KR101621936B1 - Substrate cutting apparatus and method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 절단 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판 절단 장치는, 기판(10)이 안착되는 스테이지부(100); 레이저 빔(L1, L2, L3)을 생성하는 레이저부(200); 레이저 빔(L1, L2, L3)을 제1 레이저 빔(L1), 제2 레이저 빔(L2) 및 제3 레이저 빔(L3)으로 분할하는 빔 스플리터(BS); 제1 레이저 빔(L1)을 기판(10)의 제1 면(11) 또는 제2 면(12) 중 어느 한 면으로 조사하면서 스크라이브 가공하여 기판(10)의 내부에 제1 식각부(P1, P2)를 형성하는 제1 가공부(300); 제2 레이저 빔(L2)을 기판(10)의 제1 면(11)으로 조사하면서 광스윙 스크라이브 가공하여 기판(10)의 내부에 제2 식각부(P3)를 형성하는 제2 가공부(400); 및 제3 레이저 빔(L3)을 기판(10)의 제2 면(12)으로 조사하면서 광스윙 스크라이브 가공하여 기판(10)의 내부에 제3 식각부(P4)를 형성하는 제3 가공부(500)를 포함하는 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and a method for cutting a substrate. A substrate cutting apparatus according to the present invention includes a stage unit (100) on which a substrate (10) is placed; A laser unit 200 for generating laser beams L1, L2 and L3; A beam splitter BS for splitting the laser beams L1, L2 and L3 into a first laser beam L1, a second laser beam L2 and a third laser beam L3; The first laser beam L1 is scribed while being irradiated on either the first surface 11 or the second surface 12 of the substrate 10 to form the first etched portions P1, A first processing unit 300 for forming the first and second substrates P2 and P2; A second machining portion 400 for forming a second etch portion P3 inside the substrate 10 by optical swing scribing while irradiating the second laser beam L2 onto the first surface 11 of the substrate 10 ); And a third machining portion for forming a third etch portion P4 inside the substrate 10 by optical swing scribing while irradiating the third laser beam L3 onto the second surface 12 of the substrate 10 500).

Description

기판 절단 장치 및 방법{SUBSTRATE CUTTING APPARATUS AND METHOD}[0001] SUBSTRATE CUTTING APPARATUS AND METHOD [0002]

본 발명은 기판 절단 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 제1 레이저 빔으로 기판의 내부를 스크라이브 가공하여 제1 식각부를 형성하고, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔으로 기판의 내부를 광스윙 스크라이브 가공하여 제2 식각부 및 제3 식각부를 형성함으로써 기판을 절단하는 기판 절단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for cutting a substrate. More specifically, the inside of the substrate is scribed with a first laser beam to form a first etching part, and the inside of the substrate is subjected to optical swing scribing with a second laser beam and a third laser beam to form a second etching part and a third To a substrate cutting apparatus and method for cutting a substrate by forming an etched portion.

레이저를 이용한 재료의 가공은 산업 전반에 걸쳐서 적용 분야가 급속히 확대되어 가고 있다. 정밀성, 공정의 유연성, 비접촉 가공성, 재료에 미치는 열 영향 등에 있어서 우수한 특성을 가지는 레이저 가공은, 다이아몬드 등에 의해 절단 라인을 생성한 후, 기계적 응력을 가하여 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판을 절단하는 기존의 공정을 대체하고 있다.Processing of materials using lasers is rapidly expanding across the industry. Laser processing having excellent properties in precision, process flexibility, non-contact processability, and heat effect on a material can be performed by a known method of cutting a substrate such as a semiconductor wafer or glass by applying a mechanical stress after creating a cutting line by diamond or the like Process.

도 1은 종래기술에 따른 기판 절단 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 종래기술에 따른 절단된 기판의 곡률 반경을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a configuration of a substrate cutting apparatus according to the prior art. 2 is a diagram showing the radius of curvature of the cut substrate according to the prior art.

도 1을 참조하면, 스테이지부(1) 상에 안착된 기판(10)을 절단하기 위해, 다이아몬드 또는 니켈 등의 경도가 양호한 재질로 형성된 휠(4)을 사용하여 기판(10)을 1차적으로 x축과 평행한 방향으로 라인을 형성한다. 이어서, 2차적으로 레이저부(2)에서 생성된 레이저 빔(L)을 집속렌즈(3)에서 집광함으로써 휠(4)을 사용하여 형성한 기판(10)의 라인 영역을 가열한다. 이어서, 냉각부(5)를 통과한 냉각 기체 또는 냉각 액체가 레이저 빔(L)에 의해서 가열된 라인 영역을 냉각한다. 위와 같이, 휠(4)을 사용한 기계적 가공으로 기판(10) 상에 라인을 형성한 후에 가열 및 냉각을 통해 라인 영역에 인장 응력이 발생시켜 기판(10)을 절단한다. 이 외에도 기판을 절단하는 종래의 기술은 한국공개특허공보 제1998-084225호 등에 개시되어 있다.Referring to Fig. 1, in order to cut the substrate 10 placed on the stage 1, the substrate 10 is first treated with a wheel 4 made of a hard material such as diamond or nickel forming a line in a direction parallel to the x-axis. Next, the laser beam L generated by the laser part 2 is condensed by the focusing lens 3, and the line area of the substrate 10 formed by using the wheel 4 is heated. Subsequently, the cooling gas or the cooling liquid which has passed through the cooling section 5 cools the line area heated by the laser beam L. As described above, after the lines are formed on the substrate 10 by the mechanical processing using the wheel 4, tensile stress is generated in the line regions by heating and cooling, and the substrate 10 is cut. In addition, a conventional technique for cutting a substrate is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-084225.

종래기술에 따른 기판 절단 장치는 인장 응력으로 인해 기판이 절단되므로 절단 라인에서 미세한 마이크로 크랙 및 가공 잔해물 등이 발생한다. 이러한 마이크로 크랙 및 가공 잔해물 등은 기판의 절단 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.In the substrate cutting apparatus according to the related art, since the substrate is cut due to tensile stress, minute micro cracks and processing debris are generated in the cutting line. Such micro cracks, debris, and the like have a problem of deteriorating the cutting quality of the substrate.

또한, 최근 들어 LED, LCD 등의 표시 장치에 얇은 기판을 사용하는데, 초박형의 기판에서는 기판의 절단에 필요한 인장 응력이 발생하지 않는 관계로, 상기 방법을 이용하여 기판의 절단을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, recently, a thin substrate is used for a display device such as an LED or an LCD. In an ultra-thin substrate, a tensile stress required for cutting the substrate is not generated. Therefore, .

또한, 최근의 표시 장치는 두께가 얇은 기판을 사용할 뿐만 아니라 대면적의 기판을 사용하는 실정이다. 대면적의 기판은 미세한 크랙에 의해서도 절단 품질이 영향을 많이 받기 때문에 상기 방법을 이용하여 기판의 절단을 수행할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 레이저를 이용하여 대면적 기판의 절단을 수행하기에는 많은 공정 시간과 비용을 소모되는 문제점이 있었다.In addition, recent display devices use a substrate having a small thickness as well as a large-sized substrate. There has been a problem in that the substrate can not be cut using the above method because the cutting quality is largely affected by a minute crack even in a large area substrate. In addition, there is a problem in that it takes a lot of processing time and cost to cut a large area substrate by using a laser.

더 나아가, 도 2의 (a) 또는 (b)를 참조하면, 기판(10)의 한 면에만 레이저빔을 조사하기 때문에 절단된 기판(10)의 상, 하면이 모두 곡률 반경을 가지지 않거나, 절단된 기판(10)의 한면만이 곡률 반경을 가지는 관계로, 도 2의 (c)를 참조하면, 절단된 기판(10)의 양면이 모두 곡률 반경을 가지도록 후속 공정을 더 수행해야 하는 문제점이 있었다.2 (a) or 2 (b), since the laser beam is irradiated to only one surface of the substrate 10, the upper and lower surfaces of the cut substrate 10 do not have a radius of curvature, Referring to FIG. 2 (c), since only one side of the substrate 10 having a curvature radius has a radius of curvature, there is a problem in that a subsequent process must be further performed so that both sides of the cut substrate 10 have a radius of curvature there was.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판의 절단 품질을 향상시킬 수 있는 기판 절단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a substrate cutting apparatus and method capable of improving the cutting quality of the substrate.

또한, 본 발명은 초박형의 기판을 절단할 수 있는 기판 절단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a substrate cutting apparatus and method capable of cutting an ultra-thin substrate.

또한, 본 발명은 공정 시간과 비용을 절감하여 대면적의 기판을 절단할 수 있는 기판 절단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a substrate cutting apparatus and method capable of cutting a substrate having a large area by reducing processing time and cost.

또한, 본 발명은 기판의 양면이 곡률 반경을 가지도록 절단하여 후속 공정을 생략할 수 있는 기판 절단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a substrate cutting apparatus and method which can cut a substrate so that both sides of the substrate have a radius of curvature to omit a subsequent process.

본 발명의 상기의 목적은 기판이 안착되는 스테이지부; 레이저 빔을 생성하는 레이저부; 상기 레이저 빔을 제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔으로 분할하는 빔 스플리터; 상기 제1 레이저 빔을 상기 기판의 제1 면 또는 제2 면 중 어느 한 면으로 조사하면서 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제1 식각부를 형성하는 제1 가공부; 상기 제2 레이저 빔을 상기 기판의 상기 제1 면으로 조사하면서 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제2 식각부를 형성하는 제2 가공부; 및 상기 제3 레이저 빔을 상기 기판의 상기 제2 면으로 조사하면서 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제3 식각부를 형성하는 제3 가공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치에 의해 달성된다.The above object of the present invention can be accomplished by a stage unit in which a substrate is placed; A laser unit for generating a laser beam; A beam splitter for dividing the laser beam into a first laser beam, a second laser beam and a third laser beam; A first machining portion scribing the first laser beam while irradiating the first laser beam onto one of a first surface and a second surface of the substrate to form a first etched portion inside the substrate; A second processing unit for performing a light swing scribe processing while irradiating the second laser beam onto the first surface of the substrate to form a second etching unit inside the substrate; And a third processing unit for performing optical swing scribing while irradiating the third laser beam onto the second surface of the substrate to form a third etching unit inside the substrate .

상기 제1 가공부는 적어도 한 개의 가공 렌즈를 포함할 수 있다.The first processing portion may include at least one processing lens.

각각의 상기 가공 렌즈는 상기 기판의 내부에서 서로 다른 위치에 집광점을 형성할 수 있다.Each of the processing lenses may form light-converging points at different positions inside the substrate.

상기 가공 렌즈는 상기 기판의 내부를 10 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 제1 스크라이브 가공할 수 있다.The inside of the substrate can be subjected to a first scribe process with a thickness of 10 [mu] m to 500 [mu] m.

상기 기판의 두께는 2 mm 이하이며, 상기 기판의 한 변의 길이는 0.5 m 내지 3.5 m일 수 있다.The thickness of the substrate is 2 mm or less, and the length of one side of the substrate may be 0.5 m to 3.5 m.

상기 제2 가공부는 상기 제2 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 각을 변화시켜 상기 제2 식각부를 형성할 수 있다.The second processing unit may change the angle at which the second laser beam is irradiated to the substrate to form the second etching unit.

상기 제2 가공부의 조사각 변화에 의해 제2 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 범위는 10 mm 내지 300 mm일 수 있다.The range in which the second laser beam is irradiated to the substrate by the irradiation angle change of the second processed portion may be 10 mm to 300 mm.

상기 제3 가공부는 상기 제3 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 각을 변화시켜 상기 제3 식각부를 형성할 수 있다.The third processing unit may change the angle at which the third laser beam is irradiated to the substrate to form the third etching unit.

상기 제3 가공부의 조사각 변화에 의해 제3 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 범위는 10 mm 내지 300 m일 수 있다.The range in which the third laser beam is irradiated to the substrate by the irradiation angle change of the third processed portion may be 10 mm to 300 m.

상기 기판의 스크라이브 가공 중에 발생하는 부산물을 흡입하는 부산물 제거부를 더 포함할 수 있다.And a by-product removing unit that sucks a by-product generated during the scribing process of the substrate.

상기 레이저 빔의 파장은 100 nm 내지 1,100 nm일 수 있다.The wavelength of the laser beam may be between 100 nm and 1,100 nm.

상기 레이저 빔의 펄스 폭은 100 fs 내지 1 ns일 수 있다.The pulse width of the laser beam may be 100 fs to 1 ns.

상기 제1 식각부의 깊이는 상기 기판의 내부의 제1 지점으로부터 상기 기판의 내부의 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하고, 상기 제2 식각부의 깊이는 상기 기판의 제1 면으로부터 상기 제1 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하고, 상기 제3 식각부의 깊이는 상기 기판의 제2 면으로부터 상기 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다.Wherein a depth of the first etch is substantially equal to a distance from a first point of the interior of the substrate to a second point of the interior of the substrate and a depth of the second etch is greater than a depth of the first And the depth of the third etch portion may be substantially the same as the distance from the second surface of the substrate to the second point.

상기 제1 식각부와 상기 제2 식각부가 맞닿고, 상기 제1 식각부와 상기 제3 식각부가 맞닿으면서 기판이 절단될 수 있다.The first etching portion and the second etching portion are in contact with each other, and the substrate can be cut while the first etching portion and the third etching portion are in contact with each other.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은 기판의 제1 면 또는 제2 면 중 어느 한 면으로 조사되는 제1 레이저 빔으로 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제1 식각부를 형성하고, 상기 기판의 상기 제1 면으로 조사되는 제2 레이저 빔으로 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제2 식각부를 형성하며, 상기 기판의 상기 제2 면으로 조사되는 제3 레이저 빔으로 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제3 식각부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention can also be achieved by a method for scribing a substrate with a first laser beam irradiated on one of a first surface and a second surface of the substrate to form a first etching portion inside the substrate, A second laser beam irradiating the first surface of the substrate is subjected to optical swing scribe processing to form a second etched portion inside the substrate, and a third laser beam irradiated to the second surface of the substrate is subjected to a light swing scribe process, And a third etching portion is formed inside the substrate.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 기판의 절단 품질을 향상시킬 수 있다.According to the present invention configured as described above, it is possible to improve the cutting quality of the substrate.

또한, 초박형의 기판을 절단할 수 있다.Further, the ultra-thin substrate can be cut.

또한, 공정 시간과 비용을 절감하여 대면적의 기판을 절단할 수 있다.In addition, it is possible to cut a substrate having a large area by reducing processing time and cost.

또한, 기판을 냉각하는 장치 없이도 기판을 절단할 수 있다.Further, the substrate can be cut without an apparatus for cooling the substrate.

또한, 기판의 양면이 곡률 반경을 가지도록 절단할 수 있다.Further, both sides of the substrate can be cut so as to have a radius of curvature.

도 1은 종래기술에 따른 기판 절단 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 절단된 기판의 곡률 반경을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 원리를 나타내는 측면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 과정을 나타내는 정면 단면도이다.1 is a view showing a configuration of a substrate cutting apparatus according to the prior art.
2 is a diagram showing the radius of curvature of a cut substrate according to the prior art.
3 is a view showing a configuration of a substrate cutting apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a configuration of a second processed portion according to an embodiment of the present invention.
5 is a side cross-sectional view showing a substrate cutting principle according to an embodiment of the present invention.
6 is a front cross-sectional view illustrating a substrate cutting process according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views, and length and area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 명세서에 있어서, 레이저 가공이란 레이저가 기판에 조사되어 라인, 홈, 패턴 등을 형성하거나, 대상체 절단을 수행하는 의미로 이해될 수 있다.In the present specification, laser processing can be understood as meaning that a laser is irradiated on a substrate to form lines, grooves, patterns, or the like, or to cut a target object.

또한, 본 명세서에 있어서, 기판의 제1 면이란 기판의 어느 한 면(예를 들어, 상부면)이고, 기판의 제2 면이란, 기판의 나머지 한 면(예를 들어, 하부면)으로 이해될 수 있다.In the present specification, the first surface of the substrate refers to any one surface (for example, the upper surface) of the substrate, and the second surface of the substrate refers to the other surface (for example, .

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치는 스테이지부(100), 레이저부(200), 제1 가공부(300), 제2 가공부(400), 제3 가공부(500) 및 빔 스플리터(beam splitter; BS)를 포함하여 구성될 수 있다.3, a substrate cutting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a stage unit 100, a laser unit 200, a first machining unit 300, a second machining unit 400, A beam splitter 500 and a beam splitter (BS).

스테이지부(100)에는 기판(10)이 안착되어 기판(10)의 절단 공정이 수행될 수 있다. 기판(10)은 글래스, 반도체 웨이퍼 등일 수 있다. 특히, 기판(10)의 내부에 레이저 빔(L1, L2, L3)이 집속될 수 있도록 기판(10)은 투명한 재질인 것이 바람직하다. 스테이지부(100) 역시 후술할 제3 가공부(500)에서 조사하는 제3 레이저 빔(L3)을 통과시켜 기판(10)에 집속할 수 있도록 투명한 재질로 형성되거나, 제3 레이저 빔(L3)이 통과할 수 있는 홈(미도시)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)은 표시 장치 등에 사용하는 얇은 기판으로서 두께는 2 mm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)은 표시 장치 등에 사용하는 대면적 기판으로서 한 변의 길이가 0.5 m 내지 3.5 m인 것이 바람직하다.The substrate 10 is placed on the stage unit 100 and the cutting process of the substrate 10 can be performed. The substrate 10 may be a glass, a semiconductor wafer, or the like. In particular, the substrate 10 is preferably made of a transparent material so that the laser beams L1, L2, and L3 can be converged within the substrate 10. The stage unit 100 may also be formed of a transparent material so that the stage unit 100 can be focused on the substrate 10 by passing through the third laser beam L3 irradiated by the third processing unit 500, It is preferable that a groove (not shown) is formed so as to pass therethrough. The substrate 10 is preferably a thin substrate used for a display device or the like, and preferably has a thickness of 2 mm or less. The substrate 10 is preferably a large-area substrate used for a display device or the like and has a length of 0.5 m to 3.5 m on one side.

한편, 본 발명의 기판 절단 장치는 스테이지부(100)에 스테이지 이송부(미도시)를 더 포함하여 스테이지부(100)를 x, y 또는 z축으로 이동하도록 하고, 레이저부(200), 제1 가공부(300), 제2 가공부(400), 제3 가공부(500) 등을 고정 상태로 배치하여 기판 절단을 수행할 수 있다. 물론, 스테이지부(100)를 고정하고 레이저부(200), 제1 가공부(300), 제2 가공부(400), 제3 가공부(500) 등을 x, y 또는 z축으로 이동하도록 하여 기판 절단을 수행할 수도 있음은 자명한 사항이라 할 것이다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 스테이지부(100)를 x축으로만 이동하여 기판 절단을 수행하는 것을 상정하여 설명한다.The substrate cutting apparatus of the present invention further includes a stage transfer unit (not shown) in the stage unit 100 to move the stage unit 100 in the x, y or z axis, The substrate processing section 300, the second processing section 400, the third processing section 500, and the like may be arranged in a fixed state to perform the substrate cutting. Of course, when the stage unit 100 is fixed and the laser unit 200, the first machining unit 300, the second machining unit 400, the third machining unit 500, and the like are moved in the x, y, or z axis It is obvious that the substrate cutting can be performed. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the stage 100 is moved only in the x-axis direction to cut the substrate.

레이저부(200)는 레이저 빔(L1, L2, L3)을 생성한다. 일 예로 YAG 레이저, 다이오드 레이저, CO2 레이저, 엑시머 레이저 등을 생성하여 빔 스플리터(BS)를 향해 조사할 수 있다.The laser unit 200 generates the laser beams L1, L2, and L3. For example, a YAG laser, a diode laser, a CO 2 laser, an excimer laser, or the like can be generated and irradiated toward the beam splitter BS.

레이저 빔(L1, L2, L3)의 펄스 폭은 100 fs(femtosecond) 내지 1 ns(nanosecond)일 수 있다. 이 중에서, 수 피코초 이상의 펄스폭을 가지는 피코초 레이저 빔은 비열적 반응인 광학 반응이 주가 되므로 고정밀 가공을 가능하게 하는 특성이 있다. 수 펨토초 이상의 펄스폭을 가지는 펨토초 레이저 빔은 증폭을 할 경우 1012에 해당하는 테라와트의 출력을 낼 수 있어 어떠한 재질도 가공할 수 있는 특성이 있다. 또한, 펨토초 레이저 빔은 레이저를 오직 한 점에 모으지 않아도 광자 에너지가 한 점에 모이는 효과를 얻을 수 있고, 그만큼 정밀도가 높은 가공을 수행할 수 있다.The pulse width of the laser beams L1, L2, and L3 may be 100 fs (femtosecond) to 1 ns (nanosecond). Among them, a picosecond laser beam having a pulse width of several picoseconds or more has a characteristic of allowing high-precision processing because it is mainly optical reaction as a non-thermal reaction. A femtosecond laser beam with a pulse width of several femtoseconds or more can produce a terawatt output of 10 12 when amplified, so that any material can be processed. In addition, the femtosecond laser beam can obtain the effect that the photon energy collects at one point without collecting the laser at only one point, and the high precision processing can be performed.

한편, 글래스 또는 반도체 웨이퍼 등의 기판(10)에 레이저 빔(L1, L2, L3)의 흡수율이 높도록 하기 위하여 레이저 빔(L1, L2, L3)의 파장은 100 nm 내지 1100 nm일 수 있다.On the other hand, the wavelengths of the laser beams L1, L2 and L3 may be 100 nm to 1100 nm in order to increase the absorption rate of the laser beams L1, L2 and L3 on the substrate 10 such as a glass or a semiconductor wafer.

빔 스플리터(BS)는 레이저부(200)에서 생성되어 빔 스플리터(BS)를 통과하는 레이저 빔을 분할할 수 있다. 레이저 빔은 제1 레이저 빔(L1), 제2 레이저 빔(L2) 및 제3 레이저 빔(L3)으로 분할될 수 있다. 즉, 빔 스플리터(BS)에 의해 레이저부(200)에서 생성된 레이저 빔의 일부가 반사되어 제1 가공부(300) 및 제3 가공부(500)를 향해 조사되고, 나머지는 종전 경로를 유지하며 제2 가공부(400)를 향해 조사될 수 있다.The beam splitter BS can split the laser beam generated by the laser unit 200 and passing through the beam splitter BS. The laser beam may be divided into a first laser beam L1, a second laser beam L2 and a third laser beam L3. That is, a part of the laser beam generated by the laser part 200 by the beam splitter BS is reflected and irradiated toward the first machining part 300 and the third machining part 500, and the remaining part of the laser beam is maintained And can be irradiated toward the second processing unit 400.

제1 가공부(300)는 빔 스플리터(BS)에 의해 반사된 제1 레이저 빔(L1)을 이용하여 기판(10)의 내부의 소정 부분을 제거하도록 스크라이브 가공하여 제1 식각부(P1, P2)를 형성할 수 있다. 이때, 제1 레이저 빔(L1)에 대하여 스테이지부(100)가 x축 방향으로 이동함으로써 x축과 평행하게 제1 식각부(P1, P2)를 형성할 수 있다. 제1 식각부(P1, P2)는 공동(cavity)과 같은 빈 공간으로 이해할 수 있으며 보다 상세한 내용은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.The first processing unit 300 is scribed to remove a predetermined portion of the substrate 10 using the first laser beam L1 reflected by the beam splitter BS to form first etching units P1 and P2 ) Can be formed. At this time, the first portion P1 and the second portion P2 can be formed parallel to the x-axis by moving the stage 100 in the x-axis direction with respect to the first laser beam L1. The first etching portions P1 and P2 can be understood as empty spaces such as a cavity, and the details will be described later with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

제1 가공부(300)는 적어도 한 개의 가공 렌즈(310, 320)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 가공 렌즈가 두 개인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 기판 절단 장치에서 가공 렌즈의 개수는 기판(10)의 두께, 재질 등에 따라서 적절하게 변형될 수 있다. 일반적으로 기판(10)이 두꺼울수록, 단단한 재질일수록 제1 가공부(300)에 포함되는 가공 렌즈의 개수가 늘어날 것은 자명한 사항이라 할 것이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 제1 가공부(300)에 두 개의 가공 렌즈(310, 320)가 포함된 것으로 상정하여 설명한다.The first processing unit 300 may include at least one processing lens 310, 320. 3, the number of the processing lenses in the substrate cutting apparatus of the present invention may be appropriately modified in accordance with the thickness, the material, and the like of the substrate 10. [ It is generally understood that the more the substrate 10 is thicker, the harder the material, the more the number of processing lenses included in the first processing part 300 increases. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the first processing unit 300 includes two processing lenses 310 and 320 as shown in FIG.

가공 렌즈(310, 320)는 제1 레이저 빔(L1)을 기판(10)의 내부에 집속할 수 있는 집속 렌즈(focusing lens)로서 각각의 가공 렌즈는 조리개수가 다를 수 있다. 조리개수, 가공 렌즈(310, 320)와 기판(10)의 거리 등을 조절함에 따라서 각각의 가공 렌즈는 기판(10) 내부의 서로 다른 위치(즉, 서로 다른 높이)에 집광점(H1, H2)을 형성할 수 있으며 보다 상세한 내용은 후술하도록 한다.The processing lenses 310 and 320 are focusing lenses capable of focusing the first laser beam L1 inside the substrate 10, and the number of apertures of the respective processing lenses may be different. The distance between the lenses 310 and 320 and the substrate 10 is adjusted so that the respective processing lenses are positioned at different positions within the substrate 10 ), And a more detailed description will be given later.

제2 가공부는(400)는 빔 스플리터(BS)를 통과한 제2 레이저 빔(L2)을 기판(10)의 제1 면(11)으로 조사하면서 기판(10)의 내부의 소정 부분을 제거하도록 광스윙 스크라이브 가공하여 제2 식각부(P3)를 형성할 수 있다. 이때, 제2 레이저 빔(L2)에 대하여 스테이지부(100)가 x축 방향으로 이동함으로써 x축과 평행하게 제2 식각부(P3)를 형성할 수 있다. 제2 식각부(P3) 역시 대략 트렌치 형상을 갖는 빈 공간(예를 들어, 공동(cavity))으로 이해할 수 있으며 보다 상세한 내용은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.The second processing unit 400 irradiates the second laser beam L2 passed through the beam splitter BS onto the first surface 11 of the substrate 10 to remove a predetermined portion of the substrate 10 The second etching portion P3 can be formed by optical swing scribing. At this time, the second etching part P3 can be formed parallel to the x axis by moving the stage part 100 in the x-axis direction with respect to the second laser beam L2. The second etching portion P3 can also be understood as an empty space (for example, a cavity) having a substantially trench shape, and the details will be described later with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

제3 가공부는(500)는 빔 스플리터(BS)에 의해 반사된 제3 레이저 빔(L3)을 기판(10)의 제2 면(12)으로 조사하면서 기판(10)의 내부의 소정 부분을 제거하도록 광스윙 스크라이브 가공하여 제3 식각부(P4)를 형성할 수 있다. 이때, 제3 레이저 빔(L3)에 대하여 스테이지부(100)가 x축 방향으로 이동함으로써 x축과 평행하게 제3 식각부(P4)를 형성할 수 있다. 제3 식각부(P4) 역시 대략 트렌치 형상을 갖는 빈 공간(예를 들어, 공동(cavity))으로 이해할 수 있으며 보다 상세한 내용은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.The third processing unit 500 removes a predetermined portion of the substrate 10 while irradiating the third laser beam L3 reflected by the beam splitter BS onto the second surface 12 of the substrate 10, So that the third etching portion P4 can be formed. At this time, the third section P4 can be formed parallel to the x-axis by moving the stage section 100 in the x-axis direction with respect to the third laser beam L3. The third etching portion P4 can also be understood as an empty space (for example, a cavity) having a substantially trench shape, and the details will be described later with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

제2 가공부(400)는 제2 레이저 빔(L2)이 기판(10)의 제1 면(11)에 조사되는 각(A)을 변화시켜 기판(10)을 절단할 수 있다. 즉, 조사각(A) 변화에 의해 기판(10) 내부의 제1 식각부(P1, P2)와 평행하는 넓은 범위, 바람직하게는 10 mm 내지 300 mm 길이의 범위 내에서 제2 레이저 빔(L2)을 왕복하여 기판(10)의 상부에 조사함으로써 기판(10)을 절단할 수 있다. 제3 가공부(500)도 제3 레이저 빔(L3)을 기판(10)의 제2 면(12)에 조사하는 것에만 차이가 있을뿐, 나머지 구성은 제2 가공부(400)와 동일하다.The second processing unit 400 can cut the substrate 10 by changing the angle A at which the second laser beam L2 is irradiated on the first surface 11 of the substrate 10. [ That is, the second laser beam L2 (L2) is radiated in a wide range parallel to the first etching portions P1 and P2 in the substrate 10, preferably in the range of 10 mm to 300 mm, The substrate 10 can be cut by irradiating the upper surface of the substrate 10 by reciprocating. The third machining portion 500 is different from the third laser beam L3 only in irradiating the second laser beam L3 to the second surface 12 of the substrate 10 and the remaining configuration is the same as the second machining portion 400 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공부(400)의 구성을 나타내는 도면이다. 제3 가공부(500)의 구성은 제2 가공부(400)와 동일하므로, 이하에서는 제2 가공부(400)의 구성만을 설명한다.4 is a view showing a configuration of a second processing unit 400 according to an embodiment of the present invention. Since the configuration of the third processing unit 500 is the same as that of the second processing unit 400, only the configuration of the second processing unit 400 will be described below.

도 4를 참조하면, 제2 가공부(400) 내부에는 제2 레이저 빔(L2)의 경로와 소정의 각도를 이루고 있는 반사판(410)을 배치할 수 있다. 반사판(410)은 제2 가공부(400)에 입사한 제2 레이저 빔(L2)이 기판(10)의 제1 면(11)을 향해 조사될 수 있도록 조사각(A)을 제어하는 반사판 제어부(미도시)와 연동될 수 있다.Referring to FIG. 4, a reflection plate 410 having a predetermined angle with the path of the second laser beam L2 may be disposed in the second processing unit 400. In FIG. The reflector 410 controls the irradiation angle A so that the second laser beam L2 incident on the second processed portion 400 can be irradiated toward the first surface 11 of the substrate 10, (Not shown).

반사판 제어부는 반사판(410)이 움직이는 각도를 조절함으로써 제2 레이저 빔(L2)의 조사각(A)의 크기를 조절하여, 기판(10)의 내부에 제2 식각부(P3)를 형성하기 위해 왕복하여 조사되는 제2 레이저 빔의 범위를 제어할 수 있다. 도 4에서는 반사판(410)이 한 축으로만 움직여 제2 식각부(P3)를 직선 모양으로 형성할 수 있는 것으로 도시하고 있으나, 반사판 제어부는 반사판(410)을 두 축으로 움직이게 하여 제2 식각부(P3)를 곡선, 원 등의 모양을 가지도록 형성할 수도 있다. 또한, 제2 가공부(400) 내부에 상호 연동되는 2개 이상의 반사판(410)을 배치하여 제2 가공부(400)에 입사한 제2 레이저 빔(L2)이 복수의 반사판(410)에서 반사되어 조사각(A)의 크기를 조절하도록 구성할 수 있다. 또한, 반사판(410)이 움직이는 속도를 조절함으로써 절단하려고 하는 기판(10) 상부에서 제2 레이저 빔(L2)이 왕복하는 속도를 제어할 수 있다.The reflector control unit controls the size of the irradiation angle A of the second laser beam L2 by adjusting the angle at which the reflector 410 is moved so as to form the second etched portion P3 inside the substrate 10 It is possible to control the range of the second laser beam which is irradiated reciprocally. 4, it is shown that the reflection plate 410 can be moved in only one axis to form the second etching part P3 in a linear shape. However, the reflection plate control part moves the reflection plate 410 in two axes, (P3) may be formed to have a shape of a curved line, a circle, or the like. The second laser beam L2 incident on the second processed portion 400 may be reflected by the plurality of reflectors 410 by arranging two or more reflectors 410 interlocked with each other in the second processed portion 400, Thereby adjusting the size of the irradiation angle (A). In addition, the speed at which the second laser beam L2 is reciprocated at the upper portion of the substrate 10 to be cut can be controlled by adjusting the speed at which the reflection plate 410 is moved.

따라서, 반사판 제어부(미도시)를 통하여 반사판(410)의 조사각(A)의 크기 또는 조사각(A)의 변경 속도를 제어함으로써, 제2 가공부(400)는 제1 가공부(300)에 의한 제1 레이저 빔(L1)보다 훨씬 넓은 범위에 걸쳐서 제2 레이저 빔(L2)을 기판(10)의 제1 면(11)에 조사할 수 있다.The second processing unit 400 can control the size of the irradiation angle A of the reflection plate 410 or the changing rate of the irradiation angle A through the reflection plate control unit The second laser beam L2 can be irradiated onto the first surface 11 of the substrate 10 over a much wider range than the first laser beam L1 by the first laser beam L1.

한편, 본 발명의 기판 절단 장치는 부산물 제거부(600)를 더 포함할 수 있다. 기판(10)의 스크라이브 가공 또는 광스윙 스크라이브 가공 중에는 미세한 입자, 가공 잔해물 등의 부산물이 발생한다. 이러한 부산물이 기판(10)에 잔존하게 되면 기판 불량의 원인이 되며, 레이저 빔(L1, L2, L3)이 기판(10)에 집광하는 것을 어긋나게 하여 기판 절단 불량이 발생할 수도 있다. 따라서, 부산물 제거부(600)에는 공기 흡입 수단을 구비하여 기판(10)의 가공 중에 발생하는 부산물을 흡입함으로써 기판 절단 공정의 신뢰성과 안정성을 증대시킬 수 있다.Meanwhile, the substrate cutting apparatus of the present invention may further include a byproduct removing unit 600. During scribing or optical swing scribing of the substrate 10, by-products such as fine particles and processing debris are generated. If such a by-product is left on the substrate 10, the substrate may be defective, and the laser beams L1, L2, and L3 may be shifted from being condensed on the substrate 10, resulting in defective substrate cutting. Therefore, the by-product removing unit 600 is provided with the air suction means, so that the by-products generated during the processing of the substrate 10 can be sucked, thereby improving the reliability and stability of the substrate cutting process.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치의 제1 가공부(300), 제2 가공부(400) 및 제3 가공부(500)에 의해 기판(10)이 절단되는 원리 및 과정을 살펴보도록 한다.Hereinafter, the principle and process of cutting the substrate 10 by the first processing unit 300, the second processing unit 400, and the third processing unit 500 of the substrate cutting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. Let's take a look.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(10) 절단 원리를 나타내는 측면 단면도이다.5 is a side sectional view showing the principle of cutting the substrate 10 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제1 가공부(300)는 기판(10)의 내부에 집광점(H1, H2)을 형성하도록 제1 레이저 빔(L1)을 조사할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 가공 렌즈(310, 320)가 포함된 제1 가공부(300)를 이용할 때, 가공렌즈(310)는 기판(10)의 내부의 일정 범위에 걸쳐서 집광점(H1)을 형성할 수 있고, 가공렌즈(320)는 집광점(H1)과 실질적으로 중첩되지 않게 기판(10)의 내부의 일정 범위에 걸쳐서 집광점(H2)을 형성할 수 있다. 한편, 도 5에서는 제1 레이저 빔(L1)이 제1 면(11)[기판(10)의 상부면]으로 조사하는 것으로 도시되어 있으나, 제2 면(12)[기판(10)의 하부면]으로 조사하도록 구성되어도 무방하다.Referring to FIG. 5, the first processing unit 300 may irradiate the first laser beam L1 to form light-converging points H1 and H2 inside the substrate 10. In FIG. For example, when the first processing unit 300 including the two processing lenses 310 and 320 is used, the processing lens 310 may be arranged to converge the light-converging point H1 over a certain range of the inside of the substrate 10 And the processing lens 320 can form the light-converging point H2 over a certain range of the interior of the substrate 10 without substantially overlapping the light-converging point H1. 5, the first laser beam L1 is irradiated on the first surface 11 (the upper surface of the substrate 10), but the second surface 12 (the lower surface of the substrate 10) As shown in FIG.

가공 렌즈(310)가 기판(10)의 내부에 집광점(H1)을 형성한 후에 기판(10)을 x축 방향으로 이동시키면서 스크라이브 가공하고, 곧바로 가공 렌즈(320)가 기판(10)의 내부의 집광점(H1)보다 높은 지점에 집광점(H2)을 형성한 후에 기판(10)을 x축 방향으로 이동시키면서 스크라이브 가공할 수 있다. 물론 가공 렌즈(310)와 가공 렌즈(320)가 기판(10)의 내부에서 z축 방향으로 높이 위치만 다르고 x축 방향으로 수평 위치를 동일하게 한 상태의 집광점(H1, H2)을 형성하여 스크라이브 가공을 할 수도 있다.After the processing lens 310 forms the light-converging point H1 in the substrate 10, the substrate 10 is scribed while moving in the x-axis direction. Immediately after the processing lens 320 is moved to the inside of the substrate 10 The light-converging point H2 is formed at a position higher than the light-converging point H1 of the substrate 10, and then the substrate 10 can be scribed while moving in the x-axis direction. Of course, the light-converging points H1 and H2 are formed in a state in which the processing lens 310 and the processing lens 320 are different in height position in the z-axis direction from the inside of the substrate 10 and have the same horizontal position in the x- Scribe processing may be performed.

이와 같이, 제1 가공부(300)를 이용하여 기판(10)의 내부의 소정 부분을 제거하도록 스크라이브 가공함으로써 기판(10)의 내부에 x축 방향과 평행한 공동과 같은 빈 공간인 제1 식각부(P1, P2)를 형성할 수 있다[도 6의 (b) 및 (c)]. 이때, 제1 식각부(P1, P2)의 폭은 기판(10)의 x축 방향의 길이와 실질적으로 동일하고, 제1 식각부(P1, P2)의 깊이는 기판(10)의 내부의 소정 지점인 제1 지점으로부터 기판(10)의 내부의 다른 소정 지점인 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 한편, 제1 식각부(P1, P2)의 깊이는 500 ㎛ 이하인 것이 제1 레이저 빔(L1)의 집광 효율이나 스크라이브 가공 시간 절감 면에서 바람직하다.As described above, by scribing the substrate 10 so as to remove a predetermined portion of the substrate 10 by using the first processing unit 300, a first etching process, which is an empty space such as a cavity parallel to the x- The portions P1 and P2 can be formed (Figs. 6 (b) and 6 (c)). The width of the first etching portions P1 and P2 is substantially equal to the length of the substrate 10 in the x axis direction and the depth of the first etching portions P1 and P2 May be substantially the same as the distance from the first point, which is a point, to the second point, which is another predetermined point inside the substrate 10. On the other hand, the depths of the first etching portions P1 and P2 are preferably not more than 500 mu m in terms of the light-condensing efficiency of the first laser beam L1 and the scribing processing time.

제1 가공부(300)의 스크라이브 가공이 수행된 후, 제2 가공부(400)를 이용하여 기판(10)의 내부의 소정 부분을 제거하도록 광스윙 스크라이브 가공함으로써 기판(10)의 내부에 x축 방향과 평행한 대략 트렌치 형상을 갖는 제2 식각부(P3)를 형성할 수 있다[도 6의 (d) 및 (e)]. 이때, 제2 식각부(P3)의 폭은 기판(10)의 x축 방향의 길이와 실질적으로 동일하고, 제2 식각부(P3)의 깊이는 기판(10)의 제1 면(11)으로부터 제1 식각부(P1, P2)의 형성 과정에서 설명한 기판(10)의 내부의 상기 제1 지점까지의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다.After scribing the first processed portion 300, the second processed portion 400 is subjected to optical swing scribing so as to remove a predetermined portion of the substrate 10, thereby forming x The second etching portion P3 having a substantially trench shape parallel to the axial direction can be formed (Figs. 6 (d) and 6 (e)). The width of the second etching portion P3 is substantially the same as the length of the substrate 10 in the x axis direction and the depth of the second etching portion P3 is equal to the depth of the second etching portion P3 from the first surface 11 of the substrate 10 May be substantially the same as the distance to the first point inside the substrate 10 described in the process of forming the first etching portions P1 and P2.

제2 가공부(400)의 광스윙 스크라이브 가공이 수행된 후, 제3 가공부(500)를 이용하여 기판(10)의 내부의 소정 부분을 제거하도록 광스윙 스크라이브 가공함으로써 기판(10)의 내부에 x축 방향과 평행한 대략 트렌치 형상을 갖는 제3 식각부(P4)를 형성할 수 있다[도 6의 (f) 및 (g)]. 이때, 제3 식각부(P4)의 폭은 기판(10)의 x축 방향의 길이와 실질적으로 동일하고, 제3 식각부(P3)의 깊이는 기판(10)의 제2 면(12)으로부터 제1 식각부(P1, P2)의 형성 과정에서 설명한 기판(10)의 내부의 상기 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 한편, 도 5 및 도 6에는 기판(10)의 특정 지점에 제2 가공부(400)의 광스윙 스크라이브 가공 후에 제3 가공부(500)의 광스윙 스크라이브 가공이 수행되는 것으로 도시되어 있어나, 제2 가공부(400) 및 제3 가공부(500)의 광스윙 스크라이브 가공이 특정 지점에 동시에 수행되어도 무방하다.After optical swing scribe processing of the second processing part 400 is performed, optical swing scribing is performed to remove a predetermined part of the inside of the substrate 10 by using the third processing part 500, The third etching portion P4 having a substantially trench shape parallel to the x-axis direction can be formed (Fig. 6 (f) and (g)). The width of the third etching portion P4 is substantially the same as the length of the substrate 10 in the x axis direction and the depth of the third etching portion P3 is substantially equal to the depth of the third etching portion P4 from the second surface 12 of the substrate 10 May be substantially the same as the distance to the second point inside the substrate 10 described in the process of forming the first etching portions P1 and P2. 5 and 6 illustrate optical swing scribing of the third processed portion 500 after optical swing scribing of the second processed portion 400 at a specific point of the substrate 10, The optical swing scribing process of the second machining unit 400 and the third machining unit 500 may be simultaneously performed at a specific point.

제2 가공부(400)에 의해 형성되는 제2 식각부(P3)가 미리 형성된 제1 식각부(P1, P2)와 맞닿게 되고, 제3 가공부(500)에 의해 형성되는 제3 식각부(P4)가 미리 형성된 제1 식각부(P1, P2)와 맞닿게 되면서 기판(10)의 절단이 이루어지게 된다.The second etching portion P3 formed by the second processing portion 400 is brought into contact with the first etching portions P1 and P2 formed in advance and the third etching portion P3 formed by the third processing portion 500 The substrate P4 is brought into contact with the first etching portions P1 and P2 formed in advance, and the substrate 10 is cut.

이와 같이, 본 발명에서는, 제2 가공부(400) 및 제3 가공부(500)를 이용하여 제2 레이저 빔(L2) 및 제3 레이저 빔(L3)을 기판(10)의 상부면 및 하부면의 넓은 범위 내에서 왕복하여 조사함으로써, 제1 가공부(300)와는 달리 기판(10)의 내부에 형성되는 집광점(미도시)에 단속적으로 에너지가 집중되므로, 제2 식각부(P3) 및 제3 식각부(P4)가 형성되면서 그 주변에 마이크로 크랙 등의 손상이 발생함이 없는바, 기판(10)의 절단 품질을 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, the second laser beam L2 and the third laser beam L3 are irradiated onto the upper surface and the lower surface of the substrate 10 by using the second processed portion 400 and the third processed portion 500, The energy is intermittently concentrated at the light-converging point (not shown) formed inside the substrate 10, unlike the first processed portion 300. Thus, the second etched portion P3 is irradiated with light, And the third etching portion P4 are formed on the substrate 10, damage such as micro cracks does not occur in the periphery thereof, so that the cutting quality of the substrate 10 can be improved.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(10)의 절단 과정을 나타내는 정면 단면도이다.6 is a front sectional view showing a cutting process of the substrate 10 according to an embodiment of the present invention.

도 6의 (a)를 참조하면, 먼저 기판(10)을 스테이지부(100)에 안착시킨다. 레이저부(200)에서 생성된 레이저 빔은 빔 스플리터(BS)에 의해 제1 레이저 빔(L1), 제2 레이저 빔(L2) 및 제3 레이저 빔(L3)으로 분할된다. 이어서, 도 6의 (b)를 참조하면, 빔 스플리터(BS)에 의해 반사된 제1 레이저 빔(L1)이 가공 렌즈(310)을 통해 기판(10) 내부에 집광점(H1)을 형성하여 x축 방향으로 스크라이브 가공한 결과, 기판(10)의 내부에 제1 식각부(P1)를 형성한다. 이어서, 도 6의 (c)를 참조하면, 빔 스플리터(BS)에 의해 반사된 제1 레이저 빔(L1)이 가공 렌즈(320)을 통해 기판(10) 내부에 집광점(H2)을 형성하여 x축 방향으로 스크라이브 가공한 결과, 기판(10)의 내부에 제1 식각부(P2)를 형성한다. 이어서, 도 6의 (d)를 참조하면, 빔 스플리터(BS)를 통과한 제2 레이저 빔(L2)이 제2 가공부(400)를 통해 기판(10)의 제1 면(11)을 x축 방향으로 광스윙 스크라이브 가공한 결과, 기판(10)의 내부에 제2 식각부(P3)를 형성한다. 제2 가공부(400)는 x축 방향으로 광스윙 스크라이브 가공을 계속하여 제2 식각부(P3)를 더 깊게 형성할 수 있다. 이어서, 도 6의 (e)를 참조하면, 제2 식각부(P3)가 형성되는 깊이가 깊어지면서 제1 식각부(P1, P2)와 제2 식각부(P3)가 맞닿게 된다. 이어서, 도 6의 (f)를 참조하면, 빔 스플리터(BS)에 의해 반사된 제3 레이저 빔(L3)이 제3 가공부(500)를 통해 기판(10)의 제2 면(12)을 x축 방향으로 광스윙 스크라이브 가공한 결과, 기판(10)의 내부에 제3 식각부(P4)를 형성한다. 제3 가공부(500)는 x축 방향으로 광스윙 스크라이브 가공을 계속하여 제3 식각부(P4)를 더 깊게 형성할 수 있다. 이어서, 도 6의 (g)를 참조하면, 제3 식각부(P4)가 형성되는 깊이가 깊어지면서 제1 식각부(P1, P2)와 제3 식각부(P3)가 맞닿게 되어 기판(10)이 절단된다.Referring to FIG. 6A, the substrate 10 is first placed on the stage 100. The laser beam generated by the laser unit 200 is divided into a first laser beam L1, a second laser beam L2 and a third laser beam L3 by a beam splitter BS. 6B, the first laser beam L1 reflected by the beam splitter BS forms a light-converging point H1 in the substrate 10 through the processing lens 310 As a result of scribing in the x-axis direction, the first etching portion P1 is formed inside the substrate 10. 6 (c), the first laser beam L1 reflected by the beam splitter BS forms a light-converging point H2 in the substrate 10 through the processing lens 320 As a result of scribing in the x-axis direction, the first etching portion P2 is formed inside the substrate 10. 6 (d), the second laser beam L2 having passed through the beam splitter BS passes through the second processing unit 400 to the first surface 11 of the substrate 10 at x As a result of the optical swing scribing process in the axial direction, the second etching portion P3 is formed inside the substrate 10. The second processing unit 400 can continue the optical swing scribing process in the x-axis direction to deeper the second etching unit P3. Referring to FIG. 6E, the first etching portions P1 and P2 and the second etching portion P3 are brought into contact with each other as the depth of the second etching portion P3 is increased. 6 (f), the third laser beam L3 reflected by the beam splitter BS passes through the third processing unit 500 to the second surface 12 of the substrate 10 As a result of the optical swing scribing process in the x-axis direction, the third etching portion P4 is formed in the substrate 10. The third processing section 500 can continue the optical swing scribing process in the x-axis direction to form the third etching section P4 deeper. 6 (g), the first etching portions P1 and P2 and the third etching portion P3 are brought into contact with each other while the depth at which the third etching portion P4 is formed is deepened, Is cut.

본 발명은 레이저 빔을 이용한 제1 가공부, 제2 가공부 및 제3 가공부를 이용한 스크라이브 가공을 통해 기판을 절단함으로써 기판의 절단 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The present invention has an advantage that cutting quality of a substrate can be improved by cutting a substrate through scribing using a first machining portion, a second machining portion, and a third machining portion using a laser beam.

또한, 기판을 절단하는데 있어서 인장 응력을 필요로 하지 않으므로 초박형의 기판을 절단할 수 있을뿐만 아니라, 기판을 냉각하는 장치를 필요로 하지 않는 이점이 있다.In addition, since no tensile stress is required for cutting the substrate, it is possible to cut an ultra-thin substrate, and there is an advantage that an apparatus for cooling the substrate is not required.

또한, 넓은 범위에 걸쳐서 레이저 빔을 조사하여 광스윙 스크라이브 가공을 할 수 있는 제2 가공부 및 제3 가공부를 구비함으로써 대면적의 기판을 절단할 수 있으며, 동시에 기판의 절단 품질이 향상되고, 기판의 절단 공정 시간과 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, by providing the second machining portion and the third machining portion capable of performing optical swing scribe processing by irradiating a laser beam over a wide range, it is possible to cut a large-area substrate, improve the cutting quality of the substrate, It is possible to reduce the time and cost of the cutting process.

또한, 본 발명에서는 제2 가공부 및 제3 가공부를 이용하여 기판의 양면을 가공함으로써, 도 2의 (c)처럼 절단된 기판의 양면이 모두 곡률 반경을 가지게 되므로, 기판이 곡률 반경을 가지도록 하는 후속 공정을 생략할 수 있는 이점이 있다.In the present invention, both sides of the substrate are processed by using the second processed portion and the third processed portion so that both sides of the substrate cut as shown in Fig. 2 (c) have radius of curvature, so that the substrate has a radius of curvature There is an advantage that the subsequent process of performing the subsequent process can be omitted.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. Variations and changes are possible. Such variations and modifications are to be considered as falling within the scope of the invention and the appended claims.

10: 기판
11: 제1 면
12: 제2 면
100: 스테이지부
200: 레이저부
300: 제1 가공부
310, 320: 가공 렌즈
400: 제2 가공부
410: 반사판
500: 제3 가공부
600: 부산물 제거부
BS: 빔 스플리터
L1: 제1 레이저 빔
L2: 제2 레이저 빔
L3: 제3 레이저 빔
H1, H2: 집광점
P1, P2: 제1 식각부
P3: 제2 식각부
P4: 제3 식각부
A: 조사각10: substrate
11: first side
12: Second side
100: stage part
200: laser part
300: first machining portion
310, 320: machining lens
400: second machining portion
410: reflector
500: third processing section
600: Byproduct removal
BS: beam splitter
L1: the first laser beam
L2: the second laser beam
L3: Third laser beam
H1, H2: condensing point
P1, P2: first etching portion
P3: second etching portion
P4: Third etching section
A: Survey angle

Claims (26)

기판이 안착되는 스테이지부;
레이저 빔을 생성하는 레이저부;
상기 레이저 빔을 제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔으로 분할하는 빔 스플리터;
상기 제1 레이저 빔을 상기 기판의 제1 면 또는 제2 면 중 어느 한 면으로 조사하면서 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제1 식각부를 형성하는 제1 가공부;
상기 제2 레이저 빔을 상기 기판의 상기 제1 면으로 조사하면서 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제2 식각부를 형성하는 제2 가공부; 및
상기 제3 레이저 빔을 상기 기판의 상기 제2 면으로 조사하면서 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제3 식각부를 형성하는 제3 가공부
를 포함하고,
상기 제1 식각부의 깊이는 상기 기판의 내부의 제1 지점으로부터 상기 기판의 내부의 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하고, 상기 제2 식각부의 깊이는 상기 기판의 제1 면으로부터 상기 제1 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하고, 상기 제3 식각부의 깊이는 상기 기판의 제2 면으로부터 상기 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하며,
상기 제1 식각부와 상기 제2 식각부가 맞닿고, 상기 제1 식각부와 상기 제3 식각부가 맞닿으면서 기판이 절단되는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.A stage portion on which the substrate is seated;
A laser unit for generating a laser beam;
A beam splitter for dividing the laser beam into a first laser beam, a second laser beam and a third laser beam;
A first machining portion scribing the first laser beam while irradiating the first laser beam onto one of a first surface and a second surface of the substrate to form a first etched portion inside the substrate;
A second processing unit for performing a light swing scribe processing while irradiating the second laser beam onto the first surface of the substrate to form a second etching unit inside the substrate; And
A third processing portion for forming a third etching portion inside the substrate by optical swing scribing while irradiating the third laser beam onto the second surface of the substrate,
Lt; / RTI >
Wherein a depth of the first etch is substantially equal to a distance from a first point of the interior of the substrate to a second point of the interior of the substrate and a depth of the second etch is greater than a depth of the first Wherein the depth of the third etch is substantially equal to the distance from the second side of the substrate to the second point,
Wherein the first etching unit and the second etching unit are in contact with each other, and the substrate is cut while the first etching unit and the third etching unit are in contact with each other. 제1항에 있어서,
상기 제1 가공부는 적어도 한 개의 가공 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first processing portion includes at least one processing lens. 제2항에 있어서,
각각의 상기 가공 렌즈는 상기 기판의 내부에서 서로 다른 위치에 집광점을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.3. The method of claim 2,
Wherein each of the processing lenses forms a light-converging point at a different position inside the substrate. 제2항에 있어서,
상기 가공 렌즈는 상기 기판의 내부를 10 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 제1 스크라이브 가공하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the processing lens performs a first scribing process on the inside of the substrate to a thickness of 10 to 500 mu m. 제1항에 있어서,
상기 기판의 두께는 2 mm 이하이며, 상기 기판의 한 변의 길이는 0.5 m 내지 3.5 m인 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the substrate is 2 mm or less, and the length of one side of the substrate is 0.5 m to 3.5 m. 제1항에 있어서,
상기 제2 가공부는 상기 제2 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 각을 변화시켜 상기 제2 식각부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.The method according to claim 1,
Wherein the second processing unit changes the angle at which the second laser beam is irradiated to the substrate to form the second etching unit. 제6항에 있어서,
상기 제2 가공부의 조사각 변화에 의해 제2 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 범위는 10 mm 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.The method according to claim 6,
Wherein a range in which the second laser beam is irradiated to the substrate by the irradiation angle change of the second processed portion is 10 mm to 300 mm. 제1항에 있어서,
상기 제3 가공부는 상기 제3 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 각을 변화시켜 상기 제3 식각부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.The method according to claim 1,
Wherein the third processing unit changes the angle at which the third laser beam is irradiated to the substrate to form the third etching unit. 제8항에 있어서,
상기 제3 가공부의 조사각 변화에 의해 제3 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 범위는 10 mm 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.9. The method of claim 8,
Wherein a range in which the third laser beam is irradiated to the substrate due to the irradiation angle change of the third processed portion is 10 mm to 300 mm. 제1항에 있어서,
상기 기판의 스크라이브 가공 중에 발생하는 부산물을 흡입하는 부산물 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a by-product removing unit for sucking a by-product generated during scribing of the substrate. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 파장은 100 nm 내지 1,100 nm인 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.The method according to claim 1,
Wherein the wavelength of the laser beam is 100 nm to 1,100 nm. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 펄스 폭은 100 fs 내지 1 ns인 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.The method according to claim 1,
Wherein the pulse width of the laser beam is 100 fs to 1 ns. 삭제delete 삭제delete 적어도 한 개의 가공 렌즈를 포함하는 제1 가공부를 이용하여 기판의 제1 면 또는 제2 면 중 어느 한 면으로 조사되는 제1 레이저 빔으로 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제1 식각부를 형성하고, 제2 가공부를 이용하여 상기 기판의 상기 제1 면으로 조사되는 제2 레이저 빔으로 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제2 식각부를 형성하며, 제3 가공부를 이용하여 상기 기판의 상기 제2 면으로 조사되는 제3 레이저 빔으로 광스윙 스크라이브 가공하여 상기 기판의 내부에 제3 식각부를 형성하고,
상기 제1 식각부의 깊이는 상기 기판의 내부의 제1 지점으로부터 상기 기판의 내부의 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하고, 상기 제2 식각부의 깊이는 상기 기판의 제1 면으로부터 상기 제1 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하고, 상기 제3 식각부의 깊이는 상기 기판의 제2 면으로부터 상기 제2 지점까지의 거리와 실질적으로 동일하며,
상기 제1 식각부와 상기 제2 식각부가 맞닿게 하고, 상기 제1 식각부와 상기 제3 식각부가 맞닿게 하여 상기 기판을 절단하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.A first processing unit including at least one processing lens is used to perform a scribing process with a first laser beam irradiated on either the first surface or the second surface of the substrate to form a first etching unit inside the substrate, A second laser beam irradiated onto the first surface of the substrate using a second processing unit to perform a light swing scribe processing to form a second etching unit inside the substrate, Swinging a third laser beam irradiated on the substrate to form a third etching part inside the substrate,
Wherein a depth of the first etch is substantially equal to a distance from a first point of the interior of the substrate to a second point of the interior of the substrate and a depth of the second etch is greater than a depth of the first Wherein the depth of the third etch is substantially equal to the distance from the second side of the substrate to the second point,
Wherein the substrate is cut by bringing the first etching part and the second etching part into contact with each other and bringing the first etching part and the third etching part into contact with each other. 제15항에 있어서,
각각의 상기 가공 렌즈는 상기 기판의 내부에서 서로 다른 위치에 집광점을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.16. The method of claim 15,
Wherein each of the processing lenses forms a light-converging point at a different position inside the substrate. 제15항에 있어서,
상기 가공 렌즈는 상기 기판의 내부를 10 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 스크라이브 가공하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the processing lens scribes the inside of the substrate to a thickness of 10 占 퐉 to 500 占 퐉. 제15항에 있어서,
상기 제2 가공부는 상기 제2 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 각을 변화시키면서 상기 제2 식각부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the second processing portion forms the second etching portion while changing an angle at which the second laser beam is irradiated to the substrate. 제18항에 있어서,
상기 제2 가공부의 조사각 변화에 의해 제2 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 범위는 10 mm 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.19. The method of claim 18,
Wherein a range in which the second laser beam is irradiated to the substrate by the irradiation angle change of the second processed portion is 10 mm to 300 mm. 제15항에 있어서,
상기 제3 가공부는 상기 제3 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 각을 변화시키면서 상기 제3 식각부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the third processing portion forms the third etching portion while changing an angle at which the third laser beam is irradiated to the substrate. 제20항에 있어서,
상기 제3 가공부의 조사각 변화에 의해 제3 레이저 빔이 상기 기판에 조사되는 범위는 10 mm 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.21. The method of claim 20,
Wherein a range in which the third laser beam is irradiated to the substrate due to the irradiation angle change of the third processed portion is 10 mm to 300 mm. 제15항에 있어서,
상기 기판의 가공 중에 발생하는 부산물은 부산물 제거부를 통하여 흡입되는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the by-product generated during the processing of the substrate is sucked through the by-product removing unit. 제15항에 있어서,
상기 레이저 빔의 파장은 100 nm 내지 1,100 nm인 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the wavelength of the laser beam is 100 nm to 1,100 nm. 제15항에 있어서,
상기 레이저 빔의 펄스 폭은 100 fs 내지 1 ns인 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the pulse width of the laser beam is 100 fs to 1 ns. 삭제delete 삭제delete
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