JP2003230978A

JP2003230978A - 基板の加工方法

Info

Publication number: JP2003230978A
Application number: JP2002034854A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Yajima; 浩義矢島; Atsushi Ono; 敦小野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】加工補助体を透過または通過したレーザ光の
反射による加工部以外への照射を防止すると共に、穴加
工箇所が多い場合でも作業を効率良く行うことができ、
基板の可撓性に拠らずに加工補助体との着脱を容易にす
る基板の加工方法と、被加工基板上の分割予定線を予定
線通りに切断・分割できる基板の加工方法を提供する。【解決手段】被加工基板１を、伸縮性と粘着性を有す
る固定シート２を伸張させた状態で貼着し、被加工基板
１より大きい吹き抜け４あるいは凹部を有する載置台３
に、固定シート２は被加工基板１が載置台３の吹き抜け
４あるいは凹部内に位置するように貼着する基板の加工
方法と、レーザ光８の波長に対して吸収がある液体１０
と、レーザ光８の波長に対して透明である被加工基板１
とを用いて、予定線１１上に連続あるいは非連続な溝９
を被加工基板１に備え、溝９内部に液体１０を付着し
て、予定線１１上に沿ってレーザ光８を照射する基板の
加工方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光照射によ
る基板の加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光照射による基板加工の技
術には、穴を空けるものがある。レーザ光照射で基板に
穴を空ける技術は、例えば特開平２−５２１９０号公報
の『レーザビームによる穴加工方法』がある。図４は、
その公報で示されたレーザ加工装置を模式的に表す構成
図である。図４において、１０１は被加工基板、１０２
は加工補助体、１０３は載置台、１０４は空間部、１０
５はレンズ、１０６はレーザ光である。

【０００３】レーザ光１０６は、被加工基板１０１を加
工するレーザであり、レーザ発振器（図示しない）から
発振し、レンズ１０５に至るまでには、光量減衰器、偏
光方向変換器、複数のレンズからなるレーザ光サイズ変
換手段（図示しない）、折り返しミラー（図示しない）
を経て伝播される。レンズ１０５は、被加工基板１０１
に転写マスク像を転写するレンズであり、レーザ光１０
６を集光して、レーザ光１０６が被加工基板１０１上の
穴加工部１０１ｃに照射される位置に設けられる。被加
工基板１０１は、レーザ光１０６により加工が行なわれ
る基板であり、レーザ発振器（図示しない）から発振さ
れるレーザ光１０６がレンズ１０５で集光され、被加工
基板１０１の穴加工部１０１ｃに照射される。加工補助
体１０２は、レーザ光１０６に対して透過性を備えた粘
着シートであり、穴加工が行なわれる前に、被加工基板
１０１の裏面１０１ｂで、かつ穴加工部１０１ｃに対応
する位置に貼着される。載置台１０３は、被加工基板１
０１が載置される台である。空間部１０４は、被加工基
板１０１、加工補助体１０２を経て透過または通過した
レーザ光１０６の透過・通過光１０６ａによる載置台１
０３への損傷と載置台１０３で反射した反射光１０６b
による被加工基板１０１への損傷となる加工を軽減する
ために設けられた空間である。

【０００４】以上のように構成された各部材により、基
板の加工を行う動作を説明する。はじめに、被加工基板
１０１の裏面１０１ｂで、かつ穴加工部１０１ｃに対応
する位置に加工補助体１０２を貼着する。そして、加工
補助体１０２が貼着された被加工基板１０１を載置台１
０３上に載置する。この状態でレーザ発振器（図示しな
い）から発振されるレーザ光１０６が被加工基板１０１
の穴加工部１０１ｃを照射する。なお、この時、レンズ
１０５の位置は、レーザ光１０６が穴加工部１０１ｃに
集光・照射されるように設けられる。

【０００５】レーザ光１０６が穴加工部１０１ｃを照射
すると、穴加工部１０１ｃの上部は徐々に溶解し、その
内部も蒸発していく。この現象が被加工基板１０１の裏
面１０１ｂにまで進んで、穴は形成される。

【０００６】穴が形成された瞬間、レーザ光１０６は、
被加工基板１０１を貫通し、加工補助体１０２はレーザ
光１０６に直接照射されることになるが、加工補助体１
０２は透過性を有しているので、レーザ光１０６の熱影
響は受け難く、殆ど溶解しない。したがって、貫通した
穴の下端は栓で封じられた状態となっている。これによ
り、穴加工部１０１ｃで生じた溶解物や蒸発物などは、
穴加工部１０１ｃの下端から垂下したり、飛散したりす
るようなことは無く、全ての溶解物や蒸発物は穴加工部
１０１ｃの上部から噴出除去される。そして、溶解物や
蒸発物が穴加工部１０１ｃの上部から噴出除去され穴空
け加工が完了したら、最後に加工補助体１０２を剥離す
る。

【０００７】しかしながら、上記したレーザ光照射で被
加工基板に穴を空ける技術は、加工補助体１０２を透過
または通過した透過・通過光１０６ａが載置台１０４上
部を照射し、損傷させてしまう。また、透過・通過光１
０６は載置台１０４に照射されると、反射光１０６ｂと
なって、再び加工補助体１０２を透過または通過して被
加工基板１０１の裏面１０１ｂを照射し、穴加工部１０
１ｃ以外の箇所に損傷となる加工が行なわれるという問
題がある。さらに、加工補助体１０２は、被加工基板１
０１の穴加工部１０１ｃの裏面１０１ｂに貼着されるの
で、穴加工する箇所が多い場合には、その箇所ごとに加
工補助体１０２を貼着しなければならず、レーザ光照射
を行う前の作業効率が悪かった。その上、加工補助体１
０２は裏面から貼着されるものであるため、基板の可撓
性に拠っては、加工補助体への着脱に際し、剥がれ易か
ったり、剥がれ難かったりする場合があった。

【０００８】また、レーザ光照射による基板加工の技術
には、レーザ光発振器と基板との相対移動により基板を
切断して分割するものがある。

【０００９】レーザ光照射は、発塵が殆どなく、切り代
も不要であるという利点を持つため、脆性材料からなる
基板の加工に適している。レーザ光を基板に照射する
と、照射点近傍における被加工基板材料が熱膨張して強
大な圧縮応力が発生し、その圧力を利用して被加工基板
を分割することができる。代表的な酸化物セラミックで
あるムライト材の場合は、炭酸ガスレーザを使用し、厚
さ１．０ｍｍの基板に対して直径４ｍｍのビームを１５
ｍｍ／秒程度の移動速度で照射することによって基板の
分割を行なうことが可能である。

【００１０】しかしながら、上記したレーザ光照射によ
って基板を切断して分割する技術は、熱膨張に伴う圧縮
応力がレーザ光照射点の半径方向に作用するため、予定
線を被加工基板上に記入してレーザ光を予定線上に沿っ
て照射しても、予定線通りには切断されず、被加工基板
の切断・分割を精度良く行うことができないという問題
がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の夫々の問題点に鑑みてなされたものであって、
一つ目には、被加工基板の穴加工部以外の加工が行われ
ないようにするため加工補助体を透過または通過したレ
ーザ光の再照射を防止し、載置台で反射させず、穴加工
する箇所が多い場合でも作業を効率良く行うことがで
き、その上、基板の可撓性に拠らず着脱を容易にできる
基板の加工方法を提供することを目的とする。また、二
つ目には、被加工基板上に記入した予定線を、予定線通
りに切断・分割することのできる基板の加工方法を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の基板の加工方法
においては、一つには、被加工基板にレーザ光を照射し
て被加工基板を加工する際、被加工基板は、伸縮性と粘
着性があり伸張した状態である固定シートに粘着によっ
て固定され、固定シートも粘着によって載置台に固定さ
れ、かつ、載置台は被加工基板より大きい吹き抜けある
いは凹部を有し、被加工基板が載置台の吹き抜けあるい
は凹部内に位置するようにしたものであり、あるいは、
予定線上に連続あるいは非連続な溝を有する被加工基板
であって、溝内部には液体が付着しており、予定線に沿
って、液体と被加工基板にレーザ光を照射して、被加工
基板を分割する際、レーザ光の波長に対して、液体は吸
収があり、被加工基板は透明であるようにしたものであ
る。

【００１３】

【作用】本発明に拠れば、被加工基板の穴加工部以外の
加工を回避でき、被加工基板と加工補助体との着脱を容
易にできる。また、被加工基板に記入した予定線を予定
線通りに切断・分割でき、高品質、かつ高精細な加工を
行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被加工基板にレーザ光を照射して被加工基板を加工
する際、被加工基板は、伸縮性と粘着性があり伸張した
状態である固定シートに粘着によって固定され、固定シ
ートも粘着によって載置台に固定され、かつ、載置台は
被加工基板より大きい吹き抜けあるいは凹部を有し、被
加工基板が載置台の吹き抜けあるいは凹部内に位置する
ようにしたことを特徴とする、基板の加工方法であり、
可撓性に拠らず被加工基板を所望の位置に載置でき、被
加工基板を透過または通過したレーザ光による被加工基
板への損傷となる加工を回避でき、かつ、被加工基板の
着脱を容易にするという作用を有する。

【００１５】本発明の請求項２に記載の発明は、固定シ
ートは、レーザ光の波長に対して透明であることを特徴
とし、被加工基板を透過または通過したレーザ光による
固定シートへの加工によって、固定シートの張力の変化
による被加工基板の位置変動を回避できるという作用を
有する。

【００１６】本発明の請求項３に記載の発明は、レーザ
光は、パルスレーザであり、かつ、パルス幅が１０ピコ
秒以下であることを特徴とし、光強度による非線形な光
吸収により、レーザ光の波長に対して透明な被加工基板
の加工を可能にし、高精細な加工も可能にするという作
用を有する。

【００１７】本発明の請求項４に記載の発明は、予定線
上に連続あるいは非連続な溝を有する被加工基板であっ
て、溝内部には液体が付着しており、予定線に沿って、
液体と被加工基板にレーザ光を照射して、被加工基板を
分割する際、レーザ光の波長に対して、液体は吸収があ
り、被加工基板は透明であることを特徴とし、被加工基
板のレーザ光の吸収による加熱による、被加工基板の変
質や加熱冷却の熱衝撃による被加工基板のチッピングを
回避でき、高精細な分割を可能にするという作用を有す
る。

【００１８】本発明の請求項５に記載の発明は、被加工
基板を載置する載置台が、レーザ光に対して透明である
ことを特徴とし、載置台のレーザ光の吸収による加熱
と、その熱拡散による被加工基板の加熱による被加工基
板の変質を回避できるという作用を有する。

【００１９】本発明の請求項６に記載の発明は、被加工
基板は、伸縮性と粘着性があり伸張した状態である固定
シートに粘着によって固定され、固定シートも粘着によ
って載置台に固定されることを特徴とし、被加工基板の
載置台への着脱を容易にし、かつ、固定シートの張力に
よって被加工基板の分割を容易にするという作用を有す
る。

【００２０】本発明の請求項７に記載の発明は、載置台
は被加工基板より大きい吹き抜けあるいは凹部を有し、
被加工基板が載置台の吹き抜けあるいは凹部内に位置す
るようにしたことを特徴とし、被加工基板を透過または
通過したレーザ光による被加工基板への損傷となる加工
を回避できるという作用を有する。

【００２１】本発明の請求項８に記載の発明は、液体の
沸点温度は、基板の融点温度以下であることを特徴と
し、液体のレーザ光の吸収による加熱蒸発時の、被加工
基板への熱拡散による被加工基板の加熱によって、被加
工基板の変質を最小限に留めるという作用を有する。

【００２２】本発明の請求項９に記載の発明は、予定線
に沿って、液体と被加工基板へのレーザ光の照射は、非
連続なスポット照射であることを特徴とし、スポット照
射による被加工基板の分割の進展を利用し、被加工基板
の分割速度の向上と、レーザ光の積算照射量を低減可能
にし、低コスト化と低入熱量化による被加工基板の変質
を低減できるという作用を有する。

【００２３】本発明の請求項１０に記載の発明は、載置
台の凹部に、気体を供給排気する手段を有し、載置台の
凹部と固定シートからなる閉空間内の圧力の制御によ
り、固定シートの変動を可能としたことを特徴とし、気
圧の制御による被加工基板とレーザ光の相対的な位置関
係の調整を可能にし高精度な加工ができ、かつ、固定シ
ートの張力を時間的に変化可能にすることで、被加工基
板の分割を容易にするという作用を有する。

【００２４】本発明の請求項１１に記載の発明は、基板
は、酸化物系単結晶か窒化物系単結晶基板、あるいは酸
化物系単結晶層と窒化物系単結晶層の少なくともいずれ
かを有する積層体基板であることを特徴とし、硬度が高
く加工困難な被加工基板の高精細な加工を可能にすると
いう作用を有する。

【００２５】（実施の形態１）以下、本発明の第１の実
施の形態を図１に基づいて説明をする。図１（ａ）は、
本実施の形態で用いるレーザ加工装置の概略構成図であ
り、図1（ｂ）は、（ａ）に記入した矢印を矢印の位置
から矢印の方向に見たレーザ加工装置の概略平面図であ
る。図１において、１は被加工基板、２は固定シート、
３は載置台、４は吹き抜け、５は補助リング、６は補助
ピン、７はレンズ、８はレーザ光である。

【００２６】被加工基板１は、レーザ光８により加工が
行なわれる基板であり、レーザ発振器（図示しない）か
ら発振されるレーザ光８がレンズ７で集光され被加工基
板１の穴加工部１ｃに照射される。固定シート２は、レ
ーザ光８に対して透過性及び伸縮性を有する両面粘着シ
ートであり、材質としては、耐熱・絶縁に優れたＰＥＴ
（ポリエチレンテレフタレート樹脂）やＰＶＣ（ポリ塩
化ビニール）、またはポリオレフィン系の高分子材料が
望ましいが、透過性及び伸縮性を有する両面粘着シート
であれば利用可能である。なお、固定シート２の粘着性
は、容易に着脱でき、かつ着脱時に被加工基板１に損傷
を与えないものを用いる。載置台３は、被加工基板１と
補助リング５とを粘着した固定シート２が載置される台
であり、固定シート２の粘着力により固定される。載置
台３には、被加工基板１の断面よりも広い幅の吹き抜け
４が備えられている。なお、本実施の形態では、載置台
３の下部には何も設けていないが、レーザ光光軸断面内
一次元または二次元または回転面、レーザ光光軸方向に
対する自動ステージ上に設置することも可能である。吹
き抜け４では、被加工基板１、固定シート２を経て透過
または通過した透過・通過光８ａは、発散・散乱するの
で、従来技術のように反射光が被加工基板１へ再照射す
るようなことはなく、損傷となる加工が行なわれること
はない。また、吹き抜け４の深さは、望ましくはレンズ
７と被加工基板１との間よりも深くする。補助リング５
は、固定シート２と粘着して固定シート２の張力を補助
リング５内で保つリングであり、その材質は、固定シー
ト２の張力を保持するものであれば利用可能であるが、
ここでは金属を用いて保持している。また、補助リング
５の形状を三つの辺以上で形成することで、固定シート
２を補助リング５の周辺に巻き付け、被加工基板１側の
面に固定シート２同士を粘着し、固定シート２の張力を
より良く保つようにしている。補助ピン６は、補助リン
グ５と粘着して一体となった固定シート２をガイドする
ピンであり、補助リング５に設けられた開口（図示しな
い）に備えられている。補助ピン６によりガイドされた
固定シート２は、載置台３に粘着され、固定される。レ
ンズ７は、被加工基板１に転写マスク像を転写するレン
ズであり、レーザ光８を集光し、被加工基板１上の穴加
工部１ｃを照射する。なお、レンズ７の位置は、穴加工
部１ｃに集光・照射される位置に設けられる。レーザ光
８は、被加工基板１を加工するレーザであり、レーザ発
振器（図示しない）から発振し、レンズ７に至るまでに
は、光量減衰器、偏光方向変換器、複数のレンズからな
るレーザ光サイズ変換手段（図示しない）、折り返しミ
ラー（図示しない）を経て伝播する。レーザ光８の種類
としては、ＹＡＧ結晶をホストとしＮｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、
Ｈｏ等を添加した固体レーザ媒質や、ＹＬＦ結晶をホス
トとしＮｄ、Ｙｂ等を添加した固体レーザ媒質を用いた
赤外、近赤外光、あるいはその波長変換光、または、Ｘ
ｅＣｌやＫｒＦ、ＡｒＦ等のガスレーザ媒質を用いた紫
外光を用いることができる。また、レーザ光８は、パル
ス発振で、パルス幅が１０ピコ秒以下の超短パルス光を
用いるとさらに好適である。物質中での熱拡散距離は、
熱伝導率、密度、熱容量によって求められる熱拡散係数
とパルスレーザ光の照射時間によって決まる。すなわ
ち、短いパルスレーザ光であるほど周囲への熱拡散が抑
制できる。また、超短パルス光がガウス分布的な空間分
布を有していれば、その多光子吸収過程が起こり得るピ
ーク光強度の空間領域のみ被加工基板１上あるいは内部
の除去が可能となり、一般的な集光スポットサイズを表
すｅ^-2幅や半値幅以下の高微細な除去も可能となる。

【００２７】以上のように構成された本実施の形態で特
徴的な事項は、伸縮性を備えた両面粘着シートの固定シ
ート２を、補助リング５を用いて伸張させ、伸張させた
状態の固定シート２の上に被加工基板１を載せて貼着
し、その固定シート２を吹き抜け４あるいは凹部を有す
る載置台３に載せて貼着して固定したことにある。

【００２８】以下、基板の加工を行う動作を説明する。
はじめに、固定シート２に被加工基板１を貼着し、載置
台３へ載置して固定する。被加工基板１の固定シート２
への貼着は、固定シート２の中央部に位置する状態で貼
着され、また、固定シート２の載置台３への固定は、固
定シート２を伸張させて固定される。固定シート２の伸
張は、固定シート２を四角形状に切り出し、その隅を手
で引っ張るかあるいは伸張機を用いて、所望の張力を与
え、そこに、被加工基板１を位置決めした状態で粘着に
より固定するようにしても良いが、ここでは、補助リン
グ５を被加工基板１と同様に固定シート２に貼着し、補
助ピン６を補助リング５に設けた開口に通すことで、固
定シート２の張力を補助リング５内で保っている。

【００２９】被加工基板１と補助リング５とを貼着した
固定シート２を伸張させた状態で載置台３に貼着する。
固定シート２と載置台３との粘着は、被加工基板１を固
定シート２へ粘着してから行うのが望ましい。仮に、被
加工基板１を固定シート２へ貼着する前に固定シート２
と載置台３との貼着を行うと、固定シート２を伸張した
状態で貼着しても、その後に、被加工基板１を固定シー
ト２の上に載せると、撓んでしまうからである。被加工
基板１のレーザ光光軸断面内の位置、及び伸張精度は、
固定シート２との粘着力、補助ピン６の設けられる位
置、及び補助ピン６の外径と補助リング５の開口径との
あそびで決まる。

【００３０】こうして設置された被加工基板１の穴加工
部１ｃにレーザ光８を照射する。被加工基板１上のレー
ザ光８は、レーザ光８の波長に対する被加工基板１の吸
収率によって被加工基板１に吸収され被加工基板１を局
所加熱し、被加工基板１のレーザ光８の照射部が融点に
至ると除去が開始される。あるいは、レーザ光８の波長
に対して被加工基板１が透明な場合、被加工基板１上あ
るいは内部の局所でのレーザ光８の光強度が非常に大き
い場合、誘電体では価電子帯に束縛された束縛電子をピ
ーク光強度に依存する多光子吸収過程によりイオン化し
て自由電子を生成し、ピコ秒オーダーでフォノンとして
放出され固体系へ移乗され、熱として誘電体の温度上昇
になり、融点温度で気化と蒸発が始まり、被加工基板１
上あるいは内部の除去が開始される。

【００３１】レーザ光８の波長に対する被加工基板１の
吸収により、被加工基板１の除去が進み、被加工基板１
の裏面１ｂまで加工が進むと、レーザ光８の通過光８ａ
が発生する。また、レーザ光８の波長に対する被加工基
板１の吸収率が低く、レーザ光８が被加工基板１ですべ
て吸収されない場合には、レーザ光８の透過光８ａが発
生する。

【００３２】固定シート２が透過・通過光８ａの波長に
対して吸収がある場合、固定シート２に吸収され、主に
固定シート２内で熱拡散して被加工基板１に直接の反射
光を発生せず、これにより、被加工基板１への損傷とな
る加工が行なわれることはない。また、固定シート２を
透過または通過した透過・通過光８ａは、載置台３の吹
き抜け４で発散・散乱するため、被加工基板１への損傷
となる加工が行なわれることはない。なお、吹き抜け４
の深さは、望ましくはレンズ７と被加工基板１間の距離
以上である。

【００３３】一方、固定シート２が透過・通過光８ａの
波長に対して吸収がない、すなわち透明な場合でも、透
過・通過光８ａは載置台３の吹き抜け４で発散および散
乱するため被加工基板１に反射光を発生せず、これによ
る被加工基板１への損傷となる加工が行なわれることは
ない。さらに、透過・通過光８ａの固定シート２での吸
収あるいは加工で、固定シート２の張力に変化が生じな
いので、被加工基板１のレーザ光８の光軸方向の位置変
化が起こることもなく、常に安定した被加工基板１の除
去が可能となる。

【００３４】以上のようにして、加工された被加工基板
１は、補助リング５を持ち上げることにより、載置台３
から固定シート２を容易に取り外すことができ、取り外
した固定シート２に貼着されている被加工基板１もまた
容易に取り外すことができる。

【００３５】以上、本実施の形態によれば、伸縮性を備
えた両面粘着シートの固定シート２を、補助リング５を
用いて伸張させ、伸張させた状態の固定シート２の上に
被加工基板１を載せて貼着し、その固定シート２を吹き
抜け４あるいは凹部を有する載置台３に載せて貼着して
固定したので、被加工基板に損傷となる加工が行わな
い。また、加工補助体を透過または通過したレーザ光を
載置台で反射させることもなく、さらに、穴加工する箇
所が多い場合でも作業を効率良く行うことができ、その
上、基板の可撓性に拠らず着脱を容易に行うことができ
る。なお、固定シート２は、粘着力が残っている限り再
利用が可能である。

【００３６】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態を図２に基づいて説明をするが、実施の形態１
で用いたものと同一の構成には同一の符号を付し、便宜
上、重複した説明は避ける。図２において、９は溝、１
０は液体、１１は予定線であり、符号１〜８は、図１で
示したものと同じものである。

【００３７】溝９は、被加工基板１の予定線１１上に形
成される溝であり、液体１０は、溝９に微量塗布される
液体であり、予定線１１は、レーザ照射を行う前に予め
引かれる予定線である。

【００３８】以上のように構成された本実施の形態で特
徴的な事項は、被加工基板１に形成した溝９内に液体１
０を少量塗布し、この状態で、レーザ光を照射して被加
工基板１を切断・分割することにある。

【００３９】以下、基板の加工を行う動作を説明する。
被加工基板１には、予定線１１上に沿った溝９が形成さ
れる。溝９の形成は、被加工基板１が固定シート２に貼
着される前、あるいは被加工基板１と補助リング５が固
定シート２に貼着された状態で、ダイヤモンドスクライ
ブ、ダイシング、エッチング、レーザスクライブ等の方
法で形成される。

【００４０】ここで、ダイヤモンドスクライブは、ダイ
ヤモンドポイントにより溝９を形成する方法である。ま
た、ダイシングは、ダイヤモンドホイールを用いて溝９
を形成する方法である。さらに、エッチングは、例えば
イオンミリング法のようなドライエッチング法により、
エッチング材料と被加工基板１を構成する材料との反応
性を利用して、溝９を形成する方法である。レーザスク
ライブも、基本的にダイヤモンドスクライブと同じ方法
であり、レーザ光を照射して溝９を形成する方法であ
る。レーザスクライブによる溝９の形成には、レーザ光
８を用いてもよい。

【００４１】上記の方法により形成された溝９は、形状
として認識される部分以外、具体的には被加工基板１の
分割厚さ方向の溝９以外の残りしろ内部にも、目には見
えない亀裂（以下、ブラインドクラックという）９ａが
発生する。ブラインドクラック９ａは、接触方式である
ダイアモンドスクライブ、ダイシング等の方法では大き
く形成され、非接触方式であるエッチングやレーザスク
ライブ法で小さく形成される。

【００４２】しかしながら、こうしてできた溝９に、レ
ーザ光８をそのまま照射して被加工基板１を切断・分割
すると、いずれの方法においても切りしろが必要であ
り、被加工基板１の有効活用や高精細に分割することが
できず、分割断面の接触による傷や、反応や入熱による
変形変質が起こり高品質な加工が行えない。

【００４３】そこで、本実施の形態では、溝９内に液体
１０を微量塗布する。液体１０は溝９内にだけではな
く、溝９を形成する際に発生したブラインドクラック９
ａ内に浸透していく。液体１０は、被加工基板１と化学
的な反応が少なく、被加工基板１の融点以下の沸点を持
ち、常温での揮発性が小さいものが好適である。粘性が
低いものの方がブラインドクラック９ａには浸透しやす
いので、水や油脂等が用いられる。レーザ光８の波長に
対して液体１０は吸収があり、被加工基板１はレーザ光
８の波長に対して透明である。すなわち、レーザ光８を
被加工基板１上の予定線１１上の溝９に対して照射を行
うと、レーザ光８は溝９内部の液体１０に吸収される。
液体１０はレーザ光８を吸収することにより加熱され、
液体１０の沸点にまで上昇し、気化蒸発する。

【００４４】気化蒸発するとともに、液体１０は体積膨
張し、被加工基板１を分割する圧力を発生する。また、
気化蒸発する際には蒸気圧も発生するので、これも被加
工基板１を分割する圧力となる。液体１０の体積膨張す
る圧力と気化蒸発する蒸気圧力とを利用して、被加工基
板１を予定線１１に沿って分割することができる。

【００４５】また、液体１０の沸点は、被加工基板１の
融点より低いほうが望ましい。すなわち、液体１０の温
度上昇による熱は被加工基板１に熱拡散するが、上記条
件では被加工基板１がその融点以上に達することはな
い。例えば、被加工基板１がＡｌ₂Ｏ₃単結晶で液体１０
がＨ₂Ｏの場合、Ａｌ₂Ｏ₃単結晶の融点は約２０５０度
であり、Ｈ₂Ｏの沸点は約１００度である。この例の場
合、Ａｌ₂Ｏ₃は波長２００ｎｍから６μｍ程度で吸収が
なく、Ｈ₂Ｏは波長１．５μｍ、２μｍ、３μｍなどに
吸収がある。すなわち、レーザ光８がＥｒ：ＹＡＧやＨ
ｏ：ＹＡＧ結晶をレーザ媒質とする固体レーザ光を用い
れば、上記の被加工基板１の分割が可能となる。

【００４６】また、被加工基板１上の予定線１１に沿っ
た溝９へのレーザ光８の照射は、予定線１１に連続でも
非連続でも行うことができる。予定線１１に沿ったレー
ザ光８の照射を連続で行った場合は、もちろん上記した
動作により予定線通りに切断・分割できる。一方、予定
線１１に沿ったレーザ光８を非連続なスポット照射で行
った場合には、被加工基板１の分割はレーザ光照射を行
った部分に局所的に行なわれるが、この分割は溝９に沿
って進行する性格を持つので、非連続なレーザ光８のス
ポット照射は全照射の低減により、低コスト化と不要な
被加工基板１への照射を抑制できる。

【００４７】被加工基板１が粘着される固定シート２の
張力は、以下のように用いることもできる。すなわち、
被加工基板１上へレーザ光８照射によって切断・分割す
る際に、固定シート２の張力が被加工基板１の分割する
方向に働き、液体１０の加熱膨張あるいは蒸発時の圧力
を補助する形になる。これにより、液体１０による分割
の圧力が不十分な場合も被加工基板１の分割が可能とな
り、液体１０の膨張係数が低いものや沸点が低いもの、
蒸気圧の低いものに対して利用可能になる。その上、被
加工基板１への熱拡散を最小に抑えることで、高精細品
質な分割が可能となる。さらに、固定シート２の張力
は、被加工基板１の部分的な未分割発生を無くし、信頼
性の高い分割を可能にする。

【００４８】以上、本実施の形態によれば、被加工基板
に形成した溝内に液体を微量塗布し、この状態で、レー
ザ光を照射することにより、液体が気化蒸発する際に得
られる、体積膨張の圧力と蒸気圧とを利用して、被加工
基板を予定線に沿って切断・分割することができる。

【００４９】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態を図３に基づいて説明をするが、実施の形態１
または実施の形態２で用いたものと同一の構成には同一
の符号を付し、便宜上、重複した説明は避ける。図３に
おいて、４ａは空間部、１２は加圧手段、１３は第一の
弁、１４は第二の弁、１５は減圧手段、１６は圧力計、
１７は貫通穴であり、符号１〜１１は、図１または図２
で示したものと同じものである。

【００５０】空間部４ａは、載置台３の内部に設けられ
た空間であり、固定シート２によって密閉された空間と
なっている。加圧手段１２、第一の弁１３、第二の弁１
４、減圧手段１５、及び圧力計１６は、何れも載置台３
の一部に設けた貫通穴１７と繋がっており、加圧手段１
２、第一の弁１３、第二の弁１４、減圧手段１５、及び
圧力計１６により、空間部４ａの密閉空間の圧力を加減
圧調節するものである。加圧手段１２は、高圧ガスボン
ベや高圧ガスボンベとレギュレータ、ガスボンベとコン
プレッサーの組み合わせ等を用い、ガス種としては空
気、ヘリウム、アルゴン、窒素等が用いられる。第一の
弁１３と第二の弁１４は、開閉式の弁あるいはニードル
バルブ形状でその開口径が可変のものが用いられる。ま
た、減圧手段１５は、ロータリーポンプあるいはターボ
ポンプ等の真空ポンプなどを用いることができる。圧力
計１６は、密閉空間内の圧力をモニター可能とするもの
である。

【００５１】そして、以上のように構成された実施の形
態で特徴的な事項は、レーザ光照射による基板の加工
を、載置台３に密閉空間を設け、載置台３の一部に設け
た貫通穴に１７に加圧手段１２、第一の弁１３、第二の
弁１４、減圧手段１５、及び圧力計１６を繋いで、密閉
空間の圧力を加減圧調節して、圧力変動することによ
り、被加工基板１の加工を行うことにある。

【００５２】以下、基板の加工を行う動作を説明する。
密閉空間内の圧力の値は、圧力計１６でモニターしなが
ら調節する。密閉空間を加圧する場合は、第一の弁１３
を開き、第二の弁１４を閉じた状態で加圧手段１２を用
いて加圧し、密閉空間を減圧する場合は、第一の弁１３
を閉じ、第二の弁１４を開いた状態で減圧手段１５を減
圧する。また、第一の弁１３と第二の弁１４とを共に開
放し、加圧手段１２の時間的加圧量と減圧手段１５の時
間的減圧量の差分で密閉空間の圧力の加減圧を調節する
こともできる。

【００５３】密閉空間の加減圧の調節による圧力変動に
より、被加工基板１が粘着された固定シート２は、図３
においてレーザ光８の光軸と同方向に上下移動する。圧
力変動は、固定シート２から被加工基板１と載置台３と
が剥れない範囲で可能である。すなわち、固定シート２
の粘着力によって、圧力変動可能範囲は変わる。

【００５４】固定シート２は圧力変動することにより上
下移動し、レンズ７と被加工基板１の距離を微調整でき
る。例えば、被加工基板１の除去を行う場合は、除去深
さに応じた密閉空間の加減圧の調節を行うことにより、
距離の微調整が可能で、実施の形態１で示した基板の加
工方法と併せて、被加工基板１に穴形状の除去を行う場
合には、穴のテーパ角の制御が可能となる。また、固定
シート２の表面平坦性で被加工基板１面内の各加工位置
に対してレンズ７と被加工基板１間距離の微調整も可能
となる。このとき、例えばレーザ光を用いた測長装置を
用いて距離を計測しながら圧力変動を調節し、意図する
距離に調整することも可能である。

【００５５】実施の形態２で示した基板の加工方法と併
せて、圧力変動を行い、被加工基板１上に引いた予定線
１１を切断・分割する場合、例えば、レーザ光８を予定
線１１上の溝９内の液体１０に照射中、圧力変動により
固定シート２の張力を変動させて被加工基板１の切断・
分割を促進することができる。また、レーザ光８を照射
して被加工基板１を切断・分割し終えた後に密閉空間の
加減圧を調節することにより、固定シート２の張力を変
化させて被加工基板１の切断・分割を完全化することも
できる。

【００５６】また、レーザ光８の照射を予定線１１の端
部のみに行い、一部のみを切断・分割した後に、密閉空
間の加減圧を調節することにより、固定シート２の張力
変動によって予定線１１に沿って、被加工基板１の切断
・分割を進行させることも可能である。

【００５７】以上、本実施の形態によれば、載置台３に
密閉空間を設け、載置台３の一部に設けた貫通穴１７に
加圧手段１２、第一の弁１３、第二の弁１４、減圧手段
１５、及び圧力計１６を繋いで、密閉空間の圧力を加減
圧調節して、圧力変動することにより、被加工基板１を
加工するので、気圧の制御による被加工基板とレーザ光
の相対的な位置関係の調整を可能にして高精度な加工が
でき、かつ、固定シートの張力を時間的に変化可能にす
ることで、被加工基板の切断・分割を容易にすることが
できる。さらに、硬度が高く加工困難な被加工基板の高
精細な加工を可能にすることもできる。

【００５８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、伸縮性を備えた
両面粘着シートの固定シートを、補助リングを用いて伸
張させ、伸張させた状態の固定シートの上に被加工基板
を載せて貼着し、その固定シートを吹き抜けあるいは凹
部を有する載置台に載せて貼着して固定したので、レー
ザ光照射による基板加工において、被加工基板に損傷と
なる加工を行わないようにするため加工補助体を透過ま
たは通過したレーザ光を載置台で反射させず、穴加工す
る箇所が多い場合でも作業を効率良く行うことができ、
その上、基板の可撓性に拠らず着脱を容易に行うことが
できる。

【００５９】また、本発明によれば、被加工基板に形成
した溝内に液体を微量塗布し、この状態で、レーザ光を
照射することにより、液体が気化蒸発する際に得られ
る、体積膨張の圧力と蒸気圧とを利用して、被加工基板
を予定線に沿って切断・分割することができる。

【００６０】さらに、本発明によれば、気圧の制御によ
る被加工基板とレーザ光の相対的な位置関係の調整を可
能にし高精度な加工ができ、かつ、固定シートの張力を
時間的に変化可能にすることで、被加工基板の分割を容
易にする。また硬度が高く加工困難な被加工基板の高精
細な加工を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１による基板の
加工方法を示すレーザ加工装置の概略構成図（ｂ）は、
（ａ）に記入した矢印をその位置から矢印の方向に見た
レーザ加工装置の概略平面図

【図２】（ａ）は本発明の実施の形態２による基板の加
工方法を示すレーザ加工装置の概略構成図（ｂ）は
（ａ）に記入した矢印をその位置から矢印の方向に見た
レーザ加工装置の概略平面図

【図３】本発明の実施の形態３による基板の加工方法を
示すレーザ加工装置の概略構成図

【図４】従来の基板の加工方法を示すレーザ加工装置の
概略構成図

【符号の説明】

１被加工基板１ｃ穴加工部２固定シート３載置台４吹き抜け４ａ空間部５補助リング６補助ピン７レンズ８レーザ光９溝１０液体１１予定線１２加圧手段１３第一の弁１４第二の弁１５減圧手段１６圧力計１７貫通穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工基板にレーザ光を照射して前記被
加工基板を加工する際、前記被加工基板は、伸縮性と粘
着性があり伸張した状態である固定シートに粘着によっ
て固定され、前記固定シートも粘着によって載置台に固
定され、かつ、前記載置台は前記被加工基板より大きい
吹き抜けあるいは凹部を有し、前記被加工基板が前記載
置台の吹き抜けあるいは凹部内に位置するようにしたこ
とを特徴とする、基板の加工方法。
【請求項２】前記固定シートは、前記レーザ光の波長
に対して透明であることを特徴とする、請求項１記載の
基板の加工方法。
【請求項３】前記レーザ光は、パルスレーザであり、
かつ、パルス幅が１０ピコ秒以下であることを特徴とす
る、請求項２記載の基板の加工方法。
【請求項４】予定線上に連続あるいは非連続な溝を有
する被加工基板であって、前記溝内部に液体を付着し、
前記予定線に沿って、前記液体と前記被加工基板にレー
ザ光を照射して、前記被加工基板を分割する際、前記レ
ーザ光の波長に対して、前記液体は吸収であり、前記レ
ーザ光の波長に対して、前記被加工基板は透明であるこ
とを特徴とする、基板の加工方法。
【請求項５】前記被加工基板を載置する載置台が、前
記レーザ光に対して透明であることを特徴とする、請求
項４記載の基板の加工方法。
【請求項６】前記被加工基板は、伸縮性と粘着性があ
り伸張した状態である固定シートに粘着によって固定さ
れ、前記固定シートも粘着によって前記載置台に固定さ
れることを特徴とする、請求項４または５に記載の基板
の加工方法。
【請求項７】前記載置台は、前記被加工基板より大き
い吹き抜けあるいは凹部を有し、前記被加工基板が前記
載置台の吹き抜けあるいは凹部内に位置するようにした
ことを特徴とする、請求項６記載の基板の加工方法。
【請求項８】前記液体の沸点温度は、前記基板の融点
温度以下であることを特徴とする、請求項４から７記載
の基板の加工方法。
【請求項９】前記予定線に沿って、前記液体と前記被
加工基板へのレーザ光の照射は、非連続なスポット照射
であることを特徴とする、請求項５から８記載の基板の
加工方法。
【請求項１０】前記載置台の凹部に、気体を供給排気
する手段を有し、前記載置台の凹部と前記固定シートか
らなる閉空間内の圧力の制御により、前記固定シートの
変動を可能としたことを特徴とする、請求項１から３な
らびに請求項７から９記載の基板の加工方法。
【請求項１１】前記基板は、酸化物系単結晶か窒化物
系単結晶基板、あるいは酸化物系単結晶層と窒化物系単
結晶層の少なくともいずれかを有する積層体基板である
ことを特徴とする、請求項１から１０記載の基板の加工
方法。