KR20180013678A - Method and apparatus for laser processing substrate of brittle material - Google Patents

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KR20180013678A
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사토시 고쿠세이
켄이치 마에다
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

Provided is a method for processing a substrate of a brittle material with a laser capable of inhibiting thermal damage around the surface of the substrate of the brittle material and increasing the processed depth in the thickness direction. A laser beam is irradiated to the substrate of the brittle material when forming a hole in the thickness direction from the surface of the substrate of the brittle material by irradiating the laser beam. The focal point of the laser beam is changed in the thickness direction from the surface of the substrate of the brittle material. Also, as the focal point moves away from the surface of the substrate of the brittle material, output of the laser beam is increased.

Description

취성재료 기판의 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치{METHOD AND APPARATUS FOR LASER PROCESSING SUBSTRATE OF BRITTLE MATERIAL}METHOD AND APPARATUS FOR LASER PROCESSING SUBSTRATE OF BRITTLE MATERIAL BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 레이저를 사용한 취성재료 기판의 가공방법에 관한 것으로, 특히 두께방향으로의 가공에 관한 것이다.The present invention relates to a method of processing a brittle material substrate using a laser, and more particularly to processing in a thickness direction.

예를 들어 유리기판, 사파이어기판, 알루미나기판 등으로 대표되는 취성재료 기판에 대해 관통구멍 혹은 비 관통구멍을 형성하는 천공 가공 등, 두께방향(깊이방향)으로의 가공을 실행하는 경우의 가공수단으로 레이저를 사용하는 방법이 널리 실시되고 있다.For example, a brittle material substrate represented by a glass substrate, a sapphire substrate, an alumina substrate, or the like may be used as a processing means for performing processing in the thickness direction (depth direction), such as a perforation or non- A method of using a laser is widely practiced.

그와 같은 레이저에 의한 천공 가공의 한 형태로 레이저를 동심원 형상으로 조사함으로써 레이저의 빔 스폿 지름(초점위치에서의 빔의 지름, 집광 지름)에 비해 큰 지름의 관통구멍 혹은 비 관통구멍을 형성하는 가공수법이 이미 공지되어 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).A laser beam is radially concentrically irradiated in such a manner as to form a through hole or non-through hole with a diameter larger than the beam spot diameter of the laser (diameter of the beam at the focus position, condensed diameter) A processing method is already known (see, for example, Patent Document 1).

일본국 특개 2013-146780호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-146780

취성재료 기판에 대해 레이저에 의해 두께방향으로 관통구멍 혹은 비 관통구멍을 형성하는 경우, 종래에는 목표로 하는 형성 깊이가 깊을수록 큰 출력으로 레이저광을 조사하도록 하고 있었다. 그러나 레이저광의 출력이 너무 크면 취성재료 기판의 표면 부근에서의 열 손상(균열, 치핑(chipping)의 발생)이 현저해진다는 문제가 있었다. 한편, 가공 가능한 깊이에는 레이저광의 출력에 따른 한계(임계치)가 있으며, 아무리 조사 시간을 길게 해도 더 깊게는 가공할 수 없다는 문제도 있다.In the case of forming a through hole or a non-through hole in the thickness direction by a laser with respect to a brittle material substrate, conventionally, laser light is irradiated with a larger output as a target formation depth becomes deeper. However, if the output of the laser beam is too large, there is a problem that thermal damage (occurrence of chipping and chipping) near the surface of the brittle material substrate becomes significant. On the other hand, the machining depth has a limit (threshold value) in accordance with the output of the laser beam, and there is also a problem that it can not be processed deeper even if the irradiation time is prolonged.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 취성재료 기판의 표면 부근에서의 열 손상을 억제하면서 두께방향에서의 가공 깊이를 향상시킬 수 있는 취성재료 기판의 레이저 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser processing method of a brittle material substrate capable of improving the depth of processing in the thickness direction while suppressing thermal damage in the vicinity of the surface of the brittle material substrate.

상기 과제를 해결하기 위해 청구항 1의 발명은, 레이저빔을 조사함으로써 취성기판 재료의 표면에서 두께방향으로 구멍을 형성하는 취성재료 기판의 레이저 가공방법으로, 상기 취성재료 기판에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를, 상기 레이저빔의 초점을 상기 취성재료 기판의 표면에서 두께방향으로 변화시키면서, 또한, 상기 초점이 상기 취성기판 재료의 표면에서 멀어질수록 상기 레이저빔의 출력을 증대시키면서 실시되는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser processing method of a brittle material substrate for forming a hole in a thickness direction on a surface of a brittle substrate material by irradiating a laser beam, Wherein the irradiation is performed while changing the focal point of the laser beam in the thickness direction on the surface of the brittle material substrate and increasing the output of the laser beam as the focal point is further away from the surface of the brittle substrate material do.

청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 취성재료 기판의 레이저 가공방법으로, 상기 초점을 상기 취성재료 기판의 표면에서 두께방향으로 소정의 거리씩 이동시킴으로써 상기 취성기판 재료에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를, 상기 두께방향에서 이산(離散)하는 복수의 위치에서 순차적으로 실시하고, 또한, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면에서 멀어질수록 상기 출력을 증대시키는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser machining method for a brittle material substrate according to claim 1, wherein the focus is moved by a predetermined distance in the thickness direction from the surface of the brittle material substrate to irradiate the brittle substrate material with the laser beam , And sequentially increases at a plurality of discrete positions in the thickness direction, and the output is increased as the focal point moves away from the surface of the brittle material substrate.

청구항 3의 발명은 청구항 2에 기재된 취성재료 기판의 레이저 가공방법으로, 형성되는 구멍이 둥근 구멍이고, 상기 복수의 위치 각각에서 상기 초점이 동심원 형상의 궤적을 그리도록 상기 레이저빔을 주사시키는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser machining method for a brittle material substrate according to claim 2, characterized in that the holes to be formed are round holes and the laser beam is scanned so that the focal point forms a concentric trajectory in each of the plurality of positions .

청구항 4의 발명은 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 취성재료 기판의 레이저 가공방법으로, 상기 레이저빔이 피코 초 UV 레이저(Pico-second UV Laser) 혹은 피코 초 그린레이저(Pico-second Green Laser)인 것을 특징으로 한다.The invention of claim 4 is a laser machining method of a brittle material substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser beam is a pico-second UV laser or a pico-second green laser Laser).

청구항 5 발명은 레이저빔에 의해 취성재료 기판을 가공하는 장치로, 상기 취성재료 기판이 탑재되어 고정되는 스테이지와, 상기 레이저빔을 출사하는 광원과, 상기 광원에서 출사된 상기 레이저빔을 상기 스테이지에 탑재된 취성재료 기판에 대해서 조사하는 헤드를 구비하고, 상기 취성재료 기판에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를, 상기 스테이지를 상기 헤드에 대해 상대이동시킴으로써 상기 레이저빔의 초점이 상기 취성재료 기판의 표면에서 두께방향으로 변화시키면서, 또한, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면에서 멀어질수록 상기 광원에서 출사되는 상기 레이저빔의 출력을 증대시키면서 실행함으로써 상기 취성재료 기판의 표면에서 두께방향으로 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for processing a brittle material substrate by a laser beam, comprising: a stage on which the brittle material substrate is mounted and fixed; a light source for emitting the laser beam; And a head for irradiating a brittle material substrate mounted on the brittle material substrate, wherein the irradiation of the laser beam with respect to the brittle material substrate is performed by moving the stage relative to the head, And further increases the output of the laser beam emitted from the light source as the focal point moves away from the surface of the brittle material substrate to form a hole in the thickness direction at the surface of the brittle material substrate .

청구항 6 발명은 청구항 5에 기재된 레이저 가공장치로, 상기 헤드에 대한 상기 스테이지의 상대 이동을, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면에서 두께방향으로 소정의 거리씩 이동하도록 실시함으로써, 상기 취성재료 기판에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를 상기 두께방향에서 이산하는 복수의 위치에서 순차적으로 실시하고, 또한, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면에서 멀어질수록 상기 광원에서 출사되는 상기 레이저빔의 상기 출력을 증대시키는 것을 특징으로 한다.6. A laser machining apparatus according to claim 5, wherein the relative movement of the stage with respect to the head is performed so that the focal point moves at a predetermined distance in the thickness direction from the surface of the brittle material substrate, The laser beam is irradiated to the brittle material substrate at a plurality of positions which are separated from each other in the thickness direction and the focal point of the laser beam emitted from the brittle material substrate Is increased.

청구항 7 발명은 청구항 6에 기재된 레이저 가공장치로, 형성되는 구멍이 둥근 구멍이고, 상기 헤드는 상기 복수의 위치의 각각에서 상기 초점이 동심원 형상의 궤적을 그리도록 상기 레이저빔을 주사시키는 것을 특징으로 한다.7. The laser machining apparatus according to claim 6, wherein the holes to be formed are round holes, and the head scans the laser beam so as to draw a locus of concentric circles in each of the plurality of positions do.

청구항 8 발명은 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공장치로, 상기 레이저빔이 피코 초 UV 레이저 혹은 피코 초 그린레이저인 것을 특징으로 한다.8. The laser machining apparatus according to claim 5, wherein the laser beam is a picosecond UV laser or a picosecond green laser.

청구항 1 내지 청구항 8의 발명에 의하면, 취성재료 기판의 두께방향에서의 천공 가공에 있어서 가공의 진행에 따라 초점의 높이위치와 레이저 출력을 함께 단계적으로 달라지게 함으로써 취성재료 기판의 표면에서의 열 손상을 억제하면서 깊은 구멍을 형성할 수 있다.According to the first to eighth aspects of the present invention, in the drilling of the brittle material substrate in the thickness direction, the height position of the focal point and the laser output are changed step by step as processing progresses, It is possible to form a deep hole while suppressing the deformation.

도 1은 레이저 가공장치(100)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 천공 가공에서의 레이저빔(LB)의 주사형태에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시 예의 각 조건에 따른 가공에 의해 형성된 둥근 구멍에 대한 위쪽에서의 촬상 화상 및 그 단부 근처의 확대 상이다.
도 4는 둥근 구멍의 단면에 대해 촬영한 촬상 화상이다.Fig. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser machining apparatus 100. Fig.
Fig. 2 is a view for explaining the scanning form of the laser beam LB in the drilling.
Fig. 3 is an enlarged image of a picked-up image from the upper side and a vicinity thereof at a round hole formed by processing according to each condition of the embodiment.
Fig. 4 is a photographed image photographed with respect to a cross section of a round hole.

<레이저 가공장치의 개요><Outline of Laser Processing Apparatus>

도 1은 본 발명의 실시형태에서 취성재료 기판(W)의 가공에 사용하는 레이저 가공장치(100)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 개략적으로, 레이저 가공장치(100)는 광원(1)으로부터 출사한 레이저빔(LB)을 스테이지(2)에 탑재 고정된 취성재료 기판(W)에 조사함으로써 취성재료 기판(W)에 대해 소정의 가공을 실행하도록 구성되어 있다.Fig. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser machining apparatus 100 used for processing a brittle material substrate W in an embodiment of the present invention. The laser processing apparatus 100 irradiates the laser beam LB emitted from the light source 1 onto the brittle material substrate W mounted and fixed on the stage 2 to irradiate the brittle material substrate W with a predetermined So as to execute machining.

가공의 대상이 되는 취성재료 기판(W)으로는 유리기판, 사파이어기판, 알루미나기판 등을 예시할 수 있다.Examples of the brittle material substrate W to be processed include a glass substrate, a sapphire substrate, and an alumina substrate.

레이저 가공장치(100)는 광원(1) 및 스테이지(2)에 더하여, 취성재료 기판(W)에 대한 레이저빔(LB)의 직접적인 조사원(照射源)이 되는 헤드(3)와, 광원(1)에 부수하여 광원(1)으로부터의 레이저빔(LB)의 출사를 ON/OFF 시키는 셔터(4)와, 광원(1)에서 조사된 레이저빔(LB)을 소정의 각도로 반사시킴으로써 헤드(3)에 이르기까지의 레이저빔(LB)의 광로를 결정하는 미러(5)와, 레이저 가공장치(100)의 각부의 동작을 제어하는 제어부(10)를 주로 구비한다. 또한, 도 1에서는 2개의 미러(5)가 설치되어 있으나 이것은 어디까지나 예시이며, 미러(5)의 개수 및 배치 위치는 도 1에 나타내는 형태에 한정되지는 않는다.The laser processing apparatus 100 includes a head 3 which is a direct irradiation source of the laser beam LB to the brittle material substrate W and a head 3 which is a direct source of irradiation of the laser beam LB to the light source 1 The laser beam LB irradiated from the light source 1 is reflected at a predetermined angle by the shutter 4 which turns on / off the emission of the laser beam LB from the light source 1, And a control section 10 for controlling the operation of each part of the laser processing apparatus 100. The laser processing apparatus 100 includes a mirror 5 for determining the optical path of the laser beam LB, In Fig. 1, two mirrors 5 are provided, but this is only an example, and the number and position of the mirrors 5 are not limited to those shown in Fig.

레이저빔(LB)은 가공 대상이 되는 취성재료 기판(W)의 재질 등에 따라서 적절하게 선택하면 좋으나, 예를 들어 피코 초 UV 레이저나 피코 초 그린레이저 등이 적절하다. 광원(1)으로는 가공에 사용하는 레이저빔(LB)에 적합한 것을 채용하면 좋다. 광원(1)에서의 레이저빔(LB)의 발생 동작 및 셔터(4)의 ON/OFF 동작은 제어부(10)에 의해 제어된다.The laser beam LB may be appropriately selected depending on the material of the brittle material substrate W to be processed. For example, a picosecond UV laser or a picosecond green laser is suitable. As the light source 1, a laser beam LB used for processing may be employed. The operation of generating the laser beam LB in the light source 1 and the ON / OFF operation of the shutter 4 are controlled by the control unit 10. [

스테이지(2)는 가공 시 취성재료 기판(W)이 수평으로 탑재 고정되는 부위이다. 스테이지(2)는 구동기구(2m)에 의해 수직방향으로 이동이 자유롭게 구성되어 이루어진다. 구동기구(2m)가 제어부(10)에 의해 제어됨으로써 레이저 가공장치(100)에서는 가공 시에 취성재료 기판(W)을 그 두께방향으로 상하 이동시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 구동기구(2m)는 스테이지(2)를 수평 일축 방향 혹은 이축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있어도 좋고, 또한, 스테이지(2) 중 적어도 취성재료 기판(W)의 탑재 개소를 수평면 내에서 회전 가능하게 설치되어 있어도 좋다. 이에 의해 가공 위치의 조정이나 변경을 적절하게 실시할 수 있다.The stage 2 is a portion where the brittle material substrate W is horizontally mounted and fixed at the time of processing. The stage 2 is constructed so as to be movable in the vertical direction by the driving mechanism 2m. The driving mechanism 2m is controlled by the control unit 10 so that the brittle material substrate W can be moved up and down in the thickness direction during processing in the laser processing apparatus 100. [ The driving mechanism 2m may be provided so that the stage 2 can be moved in the horizontal uniaxial direction or the biaxial direction and at least the mounting position of the brittle material substrate W among the stages 2 can be rotated It may be installed as much as possible. As a result, the machining position can be adjusted or changed appropriately.

스테이지(2)에 대한 취성재료 기판(W)의 고정은 공지의 여러 형태에 의해 실현되어도 좋다. 예를 들어 흡인에 의해 고정되는 형태라도 좋고, 취성재료 기판(W)의 단부를 소정의 협지수단으로 협지(挾持)함으로써 고정되는 형태라도 좋다.The fixing of the brittle material substrate W to the stage 2 may be realized by various known methods. For example, it may be fixed by suction, or it may be fixed by sandwiching an end portion of the brittle material substrate W by a predetermined holding means.

헤드(3)는 갈바노 미러(3a)와 ｆθ 렌즈(3b)를 구비하고 있다. 갈바노 미러(3a)는 제어부(10)에 의해 그 자세가 제어됨으로써 입사한 레이저빔(LB)을 소정의 범위 내에서 임의의 방향으로 출사할 수 있게 되어 있다. 또, ｆθ 렌즈(3b)는 스테이지(2)의 상방에서 수평으로, 또한, 갈바노 미러(3a)에서 출사된 레이저빔(LB)이 입사 가능하게 배치되어 있으며, 갈바노 미러(3a)에서 출사된 레이저빔(LB)은 ｆθ렌즈(3b)를 통과함으로써 스테이지(2)에 수평으로 탑재 고정된 취성재료 기판(W)에 대해 수직 상방에서 조사되도록 되어 있다. 이에 의해 레이저 가공장치(100)에서는 제어부(10)에 의한 제어에 따라서 갈바노 미러(3a)의 자세를 연속적으로 변화시킴으로써 스테이지(2)에 탑재 고정된 취성재료 기판(W)에서의 레이저빔(LB)의 조사위치를 연속적으로 다르게 할 수 있게 되어 있다. 결과적으로, 레이저빔(LB)에 의해 취성재료 기판(W)의 표면을 주사할 수 있게 되어 있다.The head 3 has a galvanometer mirror 3a and an f? Lens 3b. The galvanometer mirror 3a is controlled in its posture by the control unit 10 so that the incident laser beam LB can be emitted within a predetermined range in an arbitrary direction. The f? Lens 3b is horizontally disposed above the stage 2 and is arranged so that the laser beam LB emitted from the galvanometer mirror 3a can enter the galvanometer mirror 3a, The laser beam LB is irradiated vertically above the brittle material substrate W horizontally mounted and fixed to the stage 2 by passing through the f? Lens 3b. The laser beam machining apparatus 100 is capable of continuously changing the attitude of the galvanometer mirror 3a under the control of the control section 10 so that the laser beam from the brittle material substrate W mounted on the stage 2 LB can be successively different from each other. As a result, the surface of the brittle material substrate W can be scanned by the laser beam LB.

단, 스테이지(2)에 탑재 고정된 취성재료 기판(W)에 대한 레이저빔(LB)의 조사가능범위는 갈바노 미러(3a)의 사이즈나 자세변경범위에 따라서 미리 정해져 있다. 이와 같은 조사가능범위 외의 가공을 실행하는 경우에는 구동기구(2m)에 의해 스테이지(2)를 이동시켜서 새로운 조사가능범위를 대상으로 가공을 실행하도록 할 필요가 있다.The irradiation range of the laser beam LB with respect to the brittle material substrate W mounted and fixed on the stage 2 is predetermined in accordance with the size and attitude change range of the galvanometer mirror 3a. It is necessary to move the stage 2 by the driving mechanism 2m to perform the machining on the new irradiable range.

또, 스테이지(2)에 구동기구(2m)를 설치하는 대신 헤드(3)에 도시하지 않은 구동기구를 설치하여 헤드(3)를 스테이지(2)에 대해 이동시키는 형태라도 좋다.Instead of installing the drive mechanism 2m on the stage 2, a drive mechanism (not shown) may be provided on the head 3 to move the head 3 relative to the stage 2. [

제어부(10)는 예를 들어 범용의 컴퓨터에 의해 실현된다. 도시하지 않은 제어 프로그램이 제어부(10)에서 실행됨으로써 레이저 가공장치(100)에서의 각종 동작, 예를 들어 광원(1)으로부터의 레이저빔(LB)의 출사나 스테이지(2)의 이동이나 갈바노 미러(3a)의 자세변경 등이 실현된다.The control unit 10 is implemented by, for example, a general-purpose computer. A control program not shown is executed in the control unit 10 to perform various operations in the laser machining apparatus 100 such as the emission of the laser beam LB from the light source 1 or the movement of the stage 2, The attitude change of the mirror 3a is realized.

<천공 가공><Drilling>

다음에, 취성재료 기판(W)에 대해 앞에서 설명한 레이저 가공장치(100)를 사용하여 실시하는 본 실시형태에 관한 천공 가공에 대해서 설명한다. 도 2는 이와 같은 천공 가공에서의 레이저빔(LB)의 주사 형태에 대해서 설명하기 위한 도면이다.Next, the drilling process according to the present embodiment in which the brittle material substrate W is carried out using the above-described laser machining apparatus 100 will be described. Fig. 2 is a view for explaining a scanning form of the laser beam LB in such drilling.

도 2에서는 ｚ＝ｚ０이 취성재료 기판(W)의 표면(윗면)의 위치이고, 취성재료 기판(W)의 두께방향(z 방향)에 있어서 ｚ＝ｚ０에서 ｚ＝ｚ1의 위치까지 레이저빔(LB)의 조사위치를 다르게 함으로써 취성재료 기판(W)의 표면에서부터 두께방향으로 지름 D의 소정 깊이의 대략 원통 형상의 비 관통구멍(둥근 구멍)을 형성하는 경우를 상정하고 있다. 여기서, 지름 D는 레이저빔(LB)의 초점(빔 스폿)(F)의 지름(빔 스폿 지름)(d1)보다도 큰 값이다. 단, 도 2에서는 도면 도시의 사정상 지름 D을 ｚ＝ｚ1보다 아래쪽에 나타내고 있으나, 이하에서는 지름 D은 취성재료 기판(W)의 표면에서의, 즉 ｚ＝ｚ０에서의 값인 것으로 한다.In Fig. 2, z = z0 is the position of the surface (upper surface) of the brittle material substrate W and the position of z = z1 in the thickness direction (z direction) Through holes (round holes) of a predetermined depth and a diameter D in the thickness direction from the surface of the brittle material substrate W are formed by changing the irradiation position of the brittle material substrate W. Here, the diameter D is larger than the diameter (beam spot diameter) d1 of the focal spot (beam spot) F of the laser beam LB. 2, the diameter D of the circumferential surface is shown below z = z1. Hereinafter, it is assumed that the diameter D is a value at the surface of the brittle material substrate W, that is, at z = z0.

먼저, 초점(F)이 취성재료 기판(W)의 표면(ｚ＝ｚ０)에 일치하도록 취성재료 기판(W)을 탑재 고정한 스테이지(2)의 높이 위치를 조정하는 동시에, 광원(1)으로부터의 레이저빔(LB)의 출력(이하, 레이저 출력)을 소정의 값(초기값, Ｅ0)으로 설정한다. 그 후에, 갈바노 미러(3a)의 자세를 제어함으로써 ｚ＝ｚ０에서 초점(F)의 중심(C)이 지름 D와 동축이고, 또한, 지름이 서로 다른 복수의 동심원 형상의 궤적을 그리도록 레이저빔(LB)을 주사한다. 다시 말해, 지름을 다르게 하면서 복수 회의 주회 주사(周回 走査)가 이루어진다. 또한, 이하에서는 초점(F)의 중심(C)의 궤적을 단순히 레이저빔(LB)의 궤적으로 칭하는 경우가 있다.First, the height position of the stage 2 on which the brittle material substrate W is mounted and fixed is adjusted so that the focal point F coincides with the surface (z = z0) of the brittle material substrate W, And sets the output (hereinafter, laser output) of the laser beam LB to a predetermined value (initial value, E0). Thereafter, by controlling the attitude of the galvanometer mirror 3a, the center C of the focus F is coaxial with the diameter D at z = z0, and a plurality of concentric circles of different diameters The beam LB is scanned. In other words, a plurality of rounds of scanning are performed with different diameters. In the following description, the locus of the center C of the focus F is simply referred to as the locus of the laser beam LB.

도 2에 나타내는 경우에는 4개의 동심원 형상의 궤적(TR1, TR2, TR3, TR4)이 외측에서부터 순차적으로 각각 시계반대방향으로 그려지도록 레이저 출력 Ｅ０로 레이저빔(LB)이 주사된다. 이와 같은 주사에 의해 취성재료 기판(W)의 표면 근방이 가공되어 오목부(凹部)가 형성된다. 또한, 도 2에서는 4개의 궤적(TR1, TR2, TR3, TR4)이 독립하여 기재되어 있으나, 실제의 가공 시에는 레이저빔(LB)에 의한 하나의 주회 주사가 거의 완료한 시점에서 당해 레이저빔(LB)의 출력 상태를 유지한 채로 다음의 주회 주사로 이행하도록 하여도 좋다.In the case shown in Fig. 2, the laser beam LB is scanned with the laser output E0 such that four concentric trajectories TR1, TR2, TR3 and TR4 are sequentially drawn from the outside in the counterclockwise direction. By such scanning, the vicinity of the surface of the brittle material substrate W is processed to form a concave portion. In FIG. 2, four trajectories TR1, TR2, TR3, and TR4 are described independently. However, at the time of actual machining, when one round of scanning by the laser beam LB is almost completed, LB may be maintained while maintaining the output state of the next main scan.

상술한 형태에서 ｚ＝ｚ０에서의 레이저빔(LB)에 의한 주사가 종료하면, 스테이지(2)를 소정의 피치 △ｚ 만큼 상승시킨 다음, 즉, 레이저빔(LB)의 초점(F)의 위치를 ｚ＝ｚ０에서 거리 △ｚ 만큼 취성재료 기판(W)의 깊이 방향으로 시프트시킨 다음에 상술한 것과 같은 동심원 형상의 주사를 실행한다. 또한, 먼저 형성된 오목부의 깊이와 피치(△ｚ)는 반드시 일치하지 않아도 좋다. 이후, 레이저빔(LB)의 초점(F)이 위치 ｚ＝ｚ1에 도달하고, 당해 위치에서의 동심원 형상의 주사가 실시될 때까지 스테이지(2)의 이동과 레이저빔(LB)에 의한 동심원 형상의 주사를 반복하도록 한다. 다시 말해, 각각의 높이 위치에서 동심원 형상으로 복수의 주회 주사가 이루어진다. 또한, △ｚ 및 ｚ1의 값은 취성재료 기판(W)의 재질이나 형성하고자 하는 둥근 구멍의 깊이에 따라서 결정된다. 통상, ｚ＝ｚ1이 되는 위치는 둥근 구멍의 저부(低部)가 되는 위치보다 얕은 위치에 정해진다.When scanning with the laser beam LB at z = z0 is completed in the above-described mode, the stage 2 is raised by the predetermined pitch DELTA z, that is, the position of the focus F of the laser beam LB Is shifted in the depth direction of the brittle material substrate W by the distance DELTA z at z = z0, and then the concentric scanning as described above is executed. In addition, the depth of the concave portion formed first and the pitch [Delta] z may not always coincide with each other. Thereafter, until the focal point F of the laser beam LB reaches the position z = z1 and the movement of the stage 2 and the concentric circular shape by the laser beam LB are performed until the concentric scanning at this position is performed Is repeated. In other words, a plurality of main scanning is performed concentrically at the respective height positions. The values of DELTA z and z1 are determined according to the material of the brittle material substrate W and the depth of the round hole to be formed. Normally, the position where z = z1 is set at a position shallower than the position where it becomes a bottom portion of the round hole.

단, 그 경우에는 초점(F)의 높이를 다르게 할 때마다 레이저 출력을 서서히 증가시키도록 한다. 도 2에 나타내는 경우에는 ｚ＝ｚ1에서의 레이저 출력(최종 값)을 Ｅ＝Ｅ１(＞Ｅ０)으로 하면, 초기값 Ｅ＝Ｅ０에서부터 Ｅ＝Ｅ１까지의 사이에서 단계적으로 레이저 출력을 증가시키게 된다.However, in this case, the laser output is gradually increased every time the height of the focus F is made different. In the case shown in FIG. 2, when the laser output (final value) at z = z1 is E = E1 (> E0), the laser output is increased stepwise from the initial value E = E0 to E = E1.

즉, 본 실시형태에서의 천공 가공에서는 초점(F)의 높이 위치를 취성재료 기판(W)의 표면에서부터 두께방향으로 소정의 거리씩 이동시킴으로써 취성재료 기판(W)에 대한 레이저빔(LB)의 조사를 두께방향에서 이산하는 복수의 위치에서 순차적으로, 또한, 초점(F)의 높이 위치가 취성재료 기판(W)의 표면에서 멀어질수록 레이저 출력을 증대시키면서 실시하도록 한다.That is, in the drilling process in the present embodiment, the height position of the focus F is moved by a predetermined distance from the surface of the brittle material substrate W by a predetermined distance to form the laser beam LB on the brittle material substrate W The laser beams are sequentially emitted at a plurality of positions dispersed in the thickness direction and the laser output is increased as the height position of the focus F is further away from the surface of the brittle material substrate W. [

이에 의해, 서로 다른 깊이 위치에서의 레이저빔(LB)의 동심원 형상의 주사가 반복될 때마다 취성재료 기판(W)의 두께방향으로의 오목부의 형성이 진행되며, 최종적으로 원하는 깊이의 둥근 구멍이 형성되게 된다.Thereby, every time the concentric scanning of the laser beam LB at the different depth positions is repeated, the formation of the concave portion in the thickness direction of the brittle material substrate W proceeds, and finally, .

여기서, 레이저빔(LB)의 주사 궤적의 최대 지름(궤적 TR1의 지름, d2) 및 주사 궤적의 개수(즉, 주사의 횟수)는 형성하려고 하는 둥근 구멍의 지름 D와 빔 스폿 지름(d1) 및 갈바노 미러(3a)의 자세변경범위에 기초하여 미리 실험적으로 혹은 경험적으로 결정하면 좋다. 예를 들어 형성하려고 하는 둥근 구멍의 지름이 50㎛이고, 빔 스폿 지름(d1)이 15㎛인 경우에는 d2=30㎛로 하여 5회의 동심원 형상의 주사를 함으로써 소망의 둥근 구멍을 형성할 수 있게 된다.Here, the maximum diameter (the diameter of the trajectory TR1, d2) and the number of scan loci (i.e., the number of scans) of the scan locus of the laser beam LB are determined by the diameter D of the circular hole to be formed and the beam spot diameter d1, It may be determined experimentally or empirically in advance based on the attitude change range of the galvanometer mirror 3a. For example, in the case where the diameter of a circular hole to be formed is 50 mu m and the beam spot diameter d1 is 15 mu m, it is possible to form a desired round hole by performing 5 times of concentric circular scanning with d2 = 30 mu m do.

또, 레이저 출력의 초기값(Ｅ０)은 상술한 오목부의 형성이 가능하면서 동시에 당해 오목부의 주위에 열 손상(균열이나 치핑 등)을 발생시키지 않는 레이저 출력의 범위로부터 미리 실험적으로 혹은 경험적으로 결정하면 좋다. 이 경우 정해지는 초기 값(Ｅ０)은 그 값을 일정하게 유지하여 가공을 깊이 방향으로의 가공을 한 때에는 소망하는 깊이까지의 가공을 실시할 수 없는 범위로부터 선택되어 좋다.The initial value E0 of the laser output is determined experimentally or empirically in advance from the range of the laser output capable of forming the concave portion and causing no thermal damage (such as cracking or chipping) around the concave portion good. In this case, the initial value E0 to be set in this case can be selected from a range in which machining to a desired depth can not be performed when processing is performed in the depth direction while the value is kept constant.

한편, 레이저 출력의 최종 값(Ｅ１)은 취성재료 기판(W)의 표면에서부터 그 값을 일정하게 유지하여 가공을 한 경우 목표가 되는 깊이까지의 가공은 가능하나, 취성재료 기판(W)의 표면에 열 손상을 발생시키는 레이저 출력의 범위로부터 미리 실험적으로 혹은 경험적으로 결정하면 좋다.On the other hand, the final value E1 of the laser output can be machined up to the target depth when the value is kept constant from the surface of the brittle material substrate W, It may be determined experimentally or empirically from the range of the laser output causing heat damage in advance.

또한, 도 2에서는 동심원 형상의 복수 회의 주회 주사가 외측에서부터 순서대로 실시되고 있으나, 이 대신에 내측에서부터 순서대로 실시되도록 하여도 좋다. 혹은, 초점(F)의 깊이 위치가 변할 때마다 주사 순서를 교체해도 좋다.In Fig. 2, a plurality of concentric circles are sequentially arranged from the outside, but they may alternatively be arranged in order from the inside. Alternatively, the scanning order may be changed every time the depth position of the focus F changes.

또, 도 2에 나타내는 경우에는 초점(F)의 높이 위치가 △ｚ씩 달라지게 함으로써 주회 주사를 실행하는 개소도 두께방향에서 거리 △ｚ씩 이격하고 있으나, 이 대신 초점(F)의 높이 위치를 연속적으로 변화시켜서 초점(F)이 두께방향으로 거리 △ｚ 이동하는 사이에 상술한 동심원 형상의 복수회의 주회 주사에 상당하는 복수회의 주회 주사를 연속적으로 실행하는 형태(나선 형상의 주사)라도 좋다.In the case shown in Fig. 2, the height positions of the focus F are changed by DELTA z so that the positions where the main scanning is performed are spaced apart from each other by the distance DELTA z in the thickness direction, (Spiral scanning) in which a plurality of times of main scanning corresponding to the main scanning in a plurality of concentric circles described above are successively performed while the focus F is shifted in the thickness direction by a distance DELTA z.

또, 여기까지의 설명에서는 비 관통구멍을 형성하는 경우를 예로 하고 있으나, 관통구멍을 형성하는 경우도 동일한 수법을 채용할 수 있다. 즉, 취성재료 기판(W)의 표면으로부터의 레이저빔(LB)의 초점(F)의 총 이동거리를 충분히 크게 한 경우에는 관통구멍을 형성할 수 있게 된다. 이와 같은 경우에도 비 관통구멍을 형성하는 경우와 마찬가지로 구체적인 가공조건은 취성재료 기판(W)의 두께나 레이저빔(LB)의 조사조건 등에 따라서 결정하면 좋다.In the above description, the case of forming the non-through hole is described as an example, but the same method can be adopted in the case of forming the through hole. That is, when the total movement distance of the focal point F of the laser beam LB from the surface of the brittle material substrate W is made sufficiently large, a through hole can be formed. In this case as well, the specific processing conditions may be determined in accordance with the thickness of the brittle material substrate W and the irradiation conditions of the laser beam LB, as in the case of forming the non-through holes.

또, 여기까지의 설명에서는 레이저빔(LB)을 주회 주사시킴으로써 둥근 구멍을 형성하는 형태에 대해서 설명하고 있으나, 형성하려고 하는 둥근 구멍의 지름 D이 작은 경우에는 주회 주사는 필수는 아니다.In the above description, circular holes are formed by scanning the laser beam LB in the main scanning direction. However, in the case where the diameter D of the circular hole to be formed is small, the main scanning is not essential.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 방법에 의하면 취성재료 기판(W)의 두께방향에서의 천공 가공에서 가공의 진행에 따라서 초점의 높이 위치와 레이저 출력을 함께 단계적으로 다르게 함으로써 취성재료 기판의 표면에서의 열 손상을 억제하면서 깊은 둥근 구멍을 형성할 수 있다.As described above, according to the method of the present embodiment, the height position of the focal point and the laser output are made stepwise different from each other in the drilling process in the thickness direction of the brittle material substrate W, Deep round holes can be formed while suppressing heat damage on the surface.

또한, 초점(F)의 높이 위치를 바꾸지 않고 레이저 출력을 단계적으로 높게 하는 것만으로는 충분한 깊이까지 가공을 하기가 어려운 경우가 있다. 이것은 가공이 진행됨에 따라 오목부의 저부와 초점(F)이 이격하여 레이저빔(LB)의 조사위치에서의 빔 스폿 지름이 초점(F)에서의 빔 스폿 지름(d1)보다 커지게 되어서, 당해 위치에서의 에너지 밀도가 초점(F)의 위치보다 작아지게 되기 때문이다. 특히, 동심원의 가장 외측인 궤적(TR1)의 위치에서 레이저빔(LB)을 주사하는 경우와 같이 조사위치가 경사면이 될 수 있는 경우에는 에너지 밀도가 더 작아진다.In some cases, it is difficult to perform processing to a sufficient depth by simply raising the laser output stepwise without changing the height position of the focus F. This is because the bottom of the concave portion and the focus F are spaced apart from each other as the processing progresses so that the beam spot diameter at the irradiation position of the laser beam LB becomes larger than the beam spot diameter d1 at the focus F, The energy density at the focal point F becomes smaller than that at the focus F. In particular, when the irradiation position can be an inclined plane as in the case of scanning the laser beam LB at the position of the trajectory TR1 which is the outermost side of the concentric circle, the energy density becomes smaller.

한편, 레이저 출력을 일정하게 유지하면서 초점(F)의 높이 위치를 바꾸는 형태는 상술한 바와 같이 그 값이 너무 작으면 소망하는 깊이까지의 가공이 곤란하고, 너무 크면 열 손상이 발생하므로 제약이 크다.On the other hand, when the value of the focus F is changed while keeping the laser output constant, the machining to the desired depth is difficult if the value is too small, and thermal damage occurs if the laser output is too large. .

<변형 예><Modifications>

상술의 실시형태에서는 둥근 구멍의 가공을 예로 들어서 취성재료 기판의 표면에 열 손상을 발생시키는 일 없이, 더 깊은 위치까지의 천공 가공을 실현하는 형태에 대하여 설명을 하였으나, 깊이 방향으로의 가공의 진행에 따른 초점 위치를 깊게 하면서 레이저 출력을 높이는 수법은 둥근 구멍 이외의 임의의 형태로 깊이 방향으로 가공을 실행하는 경우에도 적용 가능하다. 예를 들어 각형 구멍(angle hole)이나 홈의 형성에도 적용할 수 있다. 또한, 전자의 경우는 하나의 높이 위치에서의 레이저빔(LB)의 주사는 서로 다른 크기의 직사각형 형상의 궤적이 동축에 형성되도록 하여도 좋고, 소정의 피치로 평행한 복수의 궤적이 형성되도록 하여도 좋다. 또, 후자의 경우는 소정 피치로 평행한 복수의 궤적이 형성되도록 하면 좋다.In the above-described embodiment, a description has been given of a mode in which drilling to a deeper position is realized without causing thermal damage on the surface of the brittle material substrate, for example, by machining a round hole. However, The method of increasing the laser output while deepening the focal point position according to the present invention is also applicable to the case of performing the processing in the depth direction in any form other than the round hole. For example, it can be applied to formation of angle holes or grooves. In the case of the former, the scanning of the laser beam LB at one height position may be such that traces of a rectangular shape of different sizes are coaxially formed, and a plurality of trajectories parallel to each other at a predetermined pitch are formed It is also good. In the latter case, a plurality of loci parallel to each other at a predetermined pitch may be formed.

[실시 예][Example]

동일한 사이즈의 둥근 구멍의 가공을 레이저 출력의 요건을 조건 A(4W), 조건 B(1W), 조건 C(가공 시작 시부터 1W~4W의 범위로 단계적으로 증대)의 3가지 방법으로 다르게 실시하고 형성된 둥근 구멍의 좋고 나쁨을 평가하였다.Processing of round holes of the same size was carried out in three different ways, that is, the conditions of the laser output were condition A (4W), condition B (1W), and condition C (stepwise increase from 1W to 4W from the start of machining) The round hole formed was evaluated for goodness and badness.

구체적으로는 취성재료 기판(W)으로 두께가 1.1mm의 유리기판을 준비하고, 형성하는 둥근 구멍의 지름 D은 1000㎛로 하였다. 또, 레이저빔(LB)의 빔 스폿 지름(d1)은 10㎛로 하고, 레이저빔(LB)의 주사 궤적의 최대지름(d2)은 1000㎛로 하며, 하나의 높이 위치에서의 주사 횟수는 101회로 하고, △z는 10㎛로 하며, 두께방향으로의 초점(F)의 이동거리(z1-z0)는 400㎛로 하였다.Specifically, a glass substrate having a thickness of 1.1 mm was prepared as a brittle material substrate W, and the diameter D of a round hole to be formed was set to 1000 mu m. The beam spot diameter d1 of the laser beam LB is 10 占 퐉 and the maximum diameter d2 of the scan locus of the laser beam LB is 1000 占 퐉 and the number of scanning at one height position is 101 , And? Z was 10 占 퐉, and the moving distance (z1-z0) of the focus F in the thickness direction was 400 占 퐉.

도 3은 각 조건에 따른 가공에 의해 형성된 둥근 구멍에 대한 위쪽으로부터의 촬상 화상 및 그 단부 근방의 확대 이미지이다. 도 3 (a), (b), (c)가 각각 조건 A, 조건 B, 조건 C에 대한 이미지이다. 또, 도 4는 도 3에 나타낸 유리기판을 지름 D을 지나는 면에서 절단함으로써 얻은 둥근 구멍의 단면을 촬영한 촬상 화상이다. 도 4 (a), (b), (c)가 각각 조건 A, 조건 B, 조건 C에 대한 이미지이다. 3 is an enlarged image of the picked-up image from the upper side and the vicinity of the end thereof with respect to the round hole formed by the processing according to each condition. 3 (a), 3 (b) and 3 (c) are images for Condition A, Condition B and Condition C, respectively. 4 is a photographed image of a section of a circular hole obtained by cutting the glass substrate shown in Fig. 3 on the surface passing the diameter D. Fig. 4 (a), (b) and (c) are images for condition A, condition B, and condition C, respectively.

조건 A의 경우, 도 4 (a)에 나타내는 것과 같이 436㎛로 가장 깊은 위치까지 가공을 실행할 수 있었으나, 도 3 (a)의 확대이미지에서 화살표로 나타내는 것과 같이 유리기판의 표면 근방에서 둥근 구멍의 단부에 균열이 발생하였다.In the case of Condition A, machining could be performed to the deepest position of 436 占 퐉 as shown in Fig. 4 (a). However, as shown by the arrow in the enlarged image of Fig. 3 (a) Cracks occurred at the ends.

또, 조건 B의 경우, 도 3 (b)으로부터 알 수 있는 것과 같이 열 손상은 발생하지 않았으나, 도 4 (b)에 나타내는 것과 같이 346㎛라고 하는, 조건 A보다 얕은 위치까지밖에 가공을 할 수 없었다.In the case of the condition B, as shown in Fig. 3 (b), no heat damage occurred, but it was only 346 탆, as shown in Fig. 4 (b) .

이에 대해, 조건 C의 경우, 도 3 (c)으로부터 알 수 있는 것과 같이 조건 B의 경우와 마찬가지로 열 손상은 발생하지 않으며, 또한, 도 4 (c)에 나타내는 것과 같이 377㎛라고 하는, 조건 B보다 깊은 위치까지 가공을 할 수 있었다.On the other hand, in the case of the condition C, no heat damage occurs as in the case of the condition B as shown in Fig. 3 (c), and the condition B And it was possible to perform processing to a deeper position.

즉, 조건 C의 경우, 가공 시작 시의 레이저 출력을 열 손상이 발생하지 않는 조건 B와 동일하게 하면서도, 그 후의 가공 진행에 따라서 레이저 출력을 단계적으로 증대시킴으로써 기판의 표면에 열 손상을 주지 않고 조건 B보다도 깊게 가공을 실행할 수 있었다.That is, in the case of the condition C, the laser output at the start of machining is made the same as the condition B in which thermal damage does not occur, but the laser output is gradually increased in accordance with the progress of the subsequent processing, B can be processed deeper than B.

또한, 조건 C에서는 레이저 출력의 최종 값을 조건 A에서의 레이저 출력의 값과 동일하게 하였으나, 이 최종 값을 더 큰 값으로 하고, 두께방향으로의 초점(F)의 이동거리(z1-z0)를 더 크게 함으로써 더 깊은 위치까지의 가공도 가능해지게 된다.In the condition C, the final value of the laser output is made equal to the value of the laser output at the condition A. However, the final value is set to a larger value, and the moving distance (z1-z0) of the focus F in the thickness direction The machining to a deeper position becomes possible.

1 광원
2 스테이지
2m 구동기구
3 헤드
3a 갈바노 미러
3b 렌즈
4 셔터
5 미러
10 제어부
100 레이저 가공장치
C 초점의 중심
D 둥근 구멍의 지름
F 초점
LB 레이저빔
W 취성재료 기판
d1 빔 스폿 지름1 light source
2 stage
2m drive mechanism
3 head
3a Galvano Mirror
3b lens
4 Shutter
5 mirror
10 control unit
100 laser processing equipment
C Center of focus
D Diameter of round hole
F Focus
LB laser beam
W brittle material substrate
d1 Beam spot diameter

Claims (8)

레이저빔을 조사함으로써 취성재료 기판의 표면으로부터 두께방향으로 구멍을 형성하는 취성재료 기판의 레이저 가공방법으로,
상기 취성재료 기판에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를, 상기 레이저빔의 초점을 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 두께방향으로 변화시키면서, 또한, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 멀어질수록 상기 레이저빔의 출력을 증대시키면서 실시되는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 레이저 가공방법.A laser processing method for a brittle material substrate which forms a hole in a thickness direction from the surface of a brittle material substrate by irradiating a laser beam,
Irradiating the laser beam onto the brittle material substrate while changing the focal point of the laser beam from the surface of the brittle material substrate to a thickness direction and moving the focus away from the surface of the brittle material substrate, Wherein the laser beam is generated while increasing the output of the beam. 제 1 항에 있어서,
상기 초점을 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 두께방향으로 소정의 거리씩 이동시킴으로써 상기 취성재료 기판에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를 상기 두께방향에서 이산(離散)하는 복수의 위치에서 순차적으로 실시하고, 또한, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 멀어질수록 상기 출력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 레이저 가공방법.The method according to claim 1,
The focus is sequentially moved from the surface of the brittle material substrate by a predetermined distance in the thickness direction so as to sequentially irradiate the laser beam to the brittle material substrate at a plurality of positions that are discrete in the thickness direction, Further comprising increasing the output as the focal point is away from the surface of the brittle material substrate. 제 2 항에 있어서,
형성되는 구멍이 둥근 구멍(round hole)이고,
상기 복수의 위치의 각각에 있어서 상기 초점이 동심원 형상의 궤적을 그리도록 상기 레이저빔을 주사시키는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 레이저 가공방법.3. The method of claim 2,
The hole formed is a round hole,
Wherein the laser beam is scanned so that the focal point forms a locus of concentric circles in each of the plurality of positions. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저빔이 피코 초 UV 레이저 혹은 피코 초 그린레이저인 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 레이저 가공방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the laser beam is a picosecond UV laser or a picosecond green laser. 레이저빔에 의해 취성재료 기판을 가공하는 레이저 가공장치로,
상기 취성재료 기판이 탑재 고정되는 스테이지와,
상기 레이저빔을 출사하는 광원과,
상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저빔을 상기 스테이지에 탑재된 취성재료 기판에 대해 조사하는 헤드를 구비하고,
상기 취성재료 기판에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를, 상기 스테이지를 상기 헤드에 대해 상대이동시킴으로써 상기 레이저빔의 초점을 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 두께방향으로 변화시키면서, 또한, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 멀어질수록 상기 광원으로부터 출사되는 상기 레이저빔의 출력을 증대시키면서 실행함으로써, 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 두께방향으로 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.A laser processing apparatus for processing a brittle material substrate with a laser beam,
A stage on which the brittle material substrate is mounted and fixed,
A light source for emitting the laser beam;
And a head for irradiating the laser beam emitted from the light source to a brittle material substrate mounted on the stage,
Irradiating the laser beam onto the brittle material substrate while changing the focus of the laser beam in the thickness direction from the surface of the brittle material substrate by relatively moving the stage relative to the head, Wherein a hole is formed in the thickness direction from the surface of the brittle material substrate by executing the laser beam while increasing the output of the laser beam emitted from the light source as the distance from the surface of the material substrate increases. 제 5 항에 있어서,
상기 헤드에 대한 상기 스테이지의 상대이동을 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 두께방향으로 소정의 거리씩 이동하도록 실시함으로써, 상기 취성재료 기판에 대해 이루어지는 상기 레이저빔의 조사를 상기 두께방향에서 이산하는 복수의 위치에서 순차적으로 실시하고, 또한, 상기 초점이 상기 취성재료 기판의 표면으로부터 멀어질수록 상기 광원으로부터 출사되는 상기 레이저빔의 상기 출력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.6. The method of claim 5,
Wherein the brittle material substrate is made to move relative to the head relative to the brittle material substrate so that the focal point moves a predetermined distance in the thickness direction from the surface of the brittle material substrate, And the output of the laser beam emitted from the light source is increased as the focus is further away from the surface of the brittle material substrate. 제 6 항에 있어서,
형성되는 구멍이 둥근 구멍이고,
상기 헤드는 상기 복수의 위치의 각각에 있어서 상기 초점이 동심원 형상의 궤적을 그리도록 상기 레이저빔을 주사시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.The method according to claim 6,
The holes formed are round holes,
Wherein said head scans said laser beam so that said focal point forms a locus of concentric circles in each of said plurality of positions. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저빔이 피코 초 UV 레이저 혹은 피코 초 그린레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.8. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein the laser beam is a picosecond UV laser or a picosecond green laser.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7291510B2 (en) 2019-03-25 2023-06-15 三菱重工業株式会社 Laser processing method
CN110877160A (en) * 2019-12-20 2020-03-13 华中科技大学 Quartz glass laser three-dimensional cutting and material removing method and device
CN111085773A (en) * 2020-01-14 2020-05-01 华侨大学 Laser drilling device and method for metal film-assisted brittle material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5686692A (en) * 1979-12-14 1981-07-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Punching working method by means of laser
JPH11342485A (en) * 1998-05-29 1999-12-14 Nec Corp Laser processing machine, and method for forming processing hole for through hole and blind via hole
IES20020202A2 (en) * 2001-03-22 2002-10-02 Xsil Technology Ltd A laser machining system and method
JP4465429B2 (en) * 2002-02-21 2010-05-19 株式会社リコー Laser processing method
US7244906B2 (en) * 2005-08-30 2007-07-17 Electro Scientific Industries, Inc. Energy monitoring or control of individual vias formed during laser micromachining
US9138913B2 (en) * 2005-09-08 2015-09-22 Imra America, Inc. Transparent material processing with an ultrashort pulse laser
CN102218606A (en) * 2011-05-18 2011-10-19 苏州德龙激光有限公司 Ultraviolet laser drilling device
JP5686692B2 (en) 2011-07-26 2015-03-18 愛三工業株式会社 Resin intake manifold
JP2013146780A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd Method for laser processing brittle material substrate
US9102011B2 (en) * 2013-08-02 2015-08-11 Rofin-Sinar Technologies Inc. Method and apparatus for non-ablative, photoacoustic compression machining in transparent materials using filamentation by burst ultrafast laser pulses

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