CN101842203A - 脆性材料基板的截断方法 - Google Patents

脆性材料基板的截断方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101842203A
CN101842203A CN200880114171A CN200880114171A CN101842203A CN 101842203 A CN101842203 A CN 101842203A CN 200880114171 A CN200880114171 A CN 200880114171A CN 200880114171 A CN200880114171 A CN 200880114171A CN 101842203 A CN101842203 A CN 101842203A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
crackle
depth
cycle
cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200880114171A
Other languages
English (en)
Inventor
在间则文
山本幸司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Original Assignee
Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd filed Critical Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Publication of CN101842203A publication Critical patent/CN101842203A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00Severing cooled glass
    • C03B33/02Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/027Scoring tool holders; Driving mechanisms therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00Severing cooled glass
    • C03B33/02Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/033Apparatus for opening score lines in glass sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00Severing cooled glass
    • C03B33/09Severing cooled glass by thermal shock
    • C03B33/091Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2249/00Aspects relating to conveying systems for the manufacture of fragile sheets
    • B65G2249/04Arrangements of vacuum systems or suction cups

Abstract

提供一种能够稳定地截断基板,尽管这样也能减少截断所需要的弯曲力矩(折断压)的截断方法。该脆性材料基板的截断方法,包括:沿着截断预定线形成裂纹的工序;以及沿着形成的裂纹施加弯曲力矩,由此进行分离的折断工序,其中,在形成裂纹的工序中,通过沿着截断预定线使加热条件或/和冷却条件周期地变化,从而裂纹的最大深度停留在被基板内部的压缩应力区域限制的深度以内,并且沿着截断预定线方向形成裂纹的深度以所述加热条件或/和冷却条件的周期进行变化的周期裂纹,在折断工序中,从基板背面侧对所述周期裂纹施加弯曲力矩。

Description

脆性材料基板的截断方法
技术领域
本发明涉及照射激光束来进行脆性材料基板的截断的方法。在这里的脆性材料基板中,包含:玻璃基板、蓝宝石基板、烧结材料的陶瓷、单晶硅、半导体晶圆、陶瓷基板等。
背景技术
下述方法已经被实用,即,对于玻璃等的脆性材料基板,沿着在基板设定的截断预定线照射激光而形成裂纹(加工部分的材料不被除去)或槽(加工部分的材料被除去),通过沿着形成的裂纹或槽进行折断处理,由此截断基板。
图12是表示通过激光照射而在基板内形成的槽或裂纹的一个例子的示意剖面图。图12(a)表示通过激光烧蚀(ablation)加工而形成的槽,图12(b)表示通过激光烧蚀加工而形成的槽和裂纹,此外,图12(c)表示通过激光划片(scribe)加工而形成的裂纹。
在激光烧蚀加工中,沿着截断预定线扫描UV激光等的激光束,以基板的熔融温度以上进行加热而使其蒸发,由此形成槽101,或与槽101一起在槽101的底部形成被诱发的裂纹102。
此外,在激光划片加工中,对加工对象的基板照射CO2激光等的激光束,在加工面形成射束点(beam spot),对该射束点进行扫描,以软化点以下的温度沿着截断预定线进行加热之后,沿着射束点的轨迹进行冷却。由此,基于在加热部位周围产生的压缩应力、和在冷却部位的周围产生的拉伸应力之间的应力差,形成裂纹103(例如参照专利文献1)。
然后,沿着通过激光烧蚀加工形成的槽101(或槽101和裂纹102),或沿着通过激光划片加工形成的裂纹103,从基板的背面R侧(形成有槽或裂纹的面的相反面)施加弯曲力矩M(折断压)进行折断(break)处理,由此使裂纹102、103或槽101在板厚度方向进展而截断基板。
通常,在截断脆性材料基板时,为了仅施加小的弯曲力矩(折断压)就能简单且可靠地进行折断处理,优选尽可能在板厚度方向上预先较深地形成裂纹或槽。此外,为了减少截断面的“缺损”的发生而使截断面的品质良好,也优选在在板厚度方向上较深地形成裂纹或槽。
可是,在激光烧蚀加工中,虽然较深地形成槽(或槽和裂纹)在技术上是可能的,但是由于槽的深度和加工时间大致成比例,所以如果要形成较深的槽的话,需要较长的时间进行加工。可是在烧蚀加工的情况下,加工时间越长,从成为槽的部位蒸发的基板物质的量越增加,这会污染周围的基板表面。因此,从加工时间、基板污染的观点出发,较深地形成槽是不实用的。相反,希望能够以较浅的槽可靠地进行截断。
另一方面,在激光划片加工中,因为基板物质不会蒸发,所以不产生基板污染的问题,但是使裂纹较深地进展本身被在基板内部产生的热应变的影响所阻碍,技术上是困难的。在以下针对阻碍裂纹的进展的基板内的热应变的影响进行说明。
图13是表示对基板以在基板的软化温度以下进行激光照射的方式扫描射束点,接着在冷却时在基板内产生的热应变的分布的示意剖面图。在图中,假设激光束从纸面的里侧向纸面的面前侧连续地移动。
如图13(a)所示,在通过激光束的射束点而被加热的部位100中,在图中以虚线箭头表示的方向上产生压缩应力。接着,如图13(b)所示,在由射束点的通过而被加热的部位100的附近,当通过喷吹冷却介质而形成冷却点110时,产生以图中实线箭头表示的拉伸应力。
结果,对应于该应力差,如图13(c)所示,形成在相对于拉伸应力是直角方向的基板的板厚度方向上进展的裂纹120。
可是,即使在形成了冷却点110的情况下,为了形成裂纹120而产生充分的应力差的部位也局限于基板表面部分。在从冷却点110向基板的板厚度方向扩散的热、和从被加热的部位100向基板的板厚度方向扩散的热之间,如果形成裂纹120所需要的充分的应力差、即温度差消失的话,可以认为从被加热的部位100向基板内的板厚度方向扩散的剩余的热,作为压缩应力区域130而残留在基板内。压缩应力区域130被定义为在基板内的相对的热应变。
压缩应力区域130如图13(c)所示,妨碍裂纹120在基板的板厚度方向上笔直垂直地进展的作用。结果,在以实用的速度使激光束在脆性材料基板的表面进行扫描的情况下,裂纹120向板厚度方向的进展的极限是板厚度的20%~40%左右的深度。
因此,在沿着裂纹形成预定线(在图13中垂直于纸面的方向)连续地扫描射束点的情况下,基板被沿着预定线没有间断地连续加热,在基板内部连续地形成压缩应力区域,因此在裂纹形成预定线的正下方形成深裂纹,由于压缩应力区域的存在而在原理上是困难的。
相对于此,在激光划片加工中,公开有以下裂纹形成方法(参照专利文献2),即,沿着裂纹形成预定线(截断预定线)交替地形成较强地受到激光束的照射的高温部分,和与该高温部分相比较弱地受到激光束的照射的低温部分,由此能够使裂纹较深地笔直垂直地进展。
在专利文献2中,发现了在沿着裂纹形成预定线照射激光束而在脆性基板表面形成裂纹时,通过对裂纹形成预定线上的一部分的脆性基板的表面进行遮光而形成不被激光束照射的区域,从而会产生以下现象。
即,发现如下现象,即,如果对激光束的遮光长度(裂纹形成预定线方向的遮光部分的长度)较大的话,虽然在遮光部分中裂纹的进展停止,但当一点一点地减小遮光长度时,不久在遮光部分中也连续地形成裂纹,并且在遮光部分中形成的裂纹的深度变深。
在上述现象中,在与非遮光部分的相对比较中将遮光部分定义为低温部分,将非遮光部分定义为高温部分。通过使该低温部分的裂纹形成预定线方向的长度最优化,能够抑制在低温部分的热应变的产生,不使在高温部分中连续形成的垂直裂纹在低温部分中断绝,而能一边形成较深的裂纹,一边将该裂纹向被照射激光束的接下来的高温部分诱导。
即,通过使裂纹形成预定线方向上的低温部分的长度最优化(在低温部分中不使裂纹断绝的同时尽量延长低温部分的长度),使基板内部不存在压缩应力区域,或即使存在也将其产生抑制在最小限度,因此在低温部分和高温部分中,能够高精度地在板厚度方向上形成笔直且较深地连续的裂纹。由此,能够使用于分割脆性基板的折断装置简略化,根据情况能够省略。
专利文献1:日本专利第3027768号公报
专利文献2:WO 2006/11608号公报
本发明要解决的课题
如专利文献2中记述的那样,如果沿着裂纹形成预定线(截断预定线),以适合的长度交替地形成较强地受到激光束的照射的高温部分,和比该高温部分较弱地受到激光束的照射的低温部分的话,就能够使裂纹较深地笔直垂直地进展,能够使后面的折断处理容易地进行。
可是,为了执行该方法,需要预先在激光划片加工(裂纹形成)时,以适合的间隔预先设定高温区域和低温区域,为此的设定或调整需要花费工夫。像在对同一规格、同一材料的基板反复进行加工的情况那样不需要频繁地变更设定时,还没有大的影响,但在一个接一个地截断不同种类的基板等的情况下,需要每一次变更设定,设定需要花费工夫。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种截断方法,在照射激光而在基板形成槽或裂纹,沿着形成的槽或裂纹进行折断处理来截断基板的情况下,能够稳定地截断基板,虽然这样也能够降低截断所要的弯曲力矩(折断压)。
此外,本发明的目的在于提供一种截断方法,不用意识到用于不受在基板内部形成的压缩应力区域的影响的适合的加热、冷却条件,即,即使在产生压缩应力区域的加热、冷却条件下进行加工时,仅赋予充分小的弯曲力矩就能进行截断。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题而完成的本发明的脆性材料基板的截断方法,包括:沿着在脆性材料基板设定的截断预定线,使通过照射激光束而形成的射束点相对移动而以软化点以下的温度从基板表面侧对上述基板进行加热,接着使通过从喷嘴喷射冷却介质形成的冷却点以追随上述射束点的方式相对地移动而冷却基板,从而形成裂纹的工序;以及沿着形成的裂纹施加弯曲力矩,由此进行分离的折断工序,其中,在形成裂纹的工序中,通过沿着截断预定线使加热条件或/和冷却条件周期地变化,从而形成裂纹的最大深度停留在被基板内部的压缩应力区域限制的深度以内,并且裂纹的深度沿着截断预定线方向以上述加热条件或/和冷却条件的周期进行变化的周期裂纹,在折断工序中,从基板背面侧对上述周期裂纹施加弯曲力矩。
根据本发明,在形成裂纹的工序中,沿着截断预定线使对于基板的加热条件或冷却条件的至少任何的一个周期地变化,对基板赋予周期地变化的温度差。由此,在基板内加热导致的压缩应力和冷却导致的拉伸应力的内部应力差周期地变化。结果,由于应力差而产生的裂纹也周期地变化,形成“周期裂纹”。这时,根据已述的理由,在基板内部产生压缩应力区域(参照图13),周期裂纹的最大深度在压缩应力区域中被限制(最大深度是板厚度的10%~40%左右)。另一方面,当沿着形成了周期裂纹的截断预定线,从基板的背面侧施加弯曲力矩时,弯曲力矩变得集中于周期裂纹的任一个的裂纹的波峰(peak)部分(应力集中),即使例如较浅地形成裂纹,仅赋予较小的弯曲力矩也被折断。
发明的效果
根据本发明,形成周期裂纹,在裂纹形成后的折断处理中使应力集中于周期裂纹的任何一个的裂纹的波峰部分,因此即使赋予较小的弯曲力矩(折断压),也能够以应力集中点为起点,容易地进行折断处理。
(用于解决其他课题的方案和效果)
在上述发明中,形成裂纹的工序的加热条件或冷却条件也可以使下面的至少任何一项周期地变化,即,(1)形成冷却点的冷却介质喷射量,(2)射束点的扫描速度,(3)从射束点通过起至冷却点到达为止的时间,(4)形成射束点的激光束的照射强度,(5)形成射束点的激光束的脉冲间隔,(6)射束点的形状。
这些参数均使基板的加热程度、冷却程度变化,是能够使基板的板厚度方向中的温度梯度中产生差的参数,因此通过使任何的一个或数个连动地周期地变化,从而能够形成周期裂纹。
在上述发明中,周期裂纹的波长是10mm~200mm,周期裂纹的最大深度和最小深度的深度差是基板的板厚度的1%~5%也可。
根据上述内容,在周期裂纹的波长太短(不足10mm),太长(超过200mm)的情况下,在折断时,弯曲力矩(折断压)难以集中,因此通过采用适合的波长(10mm~200mm),弯曲力矩容易集中进行施加。此外,通过使周期裂纹的最大深度和最小深度的深度差成为基板的板厚度的1%~5%,从而裂纹的波峰部分显著地显现,容易使弯曲力矩集中地施加。特别是在脆性材料基板是玻璃基板的情况下,如果形成该数值范围的周期裂纹的话,能够容易地进行截断。
此外,为了解决本发明的课题而完成的本发明的其它脆性材料基板的截断方法,包括:沿着在脆性材料基板设定的截断预定线,使通过照射激光束而形成的射束点相对移动,以熔融温度以上的温度加热上述基板从而形成槽的工序;以及通过沿着形成的槽施加弯曲力矩而进行分离的折断工序,其中,在形成槽的工序中,通过使加热条件沿着截断预定线周期地变化,从而沿着截断预定线方向形成槽的深度以上述加热条件的周期进行变化的周期槽,在折断工序中,从基板背面侧对上述周期槽施加弯曲力矩。
根据本发明,在形成槽的工序中,沿着截断预定线周期地使对于基板的加热条件变化,由此形成深度周期地变化的“周期槽”。接着,当沿着形成了周期槽的截断预定线,从基板的背面侧施加弯曲力矩时,弯曲力矩变得集中于周期槽的任一个的深度的波峰部分(应力集中),即使例如槽整体较浅地形成,仅赋予较小的弯曲力矩也能够折断。即,因为槽整体较浅地形成,所以基板表面的蒸发导致的污染较少,并且以较小的弯曲力矩就能够可靠地折断。
在上述本发明中,在形成槽的工序中,在与周期槽一起在周期槽的底部形成周期裂纹的情况下,也可以对周期槽和周期裂纹施加弯曲力矩。
由此,在周期槽的底部形成周期裂纹的情况下,对周期裂纹的波峰部集中地施加弯曲力矩,在该情况下同样地,只要施加较小的弯曲力矩就能够折断。因为槽整体较浅地形成,所以基板表面的污染也少。
在上述2个发明中,形成裂纹时的加热条件也可以使以下至少任何的一项周期地变化,即,(1)激光束的扫描速度,(2)激光束的照射强度,(3)激光束的焦点深度,(4)激光束的脉冲间隔。
这些参数均对基板的熔融量(乃至熔融部分的深度)造成影响,因此通过使任何的一项或数项连动地周期地变化,能够形成周期槽。
在上述发明中,周期槽的深度的变化的波长是1mm~10mm,周期槽的最大深度和最小深度的深度差是基板的板厚度的1%~5%也可。
由此,通过使周期槽的深度的变化的波长为适合的波长(1mm~10mm),从而容易集中地施加弯曲力矩。此外,通过使周期槽的最大深度和最小深度的深度差成为基板的板厚度的1%~5%,从而槽的波峰部分显著地显现,容易使弯曲力矩集中地施加。特别是脆性材料基板是蓝宝石基板的情况下,如果形成该数值范围的周期槽的话,能够容易地进行截断。
附图说明
图1是在作为本发明的一个实施方式的脆性基板的截断方法中使用的激光划片装置的结构图。
图2是图1的激光划片装置的控制系统的结构的框图。
图3是表示图1的激光划片装置的光学系统调整机构的内部结构的图。
图4是表示在进行激光划片加工时形成于基板的周期裂纹的示意图。
图5a是在作为本发明的一个实施方式的脆性基板的截断方法中使用的折断装置的概略结构图。
图5b是表示图5a的折断装置的左侧单元(A)和右侧单元(B)被分离的状态的立体图。
图6是用于说明形成有周期裂纹的玻璃基板的折断处理的示意图。
图7是在作为本发明的另一个实施方式的脆性基板的截断方法中使用的激光烧蚀装置的结构图。
图8是表示图7的激光烧蚀装置的控制系统的结构的框图。
图9是表示图7的激光烧蚀装置的光学系统调整机构的内部结构的图。
图10是表示在进行激光烧蚀加工时形成于基板的周期槽的示意图。
图11是表示在进行激光烧蚀加工时形成于基板的周期槽和周期裂纹的示意图。
图12是表示通过激光照射而在基板内形成的槽或裂纹的例子的示意剖面图。
图13是表示在扫描射束点,接着进行冷却时,在基板内产生的热应变的分布的模式剖面图。
附图标记说明
12旋转工作台
13激光器(CO2激光器)
14光学系统调整机构
16冷却喷嘴
16a流量调整阀
16b喷嘴位置调整机构
23a、23b滑动工作台
25a、25b制品夹紧单元
35激光器(UV激光器)
36光学系统调整机构
50控制部
53、55存储部
CS冷却点
HS射束点
SL划片线(裂纹)
AL划片线(槽)
W周期裂纹或周期槽的波形
Cr裂纹
Gr槽
LS激光划片装置
BM折断装置
LA激光烧蚀装置
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。在这里,以截断一枚玻璃基板的情况为例进行说明,即使是玻璃以外的脆性材料基板,或者是平板显示器用基板那样的将多枚基板粘合起来的粘合基板,也能够应用本发明。
(第一实施方式)
作为本发明的第一实施方式,针对利用激光划片加工的截断方法进行说明。在该截断方法中,使用沿着截断预定线形成周期裂纹的激光划片装置,和沿着形成的周期裂纹施加弯曲力矩(折断压)的折断装置。
首先,针对激光划片装置进行说明。图1是在作为本发明的一个实施方式的脆性基板的截断方法中使用的激光划片装置的结构图,图2是其控制系统的框图。
基于图1对激光划片装置的整体结构进行说明。激光划片装置LS构成为,沿着在水平架台1上平行地配置的一对导轨3、4,设置有在纸面的前后方向(以下称为Y方向)上往复移动的滑动工作台2。在两导轨3、4之间,沿着前后方向配置有螺杆5,对于该螺杆5,螺合有固定在滑动工作台3的支柱(stay)6,通过电动机(未图示)使螺杆5旋转,由此滑动工作台2沿着导轨3、4在Y方向上移动,根据电动机的旋转的朝向而往复移动。
在滑动工作台2上,水平的台座7沿着导轨8,以在图1的左右方向(以下称为X方向)上往复移动的方式配置。在固定于台座7的支柱10,贯通螺合有利用电动机9而旋转的螺杆(screw)10a,通过螺杆10a旋转,从而台座7沿着导轨8在X方向上移动,根据电动机的旋转朝向而往复移动。
在台座7上,设置有通过旋转机构11而旋转的旋转工作台12,在该旋转工作台12的载置面上,以水平状态载置有作为截断对象的脆性材料基板的玻璃基板G,对应于需要被固定。旋转机构11以如下方式形成,即,将与载置面垂直的轴作为旋转轴,使旋转工作台12旋转,以相对于基准位置能够成为任意的旋转角度的方式旋转。玻璃基板G例如通过吸引卡盘而固定在旋转工作台12。
在旋转工作台12的上方,在安装框架15固定有:激光器13,对圆形剖面的激光束以预先设定的输出(照射强度)和脉冲间隔进行振荡;和光学系统调整机构14,将上述激光束的剖面形状光学地变形并在基板G上形成椭圆形状的射束点HS(图2)。
该激光器13为了以不熔融基板的方式以不足基板的熔融温度的温度进行加热,使用比较长波长的激光器,例如使用CO2激光器。
图3是表示光学系统调整机构14的内部结构的图。沿着激光束的光路L,在上侧安装平凸透镜14a,在下侧安装柱面透镜14b,以能够分别通过电动机(未图示)在上下方向(Z方向)上进行位置调整的方式,通过透镜位置调整机构14c、14d支撑。通过调整平凸透镜14a的位置,主要进行形成椭圆形状的射束点时的短轴长度的调整(宽度方向的调整),通过调整柱面透镜14b的位置,进行长轴长度的调整。
在安装框架15,在光学系统调整机构14附近,安装有冷却喷嘴16。从该冷却喷嘴16向玻璃基板G喷射冷却水、He气体、碳酸气体等的冷却介质,在玻璃基板G的表面形成冷却点CS(图2)。冷却介质从冷却介质供给源(未图示)经由流量调整阀16a向喷嘴16输送。通过该流量调整阀16a的开闭,进行喷射开始和停止的控制,并且通过打开程度的调整,控制冷却介质的喷射量。
在喷嘴16设置有通过电动机(未图示)驱动对喷嘴16的X方向的位置进行调整的喷嘴位置调整机构16b。通过以喷嘴位置调整机构16b调整冷却点CS和射束点HS的点间距离,从而调整从加热到冷却为止的时间。
此外,在安装框架15经由上下调节机构17安装有刀轮(cutterwheel)18。该刀轮18将烧结金刚石或超硬合金作为材料,在外周面具备将顶点作为刀刃的V字形的棱线部,能够通过上下调整机构17调整向玻璃基板G的压接力。刀轮18在玻璃基板G的端缘(或是端缘以外也可)中形成初始龟裂TR时,暂时下降而被利用。
进而,在安装框架15安装有对在玻璃基板G上刻印的定位标记进行放映的摄影机20。玻璃基板G上的定位标记的位置被预先存储在控制系统中,能够通过定位标记来实现玻璃基板定位(对玻璃基板的规定位置进行激光照射和冷却介质喷射)。
接着,对控制系统进行说明。如图2所示,激光划片装置LS的控制系统构成为包括:控制部50,由CPU构成,进行装置整体的控制;输入部51,由键盘和鼠标构成,进行各种输入操作;显示部52,由液晶面板构成,显示控制信息或参数的输入画面;存储部53,对控制程序或控制中使用的参数进行存储;以及在控制部50的控制下被驱动的激光器驱动部62、光学系统驱动部63、冷却介质驱动部64、喷嘴驱动部65、摄影机驱动部66、刀具(cutter)驱动部67等各驱动部,。
在存储部53中作为被利用为加热条件或冷却条件的控制参数,预先存储有冷却介质喷射量、对于基板的射束点和冷却点的相对的扫描速度、射束点和冷却点的点间距离、激光照射强度(激光器输出)、激光脉冲间隔、射束点形状。这些控制参数通过输入部51、和在显示部52中显示的输入画面,而能够被适宜地设定。
然后,控制部50基于存储部53中存储的上述控制参数,生成用于形成周期裂纹的控制信号。即,通过产生控制信号,该控制信号使成为加热条件或冷却条件的控制参数的至少任何的一个周期地变化,从而在沿着截断预定线使激光束扫描时进行控制,该控制用于对基板G进行周期地变化的加热或冷却。关于具体的控制在后面叙述。生成的控制信号被分别发送至对应的驱动部,执行控制工作。
针对各驱动部进行说明。工作台驱动部61对用于决定滑动工作台2和台座7、旋转工作台12的位置的电动机(电动机9等)进行驱动。在形成周期裂纹时,基于在存储部53设定的扫描速度,进行向台座7的X方向的扫描。
激光器驱动部62从激光器13照射激光束。在形成周期裂纹时,基于在存储部53中设定的激光照射强度、激光脉冲间隔来照射激光束。
光学系统驱动部63对光学系统调整机构14的透镜位置调整机构14c、14d进行驱动。在形成周期裂纹时,基于在存储部53中设定的射束点的形状(长轴长度,短轴长度)来照射变形的射束点。
冷却介质驱动部64对控制冷却介质喷射量的流量调整阀16a进行驱动。在形成周期裂纹时,基于在存储部53设定的冷却介质喷射量来喷射冷却介质。
喷嘴驱动部65对用于调整冷却喷嘴16的位置的喷嘴位置调整机构16b进行驱动。在形成周期裂纹时,基于在存储部53设定的点间距离来调整喷嘴16的位置。再有,基于点间距离和扫描速度来决定从射束点HS通过起至冷却点CS通过为止的时间(称为加热/冷却间时间)。加热/冷却间时间越长,裂纹的深度变得越深。
在上述各驱动部之外,摄影机驱动部66驱动摄影机20,来放映定位标记。根据放映的定位标记,进行基板G的定位。
此外,刀具驱动部67对刀轮18进行驱动。由此在基板G形成初始龟裂。
接着,针对形成周期裂纹时的控制信号具体地进行说明。为了形成周期裂纹,生成使存储部53中存储的控制参数的至少任何的一个周期地变化的控制信号。以下,按控制参数的每一个进行说明。
(1)冷却介质喷射量
在是使冷却介质喷射量周期变化,将其它的控制参数维持为固定的控制信号的情况下,在冷却介质喷射量少的部分中裂纹的深度变浅,在冷却介质喷射量多的部分中裂纹的深度变深。即,在被较多地喷射冷却介质而被较强地冷却的部分中,在基板厚度方向的温度梯度(温度差)变大,该部分的应力差变大,裂纹较深地进展。
(2)扫描速度
在是使基板上的射束点(以及冷却点)的扫描速度周期变化,将其它的控制参数维持为固定的控制信号的情况下,在扫描速度快的部分中裂纹的深度变浅,在扫描速度慢的部分中裂纹的深度变深。即,在扫描速度慢的部分中进入的热量增加而被较强地加热,该部分的应力差变大,裂纹较深地进展。
(3)射束点和冷却点之间的距离(点间距离)
在是使点间距离周期变化,将其它的控制参数维持为固定(射束点的扫描速度也固定)的控制信号的情况下,在缩短点间距离而缩短加热/冷却间时间(从射束点HS通过起至冷却点CS通过为止的时间)的部分中,裂纹的深度变浅,在加长点间距离而加长加热/冷却间时间的部分中,裂纹的深度变深。即,在加长点间距离的部分中的裂纹形成时的压缩应力区域(即裂纹进展被限制的区域)变深,裂纹较深地进展。
(4)激光照射强度(输出)
在是使激光照射强度(输出)周期变化,将其它的控制参数维持为固定的控制信号的情况下,在激光束的照射强度弱的部分中裂纹的深度变浅,在照射强度强的部分中裂纹的深度变深。即,在照射强度强的部分中进入的热量增加而被较强地加热,该部分的应力差变大,裂纹较深地进展。
(5)激光脉冲间隔
在使激光脉冲间隔周期变化,将其它的控制参数维持为固定的情况下,在激光的脉冲间隔长的部分中裂纹的深度变浅,在脉冲间隔短的部分中裂纹的深度变深。即,在脉冲间隔短的部分中进入的热量增加而被较强地加热,该部分的应力差变大,裂纹较深地进展。
(6)射束点形状
在激光划片加工中,以使椭圆形状等的射束点的长轴方向与截断预定线(划片预定线)一致的方式进行射束点的扫描。在使这时的长轴长度周期变化、使其它的控制参数为固定的情况下,有如下倾向:在长轴长度短的部分中每单位面积的热量变多,裂纹的深度变深,在长轴长度长的部分中每单位面积的热量变少,裂纹的深度变浅。
此外,针对上述的(1)到(6)的控制参数,也可以使多个控制参数同时周期变化。例如,也可以使冷却介质喷射量和激光照射强度同时变化而增大在基板中产生的温度差。
接着对划片工作进行说明。在上述的激光划片装置LS中,与现有技术中的划片工作相比,不同点在于通过控制参数的一部分周期地变化的控制信号使驱动部工作,除此之外相同。
即,在截断预定线的端部,通过刀轮18形成初始龟裂TR,接着使射束点HS和冷却点CS沿着截断预定线扫描。这时,通过控制参数的一部分周期地进行变化的控制信号,对各驱动部进行控制。由此,在基板G形成周期裂纹。
图4是表示在一边使控制参数周期地变化一边进行激光划片加工时在基板G形成的周期裂纹的示意图,图4(a)是基板G的立体图,图4(b)是A-A’剖面图,图4(c)是B-B’剖面图,图4(d)是C-C’剖面图。
通过从初始龟裂起直线状地使射束点HS和冷却点CS扫描,从而如图4(a)所示那样形成裂纹Cr,在基板表面形成直线状的划片线SL。
这时,如图4(a)(b)所示,在板厚度方向上进展的裂纹Cr的前端部分成为与控制参数变动的周期相同周期的波形W,形成周期裂纹。
形成的周期裂纹的波长对应于控制参数的变动周期(即波长)进行变化。如果使周期裂纹的波长为适合的波长的话,在使用后述的折断装置对基板G施加弯曲扭矩时,弯曲扭矩(折断压)集中于周期裂纹的波峰部(山部分),因此即使施加的弯曲扭矩较小也能容易地截断。
弯曲扭矩(折断压)容易集中于周期裂纹的波峰(山部分)的周期裂纹的波长,在玻璃那样的基板的条件下,根据经验已判明是10mm~200mm。因此,以成为该波长范围的方式,以与扫描速度的关系来调整控制参数的周期。
此外,如果使周期裂纹的最大深度和最小深度的深度的差成为基板的板厚度的1%~5%的话,周期裂纹的山和谷的波峰部分显著地显现,在折断装置中容易集中地施加弯曲力矩。
根据基板G的板厚度,例如在基板的板厚度为0.5mm~1mm左右的情况下,是5μm~50μm的范围即可。
再有,在形成的周期裂纹的前端(最深部),如图4(c)(d)所示,在裂纹形成时由于在基板内产生的压缩应力区域的影响而进展停止,结果通常变为板厚度的10%~40%的深度,在此以上不进展。
接着对折断装置进行说明。图5(a)是在作为本发明的一个实施方式的脆性基板的截断方法中使用的折断装置的概略结构图。对于图1相同的结构赋予相同的附图标记,省略一部分说明。
在这里,为了说明的方便,使用空间坐标(x,y,z),将与折断装置10的设置底面平行的工作台基准面作为(x,y,z0),将与设置底面铅直的方向作为z轴,将基板G的截断方向(折断方向)作为y轴。折断装置BM具有:滑动工作台23a,能够在-x轴方向上滑动;倾动工作台23b,能够以与y轴平行的旋转轴为中心进行倾动,并且能够在+x轴方向上进行滑动调整。
图5b是表示折断装置BM的左侧单元BM(A)和右侧单元BM(B)分离后的状态的立体图。当折断装置BM整体被安装在图5a的架台1时,左侧单元BM(A)指的是在图5a所示的基板G中在划片线LS的左侧(-x轴方向)设置的机构部,右侧单元BM(B)指的是在基板G的划片线LS的右侧(+x轴方向)设置的机构部。
此外,为了对要截断的基板G进行载置并保持,第一制品工作台24a固定于滑动工作台23a,第二制品工作台24b固定于倾动工作台23b。此外在第一制品工作台24a的上部安装有第一制品夹紧单元25a,在第二制品工作台24b的上部安装有第二制品夹紧单元25b。使基板G的划片线SL与y轴平行,以划片线SL为中心将基板的-x轴侧(左侧)的区域称为基板左部GL,将基板的+x轴侧(右侧)的区域称为基板右部GR。第一制品夹紧单元25a将基板左部GL的右端部牢固地按压而固定基板,第二制品夹紧单元25b将基板右部GR的左端部牢固地按压而固定基板。
在左侧单元BM(A)设置有滑动机构26。滑动机构26使滑动工作台23a在-x轴方向上施力,设置赋予作用力的弹性构件例如气缸、弹簧等。在此之外在滑动机构26设置有限制滑动范围的制动器(stopper)、或限制滑动速度的阻尼器等(未图示)。
右侧单元BM(B)通过作为支柱的一对水平保持块上部27a和一对水平保持块27b而被保持。水平保持块下部27b被固定在架台1,水平保持块上部27a转动自由地保持倾动工作台23b。在水平保持块上部27a和水平保持块下部27b之间设置有未图示的滑动单元,水平保持块上部27a能够在x轴方向上滑动调整。而且在+y轴侧、和-y轴侧的水平保持块上部27a设置有倾动轴28,倾动工作台23b、第二制品工作台24b、和第二制品夹紧单元25b将倾动轴28作为旋转轴以能够倾斜的方式被保持。倾动轴28例如在水平块上部27a设置有轴承室,被压入该轴承室中的球轴承保持。在这里将水平保持块上部27a和倾动轴28称为倾动机构。
第一制品夹紧单元25a对基板左部GL进行固定,使剪断应力和弯曲应力集中于基板的划片线SL。在第一制品夹紧单元25a设置有对基板G的划片线SL附近进行按压的第一夹条29a。该第一夹条29a的前端位于第一制品工作台24a的右侧边缘,能在z轴方向上微动。同样地第二制品夹紧单元25b对基板右部GR进行固定,使剪断应力和弯曲应力集中于基板的划片线SL。在第二制品夹紧单元25b设置有对基板G的划片线SL附近进行按压的第二夹条29b。第二夹条29b的前端位于第二制品工作台24b的左侧边缘,能在z轴方向上微动。
作为基板G的保持方法,能够通过真空吸附等其它单元而固定到制品工作台。在基板是玻璃,在其表面成膜有树脂的情况下,也能够通过静电吸附进行固定。
接着针对倾动工作台23b的倾动机构进行说明。如图5a、b所示,水平保持块上部27a的倾动轴28,将其作为旋转轴,除了水平保持块下部27b,能够使右侧单元BM(B)整体在图6a中的CW方向或CCW方向转动。图6a是表示倾动轴28的安装位置的折断装置的主要部剖面图。为了经由倾动机构使倾动工作台23b转动,设置转动控制部30。转动控制部30可以使用电动机的旋转力或液压缸(fluid cylinder)使倾动工作台23b仅转动规定角,也可以经由臂(arm)或链(link)手动地使倾动工作台23b转动。此外在倾动工作台23b开始转动的同时,向+x轴方向移动。
在折断装置的初始设定中,第一制品工作台24a和第二制品工作台24b以相对于1枚基板G具有同一载置面的方式进行定位。倾动轴28从载置于工作台的基板G的上表面和下表面观察,以来到中央位置的方式来调整高度。
将基板G的厚度作为2d0。第一制品工作台24a的载置面变为(x,y,-d0),倾动轴28的位置变为(0,y,-d0~+d0)。倾动轴28的位置能够对应于基板G的厚度或材料进行调整。此外当将第一制品工作台24a的右边缘、和第二制品工作台24b的左边缘的间隔作为2g时,优选第一夹条29a的相对于基板G的按压位置、与第二夹条29b的相对于基板G的按压位置的间隔与2g是同等程度。再有,优选倾动轴28与基板G的划片线SL平行,位于基板厚度范围内。
图6(b)是将划片线SL作为中心的折断装置的部分扩大剖面图。在这里,使用实线表示基板G的截断后的位置。将倾动轴28的位置(x,y,z)作为(0,y,0)。在切割后的基板右部GR中,将划片线SL的终点作为PR。此外,将基板右部GR与第二制品工作台24b的左边缘相接的线的终点作为PR’。再有,在基板G被分割切断之前,PR与PL(分割后的基板左部GL中的划片线SL的终点)一致。
如图6(b)所示,当使第二制品工作台24b在CCW方向上仅倾斜角度θ时,点PR’的位置从(0,y,0)移动至(x2,y,z2)。在这里各坐标值如下。
x1=0
z1=-d0
x2=d0sinθ
z2=d0(1-cosθ)-d0
通过第二夹条29b的按压力,当假设基板右部GR的点PR’(x2,y,z2)的部分变为相对于第二制品工作台24b的不动点时,从上述不动点PR’对位于基板右部GR的点PR的折断部分施加剪断力和拉伸力(弯曲力矩),基板被截断。在基板G切断时,通过滑动机构26对基板左部GL作用-x轴方向的作用力,此外在倾动工作台23b开始转动的同时向+x轴方向移动,并且作为基板左部GL的截断面的右边缘部向-x轴方向后退,与基板右部GR的左边缘部不再接触。因此不对玻璃基板的截断面附加伤痕,得到平滑的截断面。
当计算该情况下的水平移动量x2-x1时,在θ=3°的情况下,变为0.039mm。
在划片线SL被左右分割的基板GR、GL通过从基板G解除第一夹条29a、第二夹条29b,能够将基板GR、GL从制品工作台取下。在将在x轴方向上成为带状的1枚基板分割为许多个的情况下,分别在基板G的规定处所设置划片线SL。然后以规定间距将基板G在x方向上输送,设置制品夹紧单元25a、25b,每次使倾动工作台23b倾斜。通过反复这样的操作,能够从1枚母基板制造多枚基板。
当第二制品工作台倾斜时,以基板的断面将划片线形成位置作为中心而形成V字的方式施加弯曲力矩(弯曲应力)。然后,在以形成V字的方式施加弯曲力矩的情况下,裂纹从基板下表面(与制品工作台相接的面)扩展,因此弯曲力矩集中于更接近于下表面侧的裂纹前端部分(周期裂纹的山峰)。这时,在周期裂纹的谷峰中,裂纹前端相对于纸面在前后部分中仅较浅地进展,因此开始截断需要大的弯曲力矩。相对于此,在周期裂纹的山峰中,裂纹前端相对于纸面在前后部分中更深地进展,因此开始截断不需要大的弯曲力矩。因此,周期裂纹的山峰成为起点,容易进行截断。
(第二实施方式)
接着,作为本发明的第二实施方式,针对利用激光烧蚀加工的截断方法进行说明。在这里以截断1枚蓝宝石基板的情况为例进行说明。在该截断方法中,使用沿着截断预定线形成周期槽的激光烧蚀装置,和沿着形成的周期槽施加弯曲力矩(折断压)的折断装置。其中,折断装置与在第一实施方式中说明的折断装置相同,因此省略说明。
针对激光烧蚀装置进行说明。图7是在作为本发明的一个实施方式的脆性基板的截断方法中使用的激光烧蚀装置的结构图,图8是其控制系统的框图。再有,对于与图1、图2的激光划片装置LS相同的结构部分赋予相同的附图标记,省略一部分说明。在该激光烧蚀装置LA中,与激光划片装置相比,使用容易使基板熔融的短波长的激光。此外,因为不一定需要加热后的强制的冷却,所以不使用冷却机构。
针对激光烧蚀装置LA的整体结构进行说明。关于用于使蓝宝石基板G的位置在XY方向和旋转方向上移动的滑动工作台2、台座7、旋转工作台12,与激光划片装置LS相同。
在旋转工作台12的上方,在安装框架15固定有:激光器35,将激光束(原来的激光束)以预先设定的输出和脉冲间隔进行振荡;和光学系统调整机构36,对原来激光束进行聚光并在玻璃基板G的表面上或表面附近形成射束点HS(图8)。
激光35为了以基板材料熔融的方式以熔融温度以上进行加热,使用比较短的波长的激光,例如使用UV激光。
图9是表示光学系统调整机构36的内部结构的图。沿着激光束的光路L设置凸透镜36a,能够利用由电动机(未图示)驱动的透镜位置调整机构36b进行位置调整。通过改变该凸透镜36a的焦点位置,决定射束点HS的形状,并且调整在熔融基板时的深度位置。
接着,对控制系统进行说明。如图8所示,激光烧蚀装置LA的控制系统构成为包括:控制部50;输入部51;显示部52;存储部55;以及在控制部50的控制下被驱动的工作台驱动部61、激光器驱动部62、摄影机驱动部66、光学系统驱动部68等各驱动部。
在存储部55中,作为控制参数,预先存储有基板的扫描速度、激光束的焦点深度、激光照射强度(激光器输出)、激光脉冲间隔。这些控制参数通过输入部51、和在显示部52中显示的输入画面,而能够被适宜地设定。
然后,控制部50基于存储于存储部55的上述控制参数,生成用于形成周期槽的控制信号。即,通过产生使控制参数的至少任何的一个周期地变化的控制信号,进行使沿着截断预定线周期地变化的熔融状态在基板G中产生的控制。关于具体的控制在后面叙述。生成的控制信号被分别发送至对应的驱动部,执行控制工作。
针对各驱动部进行说明。工作台驱动部61对用于进行滑动工作台2和台座7、旋转工作台12的位置决定的电动机(电动机9等)进行驱动。在形成周期槽时,基于在存储部55设定的扫描速度,进行向台座7的X方向的扫描。
激光器驱动部62从激光器35照射激光束。在形成周期槽时,基于在存储部55设定的激光照射强度(输出)、激光脉冲间隔来照射激光束。
光学系统驱动部63对光学系统调整机构36的透镜位置调整机构36b进行驱动。在形成周期槽时,基于在存储部55设定的焦点深度来调整激光束的焦点位置。
接着,针对形成周期槽时的控制信号具体地进行说明。为了形成周期槽,生成使上述控制参数的至少一个周期地变化的控制信号。以下,按控制参数的每一个进行说明。
(2)扫描速度
在是使扫描速度周期变化,将其它的条件维持为固定的控制信号的情况下,在扫描速度快的部分中槽的深度变浅,在慢的部分中槽的深度变深。即,在扫描速度慢的部分中进入的热量增加而被较强地被熔融,该部分的槽较深地形成。
(3)焦点深度
在是使激光束的焦点深度周期变化、将其它条件维持为固定(扫描速度也固定)的控制信号的情况下,在使焦点深度为基板表面或较浅的位置的部分中,槽深度变浅,在使焦点深度为较深的位置的部分中,槽深度变深。即,在使焦点深度较深的部分中,到较深处被较强地熔融,槽较深地进展。
(4)激光照射强度
在是使激光照射强度周期变化,将其它条件维持为固定的控制信号的情况下,在激光束的照射强度弱的部分中槽深度变浅,在照射强度强的部分中槽深度变深。即,在照射强度强的部分中进入的热量增加而被较强地熔融,该部分的槽较深地形成。
(5)激光脉冲间隔
在使激光的脉冲间隔周期变化,将其它的条件维持为固定的情况下,在激光的脉冲间隔长的部分中槽深度变浅,在脉冲间隔短的部分中槽深度变深。即,在脉冲间隔短的部分中进入的热量增加而被较强地熔融,该部分的槽较深地形成。
此外,针对上述的(1)到(5)的控制参数,也可以使多个控制参数同时地周期变化。例如,也可以使扫描速度和焦点深度同时变化。
接着对烧蚀工作进行说明。在上述的激光烧蚀装置LA中,与现有技术中的烧蚀工作相比,不同之处在于利用控制参数的一部分周期地变化的控制信号使驱动部工作,除此之外相同。
即,沿着截断预定线,使射束点HS扫描,使基板G熔融。这时,利用控制参数的一部分周期地进行变化的控制信号,对各驱动部进行控制。由此,在基板G形成周期槽。
图10是表示在一边使控制参数周期地变化一边进行激光烧蚀加工时在基板G形成的周期槽的示意图,图10(a)是基板G的立体图,图10(b)是A-A’剖面图,图10(c)是B-B’剖面图,图10(d)是C-C’剖面图。
通过直线状地使射束点HS扫描,从而如图10(a)所示那样形成槽Gr,在基板表面形成直线状的划片线AL。
这时,如图10(a)(b)所示,在板厚度方向上进展的槽Gr的前端部分成为与控制参数变动的周期相同周期的波形W,形成周期槽。
形成的周期槽的波长对应于控制参数的变动周期(即波长)进行变化。如果使周期槽的波长为适合的波长的话,在使用折断装置BM对基板G施加弯曲扭矩时,弯曲扭矩(折断压)对周期槽的波峰部(山部分)集中施加,因此即使施加较小的弯曲扭矩也能容易且稳定地截断。
能够集中施加弯曲扭矩(折断压)的周期槽的波长,在蓝宝石那样的基板的条件下,根据经验已判明是1mm~10mm。因此,以成为该波长范围的方式,利用与扫描速度的关系来调整控制参数的周期。
此外,如果使周期槽的最大深度和最小深度的深度差成为基板的板厚度的1%~5%的话,周期槽的山和谷的波峰部分显著地显现,在折断装置中容易集中地施加弯曲力矩。
再有,输入形成的周期槽通过延长激光烧蚀的加工时间就能变深,但尽量缩短加工时间,在较浅的周期槽的状态下进行折断工作。即使在周期槽的深度较浅的情况下,通过集中地对周期槽的波峰部分施加弯曲扭矩,从而能够以较小的弯曲扭矩进行截断,并且能够减少在烧蚀加工中产生的基板表面的污染。
此外,在上述激光烧蚀加工中说明了形成槽Gr的情况,但根据基板材料的种类或加热条件,如图11所示,不仅形成槽Gr,还在槽Gr的底部形成裂纹Cr,存在波形W根据周期槽和周期裂纹而形成的情况。
该情况也与在图10中说明的形成了周期槽的情况同样地,如果尽量在浅的周期槽和周期裂纹的状态下进行折断工作的话,能够以比较小的弯曲力矩进行截断,并且能够降低在烧蚀加工中产生的基板表面的污染。
实施例
以下,对关于本发明的实施方式的具体例进行说明。
(实施例1)根据冷却介质喷射量的变动的周期裂纹的形成
对形成了初始龟裂TR的无碱玻璃基板(长300mm×宽300mm×厚0.7mm),扫描CO2激光(输出120W)而形成划片线,这时使冷却介质喷射量变动而形成周期裂纹。将射束点和冷却点的扫描速度作为150mm/秒,将冷却介质喷射量的变动周期(切换间隔)作为1秒,将冷却水量的设定以0.8cc/分、1cc/分、0.8cc/分的顺序切换。其结果如表1所示。
当将其它条件设定为固定时,在每单位时间的冷却水量多的位置(从端部起150mm)中较深地形成裂纹。浸透深度的变动幅度是13μm~15μm,是基板厚度(0.7mm)的1.8%~2.1%。
[表1]
Figure GPA00001126065400211
(实施例2)根据扫描速度的变动的周期裂纹的形成
对形成了初始龟裂TR的无碱玻璃基板(长300mm×宽300mm×厚0.7mm),扫描CO2激光(输出150W)而形成划片线,这时使扫描速度变动而形成周期裂纹。
使激光束和冷却点的扫描速度以220mm/秒和300mm/秒这两个速度变动。其结果如表2所示。
当使其它条件为固定而改变扫描速度时,在扫描速度慢的位置中形成深的裂纹。
[表2]
  扫描速度(mm/秒)   倾向   裂纹的深度(μm)
  300   浅裂纹   96
  220   深裂纹   129
(实施例3)根据激光照射强度(输出)的变动的周期裂纹的形成
对形成了初始龟裂TR的无碱玻璃基板(长300mm×宽300mm×厚0.7mm),使用CO2激光而形成划片线,这时使照射强度变动而形成周期裂纹。
使激光束和冷却点的扫描速度为220mm/秒并且固定,以150W和110W这两个输出使激光照射强度(输出)变动。其结果如表3所示。
当使其它条件为固定时,在照射强度(输出)大的位置中形成深的裂纹。
[表3]
  照射强度(W)   倾向   裂纹的深度(μm)
  110   浅裂纹   110
  150   深裂纹   129
(实施例4)根据光束形状的变动的周期裂纹的形成
对形成了初始龟裂TR的无碱玻璃基板(长300mm×宽300mm×厚0.7mm),使用CO2激光(输出150W)而形成划片线,这时使椭圆形状的射束点的长轴和短轴的长度变动而形成周期裂纹。
使激光束和冷却点的扫描速度为220mm/秒并且固定,使长轴和短轴以(40mm×1.5mm)和(27mm×1.9mm)这2个形状进行变动。其结果如表4所示。
当使其它条件为固定时,在射束点的长轴较长的位置中形成浅的裂纹。
[表4]
  长轴×短轴(mm)   倾向   裂纹的深度(μm)
  27×1.9   深裂纹   149
  40×1.5   浅裂纹   129
产业上的利用可能性
本发明能够在照射激光束而进行玻璃基板等的脆性材料基板的截断的方法中利用。

Claims (9)

1.一种脆性材料基板的截断方法,包括:沿着在脆性材料基板设定的截断预定线,使通过照射激光束而形成的射束点相对移动而以软化点以下的温度从基板表面侧对所述基板进行加热,接着使通过从喷嘴喷射冷却介质形成的冷却点以追随所述射束点的方式相对移动而冷却基板,由此形成裂纹的工序;以及沿着形成的裂纹施加弯曲力矩,由此进行分离的折断工序,该脆性材料基板的截断方法的特征在于,
在形成裂纹的工序中,通过沿着截断预定线使加热条件或/和冷却条件周期地变化,从而形成裂纹的最大深度停留在被基板内部的压缩应力区域限制的深度以内,并且裂纹的深度沿着截断预定线方向以所述加热条件或/和冷却条件的周期进行变化的周期裂纹,
在折断工序中,从基板背面侧对所述周期裂纹施加弯曲力矩。
2.根据权利要求1所述的脆性材料基板的截断方法,其中,形成裂纹的工序的加热条件或冷却条件使以下的至少任何一项周期地变化,即,(1)形成冷却点的冷却介质喷射量,(2)射束点的扫描速度,(3)从射束点通过起至冷却点到达为止的时间,(4)形成射束点的激光束的照射强度,(5)形成射束点的激光束的脉冲间隔,(6)射束点的形状。
3.根据权利要求1所述的脆性材料基板的截断方法,其中,所述周期裂纹的波长是10mm~200mm,周期裂纹的最大深度和最小深度的深度差是基板的板厚度的1%~5%。
4.根据权利要求1所述的脆性材料基板的截断方法,其中,脆性材料基板是玻璃基板。
5.一种脆性材料基板的截断方法,包括:沿着在脆性材料基板设定的截断预定线,使通过照射激光束而形成的射束点相对移动,以熔融温度以上的温度加热所述基板而形成槽的工序;以及通过沿着形成的槽施加弯曲力矩而进行分离的折断工序,该脆性材料基板的截断方法其特征在于,
在形成槽的工序中,通过使加热条件沿着截断预定线周期地变化,从而沿着截断预定线方向形成槽的深度以所述加热条件的周期进行变化的周期槽,
在折断工序中,从基板背面侧对所述周期槽施加弯曲力矩。
6.根据权利要求5所述的脆性材料基板的截断方法,其中,在形成槽的工序中,与周期槽一起在周期槽的底部形成周期裂纹,对周期槽和周期裂纹施加弯曲力矩。
7.根据权利要求5所述的脆性材料基板的截断方法,其中,形成槽的工序时的加热条件使以下至少任何的一项周期地变化,即,(1)激光束的扫描速度,(2)激光束的照射强度,(3)激光束的焦点深度,(4)激光束的脉冲间隔。
8.根据权利要求5所述的脆性材料基板的截断方法,其中,所述周期槽的波长是1mm~10mm,周期槽的最大深度和最小深度的深度差是基板的板厚度的1%~5%.
9.根据权利要求5所述的脆性材料基板的截断方法,其中,脆性材料基板是蓝宝石基板。
CN200880114171A 2007-11-02 2008-09-03 脆性材料基板的截断方法 Pending CN101842203A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007285808 2007-11-02
JP2007-285808 2007-11-02
PCT/JP2008/065860 WO2009057381A1 (ja) 2007-11-02 2008-09-03 脆性材料基板の分断方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101842203A true CN101842203A (zh) 2010-09-22

Family

ID=40590783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880114171A Pending CN101842203A (zh) 2007-11-02 2008-09-03 脆性材料基板的截断方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5216017B2 (zh)
KR (1) KR101190173B1 (zh)
CN (1) CN101842203A (zh)
TW (1) TWI466749B (zh)
WO (1) WO2009057381A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102280238A (zh) * 2011-05-19 2011-12-14 广东风华高新科技股份有限公司 一种片式元器件的制造方法
CN103212785A (zh) * 2012-01-20 2013-07-24 豪晶科技股份有限公司 激光加工方法及其所形成的加工件
CN105314838A (zh) * 2014-07-14 2016-02-10 三星钻石工业股份有限公司 基板切断装置及方法
CN107206626A (zh) * 2015-01-15 2017-09-26 西尔特克特拉有限责任公司 不平坦的晶片和用于制造不平坦的晶片的方法
CN109422456A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 三星钻石工业股份有限公司 脆性材料基板的倾斜型断开装置及断开方法
CN112620965A (zh) * 2019-10-08 2021-04-09 台湾丽驰科技股份有限公司 一种双雷射加工机及其加工方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5379073B2 (ja) * 2009-06-09 2013-12-25 三星ダイヤモンド工業株式会社 冷却ノズル及びそれを用いた冷却方法並びに脆性材料基板の割断方法
JP5478957B2 (ja) * 2009-06-30 2014-04-23 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板の割断方法
JP5194076B2 (ja) * 2010-08-27 2013-05-08 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザ割断装置
KR101609657B1 (ko) * 2011-04-06 2016-04-06 마우저-베르케 오베른도르프 마쉬넨바우 게엠베하 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법, 작업물 및 레이저 유닛
JP5510486B2 (ja) * 2012-03-23 2014-06-04 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザー加工方法、被加工物の分割方法およびレーザー加工装置
JP6260168B2 (ja) * 2013-09-25 2018-01-17 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板の加工方法および加工装置
JP2015062927A (ja) * 2013-09-25 2015-04-09 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板の加工方法および加工装置
WO2015063370A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Ledil Oy Light guide with grooves for dividing by bending
TWI609754B (zh) * 2015-09-29 2018-01-01 三星鑽石工業股份有限公司 脆性基板之分斷方法
CN117123940B (zh) * 2023-10-23 2023-12-22 雄县路成纸塑包装有限公司 一种防静电塑料的激光切割装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002316829A (ja) * 2001-04-17 2002-10-31 Seiko Epson Corp ガラス基板の切断方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器、およびスクライブ溝形成装置
JP3792639B2 (ja) * 2002-11-08 2006-07-05 株式会社日本エミック 切断装置
JP2004179556A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Kyocera Corp セラミック基板とその溝部形成方法及びこれに用いるレーザー加工装置
JP2004223796A (ja) * 2003-01-21 2004-08-12 Kyoto Seisakusho Co Ltd 脆性材料の割断加工方法
CN1758993B (zh) * 2003-01-29 2012-03-21 三星宝石工业株式会社 基板切割设备和基板切割方法
KR101193874B1 (ko) * 2004-07-30 2012-10-26 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 기판의 수직크랙 형성방법 및 수직크랙 형성장치
JP2006131443A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Shibuya Kogyo Co Ltd 脆性材料の割断方法とその装置
JP4256840B2 (ja) * 2004-12-24 2009-04-22 株式会社日本製鋼所 レーザ切断方法及びその装置
WO2006073098A1 (ja) * 2005-01-05 2006-07-13 Thk Co., Ltd. ワークのブレイク方法及び装置、スクライブ及びブレイク方法、並びにブレイク機能付きスクライブ装置
JP2006248075A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Tohoku Pioneer Corp レーザ光を用いた基板の加工方法および加工装置
KR100693934B1 (ko) * 2006-03-24 2007-03-12 케이 이엔지(주) 벤딩부가 장착된 유리절단 장치 및 이를 이용한 유리의절단방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102280238A (zh) * 2011-05-19 2011-12-14 广东风华高新科技股份有限公司 一种片式元器件的制造方法
CN102280238B (zh) * 2011-05-19 2015-02-25 广东风华高新科技股份有限公司 一种片式元器件的制造方法
CN103212785A (zh) * 2012-01-20 2013-07-24 豪晶科技股份有限公司 激光加工方法及其所形成的加工件
CN105314838A (zh) * 2014-07-14 2016-02-10 三星钻石工业股份有限公司 基板切断装置及方法
CN105314838B (zh) * 2014-07-14 2020-02-14 三星钻石工业股份有限公司 基板切断装置及方法
CN107206626A (zh) * 2015-01-15 2017-09-26 西尔特克特拉有限责任公司 不平坦的晶片和用于制造不平坦的晶片的方法
US11786995B2 (en) 2015-01-15 2023-10-17 Siltectra Gmbh Nonplanar wafer and method for producing a nonplanar wafer
CN109422456A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 三星钻石工业股份有限公司 脆性材料基板的倾斜型断开装置及断开方法
CN112620965A (zh) * 2019-10-08 2021-04-09 台湾丽驰科技股份有限公司 一种双雷射加工机及其加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009057381A1 (ja) 2011-03-10
JP5216017B2 (ja) 2013-06-19
KR101190173B1 (ko) 2012-10-12
WO2009057381A1 (ja) 2009-05-07
KR20100077005A (ko) 2010-07-06
TWI466749B (zh) 2015-01-01
TW200920534A (en) 2009-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101842203A (zh) 脆性材料基板的截断方法
TWI394628B (zh) The splitting device and segmentation method of brittle material substrate
CN100475419C (zh) 裂痕形成方法及裂痕形成装置
US6541730B2 (en) Method and apparatus for cutting a non-metal substrate by using a laser beam
US7772522B2 (en) Method for scribing substrate of brittle material and scriber
KR101135436B1 (ko) 취성재료기판의 가공방법
CN101087678A (zh) 脆性材料基板的截断方法及基板截断系统
CN101878088A (zh) 激光加工装置
JP4080484B2 (ja) 脆性材料基板のスクライブ方法およびスクライブ装置
KR101306673B1 (ko) 모따기 가공 장치
JPWO2009128316A1 (ja) 脆性材料基板の加工方法
KR100647454B1 (ko) 취성재료 기판의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법
KR20040010588A (ko) 취성재료 기판의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법
KR100583889B1 (ko) 취성재료기판의 스크라이브 장치
CN102343629A (zh) 脆性材料的切割装置及切割方法
CN1328194C (zh) 切割装置
KR100551527B1 (ko) 취성재료기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치
KR101442067B1 (ko) 취성 재료 기판의 할단 방법
JP2005212473A (ja) スクライブ装置およびこの装置を用いたスクライブ方法
JP2010173316A (ja) スクライブ加工装置及びスクライブ加工方法
CN1704213A (zh) 具双喷嘴的脆性工件切割设备
KR100408534B1 (ko) 비금속 재료의 절단방법 및 절단장치
KR200415435Y1 (ko) 직립형 lcd 기판용 유리판절단장치
JP2013087000A (ja) レーザスクライブ装置
KR20020087533A (ko) 레이저 응용 기판 절단 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20100922