성되어 있는 경우에, 소자에의 데미지를 억제할 수 있다. 나아가, 선상의 레이저 가공흔의 진전 길이를 용이하게 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가공 방법에 의하여 분단되는 웨이퍼의 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가공 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 개략 구성도.
도 3a는 기판 내부에 형성된 개질층의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 3b는 기판 내부에 형성된 개질층의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 4는 기판 내부에 형성된 선상 가공흔의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 5는 선상 가공흔의 형성 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 6은 선상 가공흔이 형성되는 역치를 검토하기 위한 장치 구성도.
도 7은 두께가 150μm의 사파이어 기판에 있어서의 빔 반경과 초점 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 표면에만 가공흔이 형성된 기판 내부의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 9는 도 7의 시뮬레이션 결과로부터 예측되는 결과와 실험 결과의 비교를 도시하는 도면.
도 10은 두께가 200μm의 사파이어 기판에 있어서의 빔 반경과 초점 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 11은 이면에 가공흔이 형성된 기판 내부의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 12는 도 10의 시뮬레이션 결과로부터 예측되는 결과와 실험 결과의 비교를 도시하는 도면.
도 13은 이면 가공과 선상 가공의 경계를 설명하기 위한 기판 내부의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 14는 단위 체적당 흡수되는 에너지와 가공 상태의 관계를 도시하는 도면.
도 15a는 선상 가공흔의 형성 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 15b는 선상 가공흔의 형성 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 16a는 레이저 발진의 온, 오프 거리와 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 16b는 레이저 발진의 온, 오프 거리와 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 16c는 레이저 발진의 온, 오프 거리와 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 17은 레이저 발진을 일시적으로 정지하여 소망의 길이의 선상 가공흔을 형성하는 구체 예 1을 설명하기 위한 도면.
도 18은 도 17의 예에 있어서의 기판 내부의 빔 반경을 도시하는 도면.
도 19는 레이저 발진을 일시적으로 정지하여 소망의 길이의 선상 가공흔을 형성하는 구체 예 2를 설명하기 위한 도면.
도 20은 도 19의 예에 있어서의 기판 내부의 빔 반경을 도시하는 도면.
도 21a는 레이저 발진의 온, 오프 거리의 조정과 조정에 의하여 형성되는 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 21b는 레이저 발진의 온, 오프 거리의 조정과 조정에 의하여 형성되는 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 21c는 레이저 발진의 온, 오프 거리의 조정과 조정에 의하여 형성되는 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 22는 기판 내부의 개질층을 기점으로 하여 형성된 선상 가공흔의 모식도.

I：가공 대상

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 스크라이브 방법이 적용되는 웨이퍼의 일례이다. 이 도 1에 도시하는 웨이퍼(1)는, 사파이어 기판(2) 상에 질화물 반도체가 적층되어 형성된 것이고, 복수의 발광 다이오드 등의 발광 소자(3)가 분단 예정 라인(4)에 의하여 구획되어 형성되어 있다.

II：레이저 가공 장치

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 가공 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치(5)의 개략 구성을 도시한 것이다. 레이저 가공 장치(5)는, 레이저 광선 발진기(6a)나 레이저 제어부(6b)를 포함하는 펄스 레이저 광선 발진 유닛(6)과, 레이저광을 소정의 방향으로 유도하기 위한 복수의 미러를 포함하는 전송 광학계(7)와, 전송 광학계(7)로부터의 레이저광을 집광시키기 위한 집광 렌즈(8)를 가지고 있다. 펄스 레이저 광선 발진 유닛(6)으로부터는, 빔 강도 등의 조사 조건이 제어된 펄스 레이저광(이하, 단순히 레이저광이라고 적는다)이 출사된다. 웨이퍼(1)는 테이블(9)에 재치된다. 테이블(9)은, 구동 제어부(20)에 의하여 구동 제어되어, 수평면 내에서 이동이 가능하다. 즉, 테이블(9)에 재치된 웨이퍼(1)와 집광 렌즈(8)로부터 조사되는 레이저 광선은 수평면 내에서 상대 이동이 가능하다. 또한, 집광 렌즈(8)와, 웨이퍼(1)가 재치되는 테이블(9)은, 상대적으로 상하 방향으로 이동이 가능하다. 레이저 제어부(6b) 및 구동 제어부(20)는, 가공 제어부(21)에 의하여 제어되도록 되어 있다.

가공 제어부(21)는, 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있고, 레이저 제어부(6b) 및 구동 제어부(20)를 제어한다.

III：레이저 스크라이브 방법 (1)

이상과 같은 레이저 가공 장치(5)를 이용한 제1 레이저 스크라이브 방법은 이하와 같다.

［제1 공정］

우선, 펄스 레이저 광선 발진 유닛(6)에 있어서, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어한다. 그리고, 이 레이저광을 사파이어 기판(2)에 조사하여, 사파이어 기판(2)의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 개질 영역을 형성한다. 덧붙여, 레이저광은 기판을 투과하는 투과형의 레이저이다. 나아가 이 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층이 형성된다.

도 3a 및 도 3b에, 기판 내부에 형성된 개질층의 구체 예를 도시하고 있다. 어느 예도, 시료로서 두께가 330μm의 사파이어 기판을 이용하고 있다.

－예 1－

도 3a의 레이저 조사 조건은, 이하와 같다.

파장 : 1064nm

펄스 폭 : 20ps

펄스 에너지 : 1.4μJ

주사 속도 : 500mm/s

레이저 조사 방향 : 표면으로부터

초점 위치 : z = -100μm

이 예 1에서는, 기판의 두께 방향의 거의 중간부에 개질층 M1이 형성되어 있다.

－예 2－

도 3b의 레이저 조사 조건은, 이하와 같다.

파장 : 1064nm

펄스 폭 : 20ps

펄스 에너지 : 1.0μJ

주사 속도 : 50mm/s

레이저 조사 방향 : 표면으로부터

초점 위치 : z = -140μm

이 예 2에서는, 기판 내부에서 이면에 가까운 영역에 개질층 M2가 형성되어 있다.

덧붙여, 예 1 및 2에서는, 초점 위치 이외에, 반복 주파수, 출력, 및 주사 속도를 변경하고 있지만, 초점 위치만을 변경하는 것에 의하여 개질층이 형성되는 위치(깊이)를 변경하는 것이 가능하다.

［제2 공정］

다음으로, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어하여(상세한 것은 후술), 이 레이저광을 사파이어 기판(2)에 조사한다. 그 후, 레이저광의 초점(여기에서는 「집광점」과 마찬가지)의 위치를 고정한 채로, 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 상대적으로 이동시켜 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부의 현미경 사진인 도 4에 도시하는 바와 같이, 개질 영역으로서의 복수의 선상의 레이저 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(1)는 분단 예정 라인을 따라 스크라이브된다. 덧붙여, 도 4에서는 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔이 형성된 예를 도시하고 있지만, 본 발명에서는, 기판 이면이 아니라, 제1 공정에서 형성된 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔이 형성된다.

이상과 같이 하여, 기판 내부에 주기적인 선상 가공흔(10)이 형성된 후는, 이 선상 가공흔(10)이 형성된 부분에 휨 응력을 더하는 것에 의하여, 스크라이브 라인을 따라 용이하게 웨이퍼(1)를 분단할 수 있다.

［선상 가공흔의 형성 메카니즘］

제2 공정에 있어서의 선상 가공흔의 형성 메카니즘을, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 초점 위치가 기판 내부의 개질층 M 부근이 되도록 레이저 조사 조건을 설정하여, 레이저광을 조사한다. 덧붙여, 레이저광의 조건에 관해서는, 후술한다. 레이저광이 조사되면, 동 도면 (b)에서 도시하는 바와 같이, 어떤 레이저 펄스(이하, 단순히 「펄스」라고 기재하기도 한다)에 의하여 개질층 M에 가공흔(10a)이 형성된다.

초점 위치도 포함하여 레이저 조사 조건을 같은 조건으로 유지한 채로, 레이저광을 주사한다(동 도면 (c)). 그러면, 레이저 펄스가 오버랩하여, 앞의 가공흔(10a) 상에 다음의 펄스가 조사되고, 이것에 의하여, 동 도면 (d)에서 도시하는 바와 같이, 앞의 가공흔(10a)에 접하여 새로운 가공흔(10b)이 형성된다. 이상의 가공이 반복되는 것에 의하여, 동 도면 (e) ~ (g)에서 도시하는 바와 같이, 선상의 가공흔(10)이 형성된다.

레이저광은, 항상 초점 위치가 기판 내부의 개질층 M 부근에 설정되어 있기 때문에, 기판 내부에 있어서, 레이저 빔의 직경은 상방으로 감에 따라 넓어지고, 이 때문에 단위 면적당의 빔 강도는 약해진다. 그리고, 차례로 형성되는 가공흔(10)이 기판 표면에 도달하기 전에, 소정의 깊이 위치에서 빔 강도가 어떤 값을 하회하면, 그 이상 가공흔(10)은 상승하지 않게 되고, 다시 개질층 M에 가공흔(10c)이 형성된다. 이 모습을, 도 5의 (h)(i)에 도시하고 있다.

이상과 같은 가공의 반복에 의하여, 도 5의 (j)에 도시하는 바와 같이, 복수의 선상 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

［선상 가공흔이 형성되는 역치］

다음으로, 전술과 같은 선상 가공흔이 형성되는 빔 강도의 역치에 관하여 설명한다. 여기서, 이하와 같은 계산 조건으로, 사파이어 기판의 내부에 있어서의 빔 직경을 계산한 결과를, 도 7 이후에 도시하고 있다. 덧붙여, 기판 내부에 있어서의 빔 직경은, 도 6에 도시하는 d이며, 도 7 이후에서는, 기판 내부에 있어서의 빔 반경을 도시하고 있다. 또한, 도 7 이후에서는, 설명의 편의상, 선상 가공흔의 기점(起点)을 기판 이면으로 하고 있지만, 본 발명에서는, 선상 가공흔의 기점(起点)은, 기판 이면이 아니라, 제1 공정에서 기판 내부에 형성된 개질층 M이다. 이 때문에, 이하의 설명에 있어서의 「기판 이면」은, 본건 발명의 「기판 내부의 개질층」에 대응하는 것이다.

＜계산 조건＞

레이저 파장 : 355nm

입사(入射) 빔 직경(도 6의 Do) : 5mm

M 스퀘어：1.2

집광 렌즈(8)의 초점 : 20mm

사파이어 굴절률 : 1.76

＜계산 결과 1 : 기판 두께 150μm＞

도 7에, 두께가 150μm의 시료(사파이어 기판)에 있어서, 초점 위치를, 기판 표면 위치를 「0」으로 하고, ＋50μm로부터 -250μm까지 7 단계로 변화시킨 경우의 빔 반경과 높이(기판 표면을 「0」으로 하였다)의 계산 결과를 도시하고 있다. 덧붙여, 도 7은 빔의 편측(片側)만을 도시하고 있어, 실제의 레이저광의 빔 형상은, 빔 반경 「0」을 사이에 두고 대칭으로 된다. 또한, 예를 들어 초점 위치 「－50μm」에서는, －100μm의 위치에서 빔이 집광하고 있지만, 이것은, 레이저광이 사파이어 기판 내부에서는 굴절하기 때문이며, 각 초점 위치는 레이저광이 공기 중을 진행한 경우의 값을 도시하는 것이다.

이 도 7의 조건에 있어서, 이하의 것을 가정한다.

가정 1 : 빔 반경 8μm 이하에서의 빔 강도로 가공흔의 형성이 가능하다.

가정 2 : 기판 내부나 표면의 가공흔 미형성 영역에서는, 역치 이상의 강도에서도 가공흔은 형성되지 않는다. 빔 반경 8μm 이하에서의 빔 강도여도 기판 내부로부터는 선상 가공흔이 형성되지 않지만, 기판의 이면(「기판 내부의 개질층」에 상당)으로부터는 선상 가공흔이 형성된다.

이상과 같은 가정 하에서는, 도 7의 기판 내부의 빔 반경으로부터, 초점 위치와 가공흔의 관계는 이하와 같이 된다고 추측된다(계산 결과로부터 예측되는 상태).

＋50μm : ×(가공 불가)

0 : ×(가공 불가)

－50μm : ○(표면 가공)

－100μm : ◎(선상 가공)

－150μm : ×(가공 불가)

－200μm : ×(가공 불가)

－250μm －

여기서, 「표면 가공」이란, 도 5에 도시한 가공흔의 형성 메카니즘에 있어서, 레이저의 빔 강도가 기판 내부의 전역(전 두께)에 있어서 강하여, 가공흔이 기판 표면에까지 도달하는 가공이다. 구체적으로는, 도 7의 초점 위치 「－50μm」의 빔 형상을 보면, 시료(기판) 내부의 전 두께에 있어서 빔 반경 8μm 이하이다. 이 때문에, 기판 내부의 전역에 있어서 빔 강도는 높아, 가공흔은 표면까지 도달한다.

이와 같이, 가공흔이 기판 표면까지 이르는 표면 가공에서는, 기판 표면의 얕은 범위에서 모든 에너지가 흡수된다. 그리고, 단위 체적당 흡수되는 에너지가, 어떤 역치를 넘으면, 도 8에 도시되는 바와 같이, 기판 표면에 있어서 균일한 깊이의 개질 영역의 층(12)이 형성된다. 이와 같은 표면 가공에서는, 목적으로 하는 선상 가공흔은 형성되지 않는다.

또한, 「가공 불가」란, 기판 내부의 전역(전 두께)에 있어서 레이저의 빔 강도가 낮아, 선상 가공흔은 형성되지 않고, 표면이나 이면 등에 불균일하게 가공흔이 형성되는 것과 같은 가공이다.

그리고, 도 7의 초점 위치 「－100μm」에서는, 기판 이면으로부터 거의 기판 두께의 중간 위치(약 -75μm)까지 빔 반경이 8μm 이하이다. 따라서, 기판 이면으로부터 거의 반분의 깊이까지 선상 가공흔이 형성된다고 추측된다.

　도 9에, 이상과 같은 시뮬레이션으로부터 추측되는 결과와 실험 결과(레이저 출력 3.2W)를 도시한다. 이 도 9에서 명백한 바와 같이, 초점 위치 「－100μm」에 있어서는, 주사 속도를 바꾸어도 선상 가공흔(표에 있어서, 「◎」은 선상 가공흔이 형성된 것을 나타내고 있다)이 형성되고 있다. 따라서, 전술과 같은 레이저 조사 조건에서 「빔 반경 8μm」을 역치로 한 가정이 옳았던 것을 알 수 있다.

＜계산 결과 2：기판 두께 200μm＞

도 10에, 두께가 200μm의 사파이어 기판에 있어서, 초점 위치를, 기판 표면 위치를 「0」으로 하고, ＋50μm로부터 -250μm까지 7 단계로 변화시킨 경우의 빔 반경과 높이(기판 표면을 「0」으로 하였다)의 계산 결과를 도시하고 있다. 덧붙여, 이 도 10의 조건에 있어서도, 전술과 마찬가지로, 가정 1 및 2를 가정한다.

이 경우는, 도 10의 기판 내부의 빔 반경으로부터, 초점 위치와 가공흔의 관계는 이하와 같이 된다고 추측된다(계산 결과로부터 예측되는 상태).

＋50μm : ×(가공 불가)

0 : ×(가공 불가)

－50μm : ○(표면 가공)

－100μm : ◎(선상 가공)

－150μm : △(이면 가공)

－200μm : ×(가공 불가)

－250μm －

여기서, 「이면 가공」이란, 도 5에 도시한 가공흔의 형성 메카니즘에 있어서, 가공흔이 상승하는 높이가 낮고, 이면의 좁은 범위에서 모든 에너지가 흡수되어, 기판 이면(「기판 내부의 개질층」에 상당) 근방에 균일한 깊이의 개질 영역의 층이 형성되는 가공이다. 덧붙여, 전술과 같이, 본 발명에서는, 선상 가공흔의 기점(起点)을, 기판 이면이 아니라, 기판 내부에 형성된 개질층 M으로 하고 있다. 이 때문에, 「이면 가공」이란, 정확하게는, 제1 공정에서 형성된 개질층의 근방에 면상으로 가공흔이 형성되는 가공이다.

구체적으로는, 도 10의 초점 위치 「－150μm」의 빔 형상을 보면, 시료(기판) 내부의 이면 근방만이 빔 반경 8μm 이하이다. 이 때문에, 가공흔은 선상 가공과 같이 상승하지 않고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 기판 이면에 있어서 균일한 깊이(두께)의 개질 영역의 층(면상의 가공흔)(13)이 형성된다. 이 경우도, 목적으로 하는 선상 가공흔은 형성되지 않는다.

그리고, 도 10의 초점 위치 「－100μm」에서는, 기판 이면으로부터 약 -75μm의 높이까지 빔 반경이 8μm 이하이며, 이 범위에 걸쳐 선상 가공흔이 형성된다고 추측된다.

도 12에, 이상과 같은 시뮬레이션으로부터 추측되는 결과와 실험 결과(레이저 출력 3.2W)를 도시한다. 이 도 12로부터 명백한 바와 같이, 초점 위치 「－100μm」에 있어서는, 주사 속도를 바꾸어도 선상 가공흔이 형성되어 있다. 따라서, 전술과 같은 레이저 빔 조건에서 「빔 반경 8μm」를 역치로 한 가정이 옳았던 것을 알 수 있다.

＜정리＞

이상으로부터, 가공흔에 레이저 펄스가 오버랩하여 조사되었을 때, 앞의 가공흔에 접하여 새로운 가공흔이 형성되는 레이저광의 빔 강도는, 출력 3.2W, 주파수 120MHz, 펄스폭 15ps, 빔 반경 8μm인 것으로부터, 8.8 × 10¹²W/m²인 것을 알 수 있다.

즉, 빔 강도가, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 개질층 M의 부분에서 역치를 넘으면, 가공흔이 상승한다. 그리고, 선상 가공흔이 기판 표면에 도달할 때까지 빔 강도가 역치를 하회하면, 그 위치에서 가공흔의 상승이 멈추고, 다시 개질층 M으로부터 가공흔이 형성되어, 결과적으로, 주기적인 선상 가공흔이, 개질층 M을 기점(起点)으로 하여 형성되게 된다.

［선상 가공흔과 면상 가공흔 사이의 역치］

여기서, 전술과 같이, 「이면 가공」에서는, 선상 가공흔이 주기적으로 형성되는 것이 아니라, 기판 내부의 개질층의 근방에 있어서, 주사 방향에 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성된다. 이와 같은 면상의 가공흔이 형성되는 「면상 가공」과, 선상 가공흔이 형성되는 「선상 가공」의 경계에 관하여 이하에 검토한다.

도 13은, 두께 200μm의 사파이어 기판에 대하여, 집광점의 위치를 -150μm로 설정하고, 주사 속도를 200mm/s로 레이저를 조사하여, 주사한 경우의 기판 내부의 현미경 사진이다. 덧붙여, 다른 레이저 조사 조건은 전술의 조건과 마찬가지이다.

이 도 13에서는, 이면 가공(면상 가공)흔 중에, 부분적으로 선상 가공흔이 형성되어 있는 것이 관찰된다. 즉, 이 도 13에 도시된 가공에 있어서의 조건이, 면상 가공과 선상 가공의 경계의 조건이라고 추측된다. 도 13에 있어서의 가공의, 단위 체적당 흡수되는 에너지는, 이하의 식으로 구할 수 있다.

출력(J/s) ÷ (주사 속도(m/s) × 개질층 사이즈(m) × 빔 직경(m))

구체적으로는, 도 12의 예에서는, 단위 체적당 흡수되는 에너지는,

3.2(J/s) / (200(mm/s) × 72(μm) × 14.6(μm)) = 1.5 × 10¹⁰(J/m³)

로 된다. 도 14에, 여러 가지 가공 결과에 관하여, 단위 체적당 흡수되는 에너지를 계산한 결과를 도시한다. 이 도 14로부터, 면상 가공이 되는 경우는, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰(J/m³) 이상인 것을 알 수 있다. 이상으로부터, 단위 체적당 흡수되는 에너지 2.0 × 10¹⁰(J/m³)을 역치로서 가공 상태가 변화하며, 역치 이하에서는 선상 가공흔이 형성되고, 역치를 넘으면 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성된다고 생각할 수 있다.

［정리］

이상을 정리하면, 사파이어 기판의 내부에, 주기적인 선상 가공흔을 형성하기 위해서는, 이하의 조건에서 가공하는 것이 필요하다.

(1) 투과성의 펄스 레이저를 기판에 조사하는 것.

(2) 레이저 펄스를 주사 방향에 있어서 오버랩시킬 것.

(3) 기판 내부의 개질층에서, 빔 강도가 8.8 × 10¹²W/m² 이상일 것.

(4) 기판 표면까지의 사이에, 빔 강도가 8.8 × 10¹²W/m²를 하회할 것.

(5) 단위 체적당 흡수되는 에너지가, 2.0 × 10¹⁰(J/m³) 이하일 것.

이상과 같은 조건에서 사파이어 기판을 가공하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 주기적인 선상 가공흔을 형성할 수 있다. 그리고, 이와 같은 선상 가공흔을 형성하는 것에 의하여, 기판의 강도를 현저히 열화시키는 일 없이, 후공정에서의 분단을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 사파이어 기판의 품질의 열화를 억제할 수 있어 가공흔 면적을 작게 억제할 수 있고, 최종 제품으로서 예를 들어 발광 다이오드를 형성한 경우에는, 발광 효율이 좋은 소자를 형성할 수 있다.

특히, 기판 내부에 개질층을 형성하여, 이 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하고 있기 때문에, 기판의 표면 또는 이면에 형성된 소자에의 데미지를 억제할 수 있다.

IV：레이저 스크라이브 방법 (2)

다음으로, 제2의 레이저 스크라이브 방법에 관하여 설명한다. 이 방법에서는, 가공 제어부(21)는 이하와 같은 처리를 실행한다.

(1) 빔 강도의 조정된 레이저광을 기판(2)에 조사하는 것과 함께, 레이저광의 초점 위치를 고정하고 분단 예정 라인(4)을 따라 주사하여, 기판(2)의 두께 방향으로 진전하는 개질 영역으로서의 선상의 레이저 가공흔을 형성한다.

(2) 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 정지한다. 덧붙여, 주사(테이블(9)의 이동)는 계속한다.

(3) 테이블(9)이 이동되어, 레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 선상 가공흔과 겹치지 않는 위치까지 이동된 타이밍에서, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 재개한다.

(4) 이상의 각 처리를 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인(4)을 따라 주기적으로 형성한다.

덧붙여, 레이저광의 기판(2)으로의 조사 및 조사의 정지는, 레이저 발진의 온, 오프에 의하여 행하여진다.

이상과 같은 가공 제어부(21)에 의하여 각 부가 제어되며, 이하와 같은 방법으로 레이저 스크라이브가 실행된다.

우선, 레이저 광선 발진 유닛(6)에 있어서, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어한다. 그리고, 이 레이저광을 기판(2)에 조사하여, 기판(2)의 이면에 개질 영역을 형성한다. 덧붙여, 레이저광은, 소자(3)가 형성되어 있지 않은 기판(2)의 표면으로부터 조사된다. 또한, 레이저광은 기판(2)을 투과하는 투과형의 레이저이다.

그 후, 레이저광의 초점(여기에서는 「집광점」과 마찬가지)의 위치를 고정한 채로, 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 상대적으로 이동시켜 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부의 현미경 사진인 도 4에 도시하는 바와 같이, 개질 영역으로서의 선상의 레이저 가공흔(10)이 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 표면 측으로 진전한다.

다음으로, 선상 레이저 가공흔(10)이 기판 두께 방향에 있어서 소망의 위치까지 진전하였을 때, 레이저 발진을 정지하여, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 정지한다. 이것에 의하여, 선상 가공흔(10)의 상승도 정지한다.

레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 선상 가공흔(10)과 겹치지 않는 위치까지 이동되었을 때, 레이저 발진을 개시하여, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 재개한다. 이것에 의하여, 다시 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 다른 선상 가공흔(10)이 형성된다.

이상의 처리를 반복하여 실행하는 것에 의하여, 도 4에 도시하는 바와 같은 복수의 선상 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

이상과 같이 하여, 기판 내부에 복수의 선상 가공흔(10)이 형성된 후는, 이 선상 가공흔(10)이 형성된 부분에 휨 응력을 더하는 것에 의하여, 스크라이브 라인을 따라 용이하게 웨이퍼(1)를 분단할 수 있다.

［선상 가공흔의 형성 메카니즘］

이 제2 방법에 의한 선상 가공흔의 형성 메카니즘을, 도 15a 및 도 15b를 이용하여 설명한다. 도 15a의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 초점 위치가 기판 이면 부근이 되도록 레이저 조사 조건을 설정하여, 레이저광을 조사한다. 레이저광이 조사되면, 동 도면 (b)에서 도시하는 바와 같이, 어떤 레이저 펄스에 의하여 기판의 이면에 가공흔(10a)이 형성된다.

초점 위치도 포함하여 레이저 조사 조건을 같은 조건으로 유지한 채로, 레이저광을 주사한다(동 도면 (c)). 그러면, 레이저 펄스가 오버랩하여, 앞의 가공흔(10a) 상에 다음의 레이저 펄스가 조사되고, 이것에 의하여, 동 도면 (d)에서 도시하는 바와 같이, 앞의 가공흔(10a)에 접하여 새로운 가공흔(10b)이 형성된다. 이상의 가공이 반복되는 것에 의하여, 동 도면 (e) ~ (g)에서 도시하는 바와 같이, 선상의 가공흔(10)이 형성된다.

그리고, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 선상 가공흔(10)이 소망의 높이까지 진전한 타이밍에서 레이저 발진을 정지한다. 레이저 발진이 정지되는 것에 의하여, 선상 가공흔(10)의 상승도 정지한다.

다음으로, 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 일정 거리 진행된 후에, 레이저 발진을 재개한다. 이것에 의하여, 다시 기판의 이면을 기점(起点)으로 하여 가공흔이 형성되는 것과 함께, 선상 가공흔(10)이 상승한다.

이상의 반복에 의하여, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 복수의 선상 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.

［선상 가공흔이 형성되는 역치］

제2 방법에 의하여 선상 가공흔이 형성되는 역치에 관해서는, 제1 방법에 있어서의 역치와 마찬가지이다.

즉, 가공흔에 레이저 펄스가 오버랩하여 조사되었을 때, 앞의 가공흔에 접하여 새로운 가공흔이 형성되는 레이저광의 빔 강도는, 8.8 × 10¹²W/m²이다. 여기에서는, 빔 강도가, 기판 이면에서 역치를 넘으면, 가공흔이 상승한다. 그리고, 선상 가공흔이 소정 위치까지 상승하였을 때에, 레이저 발진을 오프로 하여 레이저광의 기판으로의 조사를 멈추고, 빔 강도가 8.8 × 10¹²W/m²를 하회하도록 하면, 선상 가공흔의 상승은 정지한다. 그리고 나아가, 레이저광의 조사 위치가 소정 거리 이동한 후에 레이저 발진을 온으로 하여 기판으로의 레이저광의 조사를 재개하면, 다시 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔이 형성된다. 이상의 처리를 반복하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 복수의 선상 가공흔이 주기적으로 형성되게 된다.

［선상 가공과 면상 가공(이면 가공) 사이의 역치］

이 제2 스크라이브 방법에 있어서의 면상 가공(이면 가공)과 선상 가공의 경계에 관해서는, 제1 스크라이브 방법에서 검토한 결과와 마찬가지이다.

즉, 도 13 및 도 14로부터, 표면 가공 또는 이면 가공이 되는 경우는, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰(J/m³) 이상이다. 따라서, 단위 체적당 흡수되는 에너지 2.0×10¹⁰(J/m³)을 역치로서 가공 상태가 변화하며, 역치 이하에서는 선상 가공흔이 형성되고, 역치를 넘으면 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성된다고 생각할 수 있다.

［레이저 발진을 정지하는 거리］

다음으로, 도 16a, 도 16b 및 도 16c를 이용하여, 레이저 발진을 정지하는 거리, 즉 도 15b에 있어서의 「레이저 발진 off」의 시간에 관하여 검토한다. 덧붙여, 도 16a는 레이저 발진을 정지하는 거리가 충분히 긴 경우를 도시하고, 도 16b 및 도 16c는 레이저 발진을 정지하는 거리가 비교적 짧은 경우를 도시하고 있다.

도 16a에 도시하는 바와 같이, 레이저 발진을 재개하였을 때, 이미 형성되어 있는 선상 가공흔(10)과 레이저광(Lb)이 겹치지 않는 경우는, 이면을 기점(起点)으로 하여 가공흔이 형성되어, 다시 선상 가공흔을 형성할 수 있다.

한편, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 레이저 발진을 재개하였을 때, 이미 형성되어 있는 레이저 가공흔(10)과 레이저광(Lb)이 겹치면, 이미 형성되어 있는 선상 가공흔(10)이 한층 더 상승할 가능성이 있다. 선상 가공흔(10)이 상승하여 기판 표면에 이르면, 표면 근방에 면상의 가공흔이 형성되는 표면 가공으로 되어, 복수의 선상 가공흔을 주기적으로 형성할 수 없다.

덧붙여, 도 16c에 도시하는 예는, 도 16b의 예와 비교하여 레이저 발진을 정지하는 거리가 길고, 또한 도 16b의 예와 비교하여 레이저의 출력이 낮기 때문에, 이미 형성된 선상 가공흔(10)과 레이저광(Lb)의 일부가 겹치고 있지만, 이미 형성되어 있는 가공흔에서 흡수되는 레이저의 에너지가, 선상 가공흔을 형성할 수 있는 크기에 미치지 않는 경우의 예이다. 이 경우는, 이미 형성되어 있는 선상 가공흔(10)이 한층 더 상승할 일은 없다. 이 때문에, 복수의 선상 가공흔을 주기적으로 형성하기 위한 조건으로서, 이미 형성된 가공흔과 발진을 재개한 레이저광이 겹치지 않는 것이 필수의 조건은 아니다. 그리고, 레이저 발진을 재개한 후에, 이미 형성된 가공흔에 의하여 차폐(遮蔽)되지 않고 기판 이면에 이르는 레이저광이 소정의 값을 넘으면, 이미 형성된 선상 가공흔과 레이저광의 일부가 겹치고 있어도, 이면을 기점(基点)으로 하여 가공흔이 형성되어 다시 선상 가공흔이 형성된다.

［진전 길이를 관리하여 선상 가공흔을 형성하는 구체 예］

＜예 1＞

도 17에 도시하는 바와 같은, 기판 이면으로부터 150μm, 폭 25μm의 선상 가공흔을 형성하는 경우의 가공 조건을 이하에 나타낸다.

레이저 발진하는 거리 l_on ：25μm

레이저 발진을 정지하는 거리 l_off：

l_off ≥ L/2+r_top이면, 레이저 발진을 재개하였을 때에 레이저광과 가공흔이 겹치지 않는다.

L：가공흔 사이즈

r_top：가공흔 상승 정지 위치에서의 빔 반경

도 18에서, 이면으로부터의 높이 150μm의 위치에서의 빔 반경은 4μm이기 때문에, L = 10μm의 경우, l_off ≥ 9μm로 하는 것에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 형성 가능하다.

＜예 2＞

도 19에 도시하는 바와 같은, 기판 이면으로부터 100μm, 폭 20μm의 선상 가공흔을 형성하는 경우의 가공 조건을 이하에 나타낸다.

레이저 발진하는 거리 l_on ：20μm

레이저 발진을 정지하는 거리 l_off：

l_off ≥ L/2+r_top이면, 레이저 발진을 재개하였을 때에 레이저광과 가공흔이 겹치지 않는다.

도 20으로부터, 기판 이면으로부터의 높이 100μm의 위치에서의 빔 반경은 2μm이기 때문에, L = 10μm의 경우, l_off ≥ 7μm로 하는 것에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 형성 가능하다.

덧붙여, l_off ＜ L/2+r_top여도, 가공흔과 레이저광의 겹침이 충분히 작으면, 도 16c에서 도시한 바와 같이, 선상 가공흔을 형성하는 것이 가능하다.

또한, 레이저광의 반복 주파수와 주사 속도의 비에 의하여 선상 가공흔의 기울기 θ가 변화하기 때문에, 이들 조건도 적절히 설정할 필요가 있다. 나아가, 레이저 발진을 정지하는 l_off가 작을수록 단위 체적당 흡수되는 에너지가 커지기 때문에, 면상의 가공흔이 형성되지 않도록 하기 위하여, 전술의 에너지 역치를 넘지 않도록 설정할 필요가 있다.

［레이저 발진 온, 오프의 조정에 의한 가공흔의 변화］

도 21a, 도 21b 및 도 21c에, 레이저 발진 온의 거리(l_on)와, 레이저 발진 오프의 거리(l_off)를 여러 가지 변화시킨 경우의 선상 가공흔의 변화를 모식적으로 도시하고 있다.

도 21a는 레이저 발진 온의 거리와 레이저 발진 오프의 거리를 함께 25μm로 한 경우에 형성되는 선상 가공흔의 모식도이다.

도 21b는, 레이저 발진 온의 거리를 25μm로 하고, 레이저 발진 오프의 거리를 50μm로 한 경우에 형성되는 선상 가공흔의 모식도이다. 이 예에서는, 선상 가공흔의 길이는 도 21a의 경우와 마찬가지이지만, 서로 이웃하는 선상 가공흔의 간격이 넓어지고 있다. 이 때문에, 도 21a의 경우와 비교하여 기판 전체로서의 개질 영역은 좁고, 분단 공정에 있어서, 도 21a의 경우에 비교하여 큰 힘이 필요하게 된다.

도 21c는, 레이저 발진 온의 거리를 12.5μm로 하고, 레이저 발진 오프의 거리를 25μm로 한 경우에 형성되는 선상 가공흔의 모식도이다. 이 예에서는, 선상 가공흔의 길이가 도 21a의 경우에 비교하여 짧아져 있다. 또한, 서로 이웃하는 선상 가공흔의 간격은 도 21a의 경우와 마찬가지이다. 이 예에 있어서는, 도 21b와 마찬가지로, 도 21a의 경우에 비교하여 기판 전체로서의 개질 영역은 좁고, 분단 공정에 있어서, 도 21a의 경우에 비교하여 큰 힘이 필요하게 된다.

［정리］

이상을 정리하면, 제2 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 사파이어 기판의 내부에, 주기적인 선상 가공흔을 형성하기 위해서는, 이하의 조건에서 가공하는 것이 필요하다.

(1) 투과성의 펄스 레이저를 기판에 조사할 것.

(2) 레이저 펄스를 주사 방향에 있어서 오버랩시킬 것.

(3) 선상 가공흔의 기점(起点)에서, 단위 시간당의 빔 강도가 8.8 × 10¹²W/m² 이상일 것.

(4) 선상 가공흔이 기판 표면에 도달할 때까지, 레이저 발진을 정지시키고, 빔 강도가 8.8 × 10¹²W/m²를 하회하도록 할 것.

(5) 단위시간에 있어서 단위 체적당 흡수되는 에너지가, 2.0 × 10¹⁰(J/m³) 이하일 것.

이상과 같은 조건에서 사파이어 기판을 가공하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 주기적인 선상 가공흔을 형성할 수 있다. 특히, 선상 가공흔이 소망의 위치까지 진전하였을 때에 레이저 발진을 정지하여 선상 가공흔의 진전을 정지시키기 때문에, 면상의 가공흔이 형성되는 것을 방지하고, 확실히 복수의 선상 가공흔을 형성할 수 있다. 또한, 선상 가공흔의 진전 위치를 임의로 제어할 수 있다.

그리고, 이상과 같은 선상 가공흔을 형성하는 것에 의하여, 기판의 강도를 현저하게 열화시키는 일 없이, 후공정에서의 분단을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 가공흔 면적을 작게 억제할 수 있기 때문에, 사파이어 기판의 품질의 열화를 억제할 수 있어, 최종 제품으로서 예를 들어 발광 다이오드를 형성한 경우에는, 발광 효율이 좋은 소자를 형성할 수 있다.

V：레이저 스크라이브 방법 (3)

예를 들어 발광 다이오드에 있어서는, 사파이어 기판 상에 반도체가 적층되어 소자가 형성되어 있다. 이와 같은 발광 다이오드에 대하여, 제2 레이저 스크라이브 방법을 적용하는 경우, 소자에 데미지를 주지 않기 위하여, 소자가 형성되어 있지 않은 표면으로부터 레이저광이 조사되게 된다. 그러면, 제2 방법에서는, 소자가 형성된 이면에, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 개질 영역이 형성되게 된다. 이 경우, 기판의 이면에 형성된 소자가, 데미지를 입을 가능성이 있다.

그래서, 제3 레이저 스크라이브 방법에서는, 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에 개질층을 형성하여, 이 기판 내부의 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하도록 하고 있다.

이 레이저 스크라이브 방법은 이하와 같다. 덧붙여, 레이저 가공 장치의 구성은 제2 레이저 스크라이브 방법의 경우와 마찬가지이다.

우선, 레이저 광선 발진 유닛(6)에 있어서, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어한다. 그리고, 이 레이저광을 기판(2)에 조사하여, 기판(2)의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 개질 영역을 형성한다. 덧붙여, 레이저광은 기판을 투과하는 투과형의 레이저이다. 나아가, 이 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층이 형성된다.

기판 내부에 형성된 개질층의 구체 예는, 도 3a 및 도 3b와 마찬가지이다.

이상과 같이 하여 기판 내부에 개질층이 형성된 이후의 처리는, 제2 레이저 스크라이브 방법과 마찬가지이다. 즉, 기판 내부에 형성된 개질층을 기점(起点)으로 하여, 복수의 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다. 도 22에 이 제3 방법에 의하여 형성된 개질층 M과, 복수의 선상 가공흔(10)을 모식적으로 도시하고 있다. 덧붙여, 도 22에 있어서, 「on」은 레이저 발진 온의 거리(시간)를, 「off」는 레이저 발진 오프의 거리(시간)를 도시하고 있다.

이상과 같이 하여, 기판 내부에 복수의 선상 가공흔(10)이 형성된 후는, 이 선상 가공흔(10)이 형성된 부분에 휨 응력을 더하는 것에 의하여, 스크라이브 라인을 따라 용이하게 웨이퍼(1)를 분단할 수 있다.

이 제3 방법에서는, 적은 개질 영역에서 스크라이브 라인을 형성할 수 있기 때문에, 최종적인 제품의 품질 및 강도 열화를 억제할 수 있다. 또한, 후공정에서의 분단에 있어서 비교적 용이하게 분단할 수 있다. 또한, 개질층은 기판 내부에 형성되어, 선상 가공흔은 이 개질층을 기점(基点)으로 하여 진전하기 때문에, 기판의 이면에 소자가 형성되어 있는 경우에, 소자에 주는 데미지를 억제할 수 있다.

［다른 실시예］

본 발명은 이상과 같은 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 것 없이 여러 가지의 변형 또는 수정이 가능하다.

상기의 제1 공정 및 제2 공정의 구체 예에서는, 각 공정에서 레이저광의 파장을 바꾸고 있지만, 양 공정에서 같은 파장으로 하는 것이 바람직한 것은 물론이다.

상기 실시예에서는, 웨이퍼를 구성하는 기판으로서, 사파이어 기판을 예로 들어 설명하였지만, 다른 취성 재료 기판에 있어서도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다. 다만, 역치는 기판 재질에 따라서 다르다.

2 : 사파이어 기판
4 : 분단 예정 라인
10 : 레이저 가공흔
M, M1~M3 : 개질층

Claims (12)

1. 펄스 레이저광을 취성(脆性) 재료 기판에 조사(照射)하여 분단 예정 라인을 따라 스크라이브(scribe)하는 레이저 스크라이브 방법이고,
   펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께, 상기 분단 예정 라인을 따라 주사(走査)하고, 상기 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 상기 분단 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 제1 공정과,
   빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을 상기 취성 재료 기판의 표면 측으로부터 조사하는 것과 함께, 상기 펄스 레이저광의 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여, 상기 개질층을 기점(起点)으로 하여 상기 취성 재료 기판의 표면을 향하여, 상기 취성 재료 기판의 표면에 도달하지 않는 깊이까지 진행하는 복수의 선상(線狀) 가공흔(加工痕)을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 제2 공정
   을 구비한 레이저 스크라이브 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제 2 공정에서는, 레이저광의 빔 강도가, 상기 개질층에서 8.8 × 10¹²W/m²를 넘고, 표면까지의 기판 내부에 있어서 8.8 × 10¹²W/m²를 하회(下廻)하도록 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 공정에서는, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³ 이하가 되도록 레이저 조사 및 주사 조건이 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 취성 재료는 사파이어인, 레이저 스크라이브 방법.
5. 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여 스크라이브하는 레이저 스크라이브 방법이고,
   빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성하는 제1 공정과,
   상기 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 반복 조사를 정지하는 제2 공정과,
   상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 상기 주사에 의하여 상기 펄스 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리 이동되었을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 재개하는 제3 공정과,
   상기 제1 공정, 상기 제2 공정, 및 상기 제3 공정을 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는,
   레이저 스크라이브 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제3 공정은, 상기 펄스 레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 레이저 가공흔과 겹치지 않는 위치까지 이동되었을 때에 실행되는, 레이저 스크라이브 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면으로 되도록 조사 조건이 설정되는, 레이저 스크라이브 방법.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면 및 표면으로부터 떨어진 기판 내부로 되도록 조사 조건이 설정되는, 레이저 스크라이브 방법.
9. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 레이저광은, 빔 강도가, 취성 재료 기판에 있어서의 선상 가공흔 형성 예정 영역에서 8.8 × 10¹²W/m²를 넘도록 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 레이저광은, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 10¹⁰J/m³ 이하가 되도록 조사 및 주사 조건이 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
11. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 취성 재료는 사파이어인, 레이저 스크라이브 방법.
12. 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여, 취성 재료 기판을 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 레이저 가공 장치이고,
    레이저 광선 발진기와, 레이저 광선의 빔 강도를 조정하는 레이저 제어부를 포함하며, 펄스 레이저광을 출사(出射)하는 레이저 광선 발진 유닛과,
    상기 레이저 광선 발진 유닛으로부터 출사되는 레이저광을 소정의 방향으로 유도하기 위한 전송 광학계와,
    상기 전송 광학계로부터의 레이저광을 집광시키기 위한 집광 렌즈와,
    상기 집광 렌즈로부터의 레이저 광선에 대하여 수직인 면 내에서 상대 이동이 가능하고, 상기 집광 렌즈로부터의 레이저광이 조사되는 취성 재료 기판을 재치(載置)하기 위한 테이블과,
    상기 집광 렌즈로부터의 레이저 광선과 상기 테이블을 상대 이동시키는 이동 제어부와,
    상기 레이저 제어부 및 상기 이동 제어부를 제어하여, 상기 테이블에 재치된 취성 재료 기판의 두께 방향으로 연장되는 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 가공 제어부
    를 구비하고,
    상기 가공 제어부는,
    빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성하는 제1 기능과,
    상기 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 반복 조사를 정지하는 제2 기능과,
    상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 상기 주사에 의하여 상기 펄스 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리 이동되었을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판에의 조사를 재개하는 제3 기능
    을 구비하고,
    상기 각 기능을 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는,
    레이저 가공 장치.

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