CN102786214A - 脆性材料基板加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脆性材料基板加工方法，其在线膨胀系数较大的脆性材料基板上形成网格状的刻划槽，在进行分割时，减少分割不良情况。该加工方法是用于沿着网格状的分割预定线向脆性材料基板照射脉冲激光而分割脆性材料基板加工方法，包括第1工序、第2工序、第3工序。在第1工序中，沿着在第1方向延伸的分割预定线扫描脉冲激光，在基板正面形成第1刻划槽。在第2工序中，沿着在与第1方向垂直的第2方向延伸的分割预定线，以使脉冲激光不重叠而脉冲激光对基板的加工痕重叠的方式照射脉冲激光，在基板正面形成第2刻划槽。在第3工序中，按压各刻划槽的两侧，沿着各刻划槽分割基板。

Description

脆性材料基板加工方法
技术领域
本发明涉及脆性材料基板加工方法，尤其涉及用于沿着网格状的分割预定线向脆性材料基板照射脉冲激光而分割脆性材料基板的脆性材料基板加工方法。
背景技术
作为对用于液晶显示器等的玻璃进行加工的方法，例如存在专利文献1所示的方法。该专利文献1所示的方法采用紫外线区域作为脉冲激光，使脉冲激光相对移动并进行照射，以使得在各照射部位处的脉冲数合计为2667～8000脉冲数的范围内，将刻划槽形成为玻璃厚度的1.8～6.3%的深度。
还示出了使用该专利文献1所示的方法分割玻璃，从而即使在形成交叉的刻划槽的情况下也不需要复杂的作业。
专利文献1：日本特开2005-314127号公报
最近，用于触摸面板等的玻璃大多使用线膨胀系数大于无碱玻璃的玻璃。在对这种玻璃形成网格状的刻划槽（交叉刻划）进行分割的情况下，使用现有方法会产生缺陷而无法进行良好的分割。具体而言，在第1方向上形成第1刻划槽，此后在与第1方向垂直的第2方向上形成第2刻划槽，这种情况下，在形成第2刻划槽时热本应会传递到周围，然而第1刻划槽阻隔了热的传递，尤其在第1刻划槽与第2刻划槽的交点部分残留较大的内部应力。由于该热影响，随着时间经过会产生缺陷，在分割时在端面产生飞边和缺损。
发明内容
本发明的课题在于在线膨胀系数较大的脆性材料基板形成网格状刻划槽并进行分割时，减少分割的不良情况。
本发明第一方面涉及的用于沿着网格状的分割预定线向脆性材料基板照射脉冲激光而分割脆性材料基板的脆性材料基板加工方法包括第1工序、第2工序和第3工序。在第1工序中，沿着在第1方向上延伸的分割预定线扫描脉冲激光，在基板正面形成第1刻划槽。在第2工序中，在第1刻划槽形成之后，沿着在与第1方向垂直的第2方向上延伸的分割预定线，以使脉冲激光不重叠而脉冲激光对基板的加工痕重叠的方式照射脉冲激光，在基板正面形成第2刻划槽。在第3工序中，按压各刻划槽的两侧，沿着各刻划槽分割基板。
其中，首先沿着在第1方向上延伸的分割预定线扫描脉冲激光，在基板正面形成第1刻划槽。接着，沿着在第2方向上延伸的分割预定线，以使得脉冲激光不重叠而脉冲激光对基板的加工痕重叠的方式照射脉冲激光，形成第2刻划槽。如上这样形成了各刻划槽之后，按压各刻划槽的两侧分割基板。
在以上的加工方法中，相比现有加工方法的使脉冲激光重叠形成刻划槽的情况，能够抑制对基板的热影响。因此在基板分割后经过了一定时间时也不易产生缺陷。即，能够减少分割不良情况。
本发明第二方面涉及的脆性材料基板加工方法是在第一方面的加工方法中，在第1工序中，沿着分割预定线，以使脉冲激光不重叠而脉冲激光对基板的加工痕重叠的方式照射脉冲激光。
其中，不仅在第2刻划槽的形成时，而且在第1刻划槽的形成时也以使脉冲激光不重叠而脉冲激光对基板的加工痕重叠的方式照射脉冲激光。因此，能进一步抑制对基板的热影响，进一步减少分割不良情况。
本发明第三方面涉及的脆性材料基板加工方法是在第一或第二方面的加工方法中，脆性材料基板是线膨胀系数大于无碱玻璃的玻璃材料基板。
对于线膨胀系数较大的玻璃材料基板而言，产生热影响导致的缺损和裂纹等缺陷的可能性较大，因此将本发明应用于此种玻璃基板能有效抑制分割不良情况。
本发明第四方面涉及的脆性材料基板加工方法是在第一至第三方面的任一加工方法的基础上，在第2工序中，脉冲激光的重叠率被设定为-47%以上且-97%以下，并且激光强度被设定为3.1×1010[W/cm2]以上且5.1×1010[W/cm2]以下。
根据如上的本发明，尤其在线膨胀系数较大的脆性材料基板形成网格状的刻划槽并进行分割时能够减少分割不良情况。
附图说明
图1是用于实施本发明一个实施方式的加工方法的激光加工装置的概要构成图。
图2是表示交叉刻划的实验例1的刻划槽和分割结果的加工样本的照片。
符号说明
1玻璃基板
具体实施方式
【加工对象】
本发明的一个实施方式的加工方法主要应用于针对线膨胀系数大于无碱玻璃的D263（SCHOTT制）等的玻璃形成交叉的刻划槽（交叉刻划）的情况。
【激光加工装置】
图1示出用于实施本发明一个实施方式的加工方法的激光加工装置5的概要构成。激光加工装置5具有：包含激光光线振荡器6a和激光控制部6b的激光光线振荡单元6、具有用于将激光引导至既定方向的多个反射镜的传输光学系统7、用于使来自传输光学系统7的激光会聚的会聚透镜8。从激光光线振荡单元6射出控制了光束强度等照射条件的脉冲激光（以下简称为激光）。并且，玻璃基板1放置于工作台9。工作台9由驱动控制部20进行驱动控制，能够在水平面内移动。即，放置于工作台9的玻璃基板1与从会聚透镜8照射的激光光线能够在水平面内相对移动。另外，激光与放置有玻璃基板1的工作台9能够在上下方向上相对移动。由加工控制部21控制激光控制部6b和驱动控制部20。
加工控制部21由微型计算机构成，对激光控制部6b和驱动控制部20进行控制，执行如下处理。
（1）将调整了光束强度的激光照射到玻璃基板1，并且沿着在第1方向和与第1方向垂直的第2方向上延伸的分割预定线进行扫描，形成沿着分割预定线的交叉的刻划槽。即，进行交叉刻划。
（2）在形成刻划槽时，以使脉冲激光不重叠而脉冲激光的加工痕重叠的方式设定激光的照射条件。
【激光加工方法】
在分割玻璃基板的情况下，首先使用激光加工装置5沿着各分割预定线形成刻划槽。此时，如上所述，以使脉冲激光不重叠而脉冲激光的加工痕重叠的方式照射激光。
然后，对刻划槽的两侧施加压力。由此使得基板沿着刻划槽被分割。
【实验例】
图2以D263作为加工对象基板的例子，示出形成网格状的刻划槽（交叉刻划）进行分割的情况。
实验例1
<激光条件>
波长：266nm
脉冲宽度：18ns
会聚直径（在基板上表面的直径）：3.4μm
重复频率：60kHz
强度3.08×1010W/cm2
扫描速度：300mm/s——重叠率：-47.3%
焦点位置：基板上表面
扫描次数：1次
<基板>
种类：D263（SCHOTT制）
厚度：0.3mm
并且“重叠率”是基于下式算出的值。
重叠率（%）=（1-（扫描速度[mm/s]/（重复频率[Hz]×会聚直径[mm]）））
图2示出以上述条件加工后的结果。图2（a）放大示出了加工了刻划槽之后的基板上表面的情形。根据该图可知，脉冲激光的加工痕重叠。图2（b）放大示出从上方观察到的分割后的端面的情形。图2（c）示出分割后的分割面的情形。根据这些图2（b）、（c）能够确认到，分割后在刻划槽的交点部未产生飞边和缺损等缺陷。
实验例2
下面，表1示出改变了激光强度和重叠率的情况下的分割评价。在该表1中，示出了使激光强度在1.0～5.1×1010W/cm2的范围内发生改变，使重叠率在75.4%～-96.8%的范围内发生改变的情况下的分割质量的结果。并且，关于其他的激光条件和加工对象，都与实验例1相同。
【表1】
Figure BDA00001646087900051
○：可以分割（质量：良好）
×：分割不良（质量：产生缺损或裂纹）
根据以上的实验结果可知，在形成刻划槽时，将脉冲激光的重叠率设定为-47%以上且-97%以下，并且激光强度设定为3.1×1010[W/cm2]以上且5.1×1010[W/cm2]以下，从而能够以良好的分割质量进行交叉刻划。
【其他实施方式】
本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明范围的情况下进行各种变形和修改。
例如在上述实施方式中加工对象设为D263，然而同样也能应用于线膨胀系数较大的其他脆性材料基板。
产业上的可应用性
根据本发明的加工方法，尤其在线膨胀系数较大的脆性材料基板上形成网格状的刻划槽并进行分割时能够减少分割不良情况。

Claims (4)

1.一种用于沿着网格状的分割预定线向脆性材料基板照射脉冲激光而分割脆性材料基板的脆性材料基板加工方法，其中，该脆性材料基板的加工方法包括：
第1工序，沿着在第1方向上延伸的分割预定线扫描脉冲激光，在基板正面形成第1刻划槽；
第2工序，在形成上述第1刻划槽之后，沿着在与上述第1方向垂直的第2方向上延伸的分割预定线，以使脉冲激光不重叠而脉冲激光对基板的加工痕重叠的方式照射脉冲激光，在基板正面形成第2刻划槽；以及
第3工序，按压各上述刻划槽的两侧，沿着各上述刻划槽分割基板。
2.根据权利要求1所述的脆性材料基板加工方法，其中，
在上述第1工序中，沿着分割预定线，以使脉冲激光不重叠而脉冲激光对基板的加工痕重叠的方式照射脉冲激光。
3.根据权利要求1或2所述的脆性材料基板加工方法，其中，
上述脆性材料基板是与无碱玻璃相比线膨胀系数大的玻璃材料基板。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的脆性材料基板加工方法，其中，
在上述第2工序中，脉冲激光的重叠率被设定为-47%以上且-97%以下，并且激光强度被设定为3.1×1010[W/cm2]以上且5.1×1010[W/cm2]以下。
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