CN111230313A - 激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光加工装置，用于从基板的两侧同时进行加工，在该激光加工装置中防止激光返回到激光光源。一种激光加工装置(1)，用于从贴合基板(W)的两侧同时进行加工，并具备：单个的激光振荡器(15)、偏振分束器(37)、第一光学系统(5B)和第二光学系统(5C)。偏振分束器(37)使来自激光振荡器(15)的激光(L)分支为第一分支光(L1)和第二分支光(L2)。第一光学系统(5B)将第一分支光(L1)照射到基板(W)的第一面。第二光学系统(5C)将相对于基板(W)与第一分支光(L1)相同的偏振方向的第二分支光(L2)照射到基板(W)的第二面。第一光学系统(5B)具有第一1/4波长板(42)。第二光学系统(5C)具有第二1/4波长板(56)。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及激光加工装置，特别是涉及用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置。
背景技术
作为对玻璃基板进行划线加工的方法，已知有激光加工。在激光加工中，例如使用红外线皮秒激光。在这种情况下，已知如下方法：通过激光在平面方向断续地进行基于脉冲的内部加工来形成多个激光丝，从而形成划线(例如参照专利文献1)。
在专利文献1所示的技术中，聚焦激光束由脉冲构成，该脉冲具有为了在基板内做出丝而被选择的能量和脉冲持续时间。于是，通过沿平面方向排列形成多个丝而形成划线。
专利文献1：日本特表2013-536081号公报
在对象为贴合基板的情况下，最好同时断开两张基板的划线。贴合基板是指例如隔着密封件将形成有薄膜晶体管(TFT)的基板和形成有彩色滤光片(CF)的基板相贴合而得的母基板。通过断开该母基板而获得各个液晶面板。
进行上述加工的是激光加工装置，该激光加工装置分割从激光发生装置发出的激光，并且使它们同时照射到贴合基板的两面。
在上述构成中，将分割后的一方的激光的光学系统设为第一光学系统，将分割后的另一方的激光的光学系统设为第二光学系统。第一光学系统的激光在照射到没有贴合基板的位置的情况下、或者虽然照射到贴合基板但却通过的情况下，有可能通过第二光学系统而返回到激光发生装置。此外，第二光学系统的激光在照射到没有贴合基板的位置的情况下、或者虽然照射到贴合基板但却通过的情况下，有可能通过第一光学系统而返回到激光发生装置。如果发生上述情况，则激光发生装置会发生故障或激光振荡变得不稳定。
发明内容
本发明的目的在于，在用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置中防止激光返回到激光光源。
以下，作为用于解决技术问题的手段，对多种方式进行说明。这些方式能够根据需要任意组合。
本发明的一方面涉及的激光加工装置是用于从基板的两侧同时进行加工的装置，其具备：单个(单一)的激光光源、分支部、第一光学系统和第二光学系统。
分支部将来自激光光源的激光分支为第一分支光和第二分支光。
第一光学系统是将第一分支光照射到基板的第一面的光学系统，并具有第一1/4波长板。
第二光学系统是将相对于基板与第一分支光相同的偏振方向的第二分支光照射到基板的第二面的光学系统，并具有第二1/4波长板。
在该装置中，第一分支光在第一光学系统中通过第一1/4波长板而从线偏振光转换为圆偏振光并照射到基板的第一面。通过基板附近或通过基板后的第一分支光在第二光学系统中逆行，在第二光学系统中射入第二1/4波长板。在这种情况下，逆行的第一分支光由第二1/4波长板从圆偏振光转换为线偏振光，但成为与第二分支光相差90度的方向的偏振光，因此不会从分支部返回到激光光源。第二分支光在第二光学系统中通过第二1/4波长板而从线偏振光转换为圆偏振光并照射到基板的第二面。通过基板附近或通过基板后的第二分支光之后在第一光学系统中逆行，在第一光学系统中射入第一1/4波长板。在这种情况下，逆行的第二分支光被第一1/4波长板从圆偏振光转换为线偏振光，但成为与第一分支光相差90度的方向的偏振光，因此不会从分支部返回到激光光源。
因此，在用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置中，即使在不能使向基板照射的第一分支光和第二分支光的偏振方向成为彼此相差90度的方向的情况下，分支光也不会返回到激光光源。
分支部也可以是偏振分束器。
本发明中，在用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置中，防止激光返回到激光光源。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。
图2是划线形成工序中的基板的示意性剖面。
图3是划线形成工序中的基板的示意性俯视图。
具体实施方式
1.第一实施方式
(1)整体构成
利用图1，对激光加工装置1的整体构成进行说明。图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。
激光加工装置1是在贴合基板W(以下称为“基板W”)上形成划线的装置。基板W具有第一基板W1和第二基板W2。基板W例如是液晶玻璃基板。
如图2所示，第一基板W1和第二基板W2利用密封件30而贴合。第一基板W1具有外侧面25和内侧面26。第二基板W2具有外侧面27和内侧面28。在内侧面26和内侧面28之间配置有密封件30。
激光加工装置1具有激光装置3。激光装置3是产生激光的装置，该激光用于在基板W的第一基板W1上形成第一划线S1，在第二基板W2上形成第二划线S2。
激光装置3具有激光振荡器15(激光光源的一个例子)和激光控制部17。激光振荡器15例如振荡出波长340～1100nm间的规定波长的皮秒激光。激光控制部17能够控制激光振荡器15的驱动和激光功率。
激光加工装置1具有传输光学系统5。传输光学系统5具有：导出部5A、第一光学系统5B和第二光学系统5C。导出部5A是从激光振荡器15导出激光的部分。第一光学系统5B和第二光学系统5C是来自导出部5A的激光L分支而供第一分支光L1和第二分支光L2通过的部分。
导出部5A从激光振荡器15起依次具有：两个扩束器33、34和波长板35。扩束器33、34将出射激光的光束直径扩大为规定的直径，并且使其成为大致平行光。波长板35是1/2波长板，通过旋转而能调整后述的第一分支光L1和第二分支光L2的比率。
传输光学系统5具有偏振分束器37(分支部的一个例子)。偏振分束器37设置于导出部5A的末端。偏振分束器37将激光L分支为第一分支光L1和第二分支光L2。具体地说，第一分支光L1是s偏振光的反射光，第二分支光L2是p偏振光的透射光。偏振分束器37使第二分支光L2的偏振方向相对于第一分支光L1旋转规定角度。具体地说，第一分支光L1和第二分支光L2的偏振方向彼此相差90度。在本实施方式中，偏振分束器37是棱镜型，但也可以是平面型、楔形基板型。
第一光学系统5B从偏振分束器37起依次具有：第一镜41、第一1/4波长板42和第一聚光透镜43。第一镜41使来自偏振分束器37的与基板W的主面平行延伸的第一分支光L1偏转90度成为与基板W正交。第一1/4波长板42将线偏振光的第一分支光L1转换为圆偏振光的激光。通过以上方式，第一分支光L1通过第一聚光透镜43并射入基板W的第一基板W1。需要注意的是，第一镜41设定成不改变第一分支光L1的偏振方向。
第二光学系统5C从偏振分束器37起依次具有：第二镜51、第三镜52、第四镜53、第五镜54、第六镜55、第二1/4波长板56和第二聚光透镜57。
第二镜51使来自偏振分束器37的以与基板W的主面正交的方式延伸的第二分支光L2偏转90度成为与基板W的主面平行。第三镜52使来自第二镜51的第二分支光L2偏转90度成为与基板W正交。
第四镜53使来自第三镜52的第二分支光L2偏转90度成为与基板W的主面平行。第五镜54使来自第四镜53的第二分支光L2偏转45度。第六镜55使来自第五镜54的第二分支光L2的朝向偏转45度成为与基板W正交。需要注意的是，第六镜55使第二分支光L2的偏振方向相异90度。
第二1/4波长板56将线偏振光的第二分支光L2转换为圆偏振光的激光。
通过以上方式，第二分支光L2通过第二聚光透镜57并射入基板W的第二基板W2。
上述情况下，在朝向基板W的加工点的线偏振光的阶段，第一分支光L1和第二分支光L2的偏振方向相同。
激光加工装置1具有保持并驱动基板W的驱动装置7。具体地说，驱动装置7吸附基板W。驱动装置7通过驱动装置操作部13而进行移动。驱动装置操作部13使驱动装置7沿水平方向移动。
激光加工装置1具备控制部9。控制部9是具有处理器(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)和各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部9通过执行保存于存储部(与存储装置的存储区域的一部分或全部对应)的程序而进行各种控制动作。
控制部9也可以由单个的处理器构成，但为了进行各个控制也可以由独立的多个处理器构成。
控制部9能够控制激光控制部17和驱动装置操作部13。
虽然未图示，但控制部9与检测基板W的大小、形状和位置的传感器、用于检测各装置的状态的传感器和开关、以及信息输入装置连接。
(2)划线加工方法
利用图2和图3，对激光加工装置1的划线加工方法进行说明。图2是划线形成工序中的基板的示意性剖面。图3是划线形成工序中的基板的示意性俯视图。
(2-1)第一分支光照射步骤
通过从第一基板W1侧照射第一分支光L1而形成第一划线S1。具体地说，在第一基板W1内部沿光轴形成的多个第一加工痕21在平面方向(纸面正交方向)上连续形成。
在本实施方式中，在俯视观察第一划线S1的一处，多个第一加工痕21在厚度方向上同时形成。
(2-2)第二分支光照射步骤
通过从第二基板W2侧照射第二分支光L2而形成第二划线S2。具体地说，在第二基板W2内部沿光轴形成的多个第二加工痕23沿第一加工痕21在平面方向(纸面正交方向)上连续形成。
在本实施方式中，在俯视观察第二划线S2的一处，多个第二加工痕23在厚度方向上同时形成。
(2-3)第一分支光和第二分支光对基板W的照射条件
在基板W的俯视观察时，第一分支光L1和第二分支光L2同时照射到相同的位置。也就是说，两者的位置和时机没有偏移。
此外，第一分支光L1和第二分支光L2相对于基板W的主面垂直地进行照射。
(2-4)划线的俯视观察形状
如图3所示，第一划线S1和第二划线S2形成大致矩形的单元C的外周。单元C的角部为曲线形状。因此，优选如上所述第一分支光L1和第二分支光L2从两侧照射到相同位置的激光加工装置。
(2-5)逆行的分支光的处理
本实施方式中，在使用偏振分束器37的情况下，为了便于配置镜子，在基板W的加工点，第一分支光L1和第二分支光L2的偏振方向相同。以下，说明在上述结构中在相反侧的光学系统中逆行的第一分支光L1和第二分支光L2不返回到激光振荡器15的原理。
照射到没有基板的位置的第一分支光L1如果通过基板W的加工点，则在第二光学系统5C中逆行，由第二1/4波长板56转换为线偏振光。在这种情况下，逆行的第一分支光L1成为与加工用的第一分支光相差90°的方向的偏振光，因此即使返回到偏振分束器37也会被反射或通过。也就是说，逆行的第一分支光L1不会返回到激光振荡器15。上述动作在虽然照射到基板W但却通过的第一分支光L1的情况下也是相同的。
照射到没有基板W的位置的第二分支光L2如果通过基板W的加工点，则在第一光学系统5B中逆行，由第一1/4波长板42转换为线偏振光。在这种情况下，逆行的第二分支光成为与加工用的第二分支光相差90°的方向的偏振光，因此即使返回到偏振分束器37也会被反射或通过。也就是说，逆行的第二分支光不会返回到激光振荡器15。上述动作在虽然照射到基板W但却通过的第二分支光L2的情况下也是相同的。
2.其它实施方式
以上，对本发明的多个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变更。特别是本说明书中记载的多个实施例和变形例能够根据需要任意组合。
基板是玻璃、半导体晶片、陶瓷等脆性材料基板即可，没有特别限定。
光学系统的具体构成、光学部件的种类或数量没有特别限定。
工业实用性
本发明能够广泛应用于用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置。
附图标记说明
1：激光加工装置
3：激光装置
5：传输光学系统
5A：导出部
5B：第一光学系统
5C：第二光学系统
15：激光振荡器
37：偏振分束器
41：第一镜
42：第一1/4波长板
56：第二1/4波长板
W：贴合基板

Claims (2)

1.一种激光加工装置，用于从基板的两侧同时进行加工，所述激光加工装置具备：
单个的激光光源；
分支部，将来自所述激光光源的激光分支为第一分支光和第二分支光；
第一光学系统，是将所述第一分支光照射到所述基板的第一面的光学系统，所述第一光学系统具有第一1/4波长板；以及
第二光学系统，是将相对于所述基板与所述第一分支光相同的偏振方向的所述第二分支光照射到所述基板的第二面的光学系统，所述第二光学系统具有第二1/4波长板。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
所述分支部是偏振分束器。
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