JP2007105888A - First crack forming method of fragile material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスなどの脆性材料を割断する際の初亀裂を形成するための方法に関する。 The present invention relates to a method for forming initial cracks when cleaving brittle materials such as glass.
ガラスやセラミック、半導体ウエハーなどの脆性材料を割断する際において、割断の始点となる初亀裂を形成する従来の方法としては、図6に示すように、材料100の表面の割断予定ライン101と交差する材料側縁部100aの個所に、ダイヤモンド製または超硬製のカッター110を押し付けることにより、該側縁部100aの個所に初亀裂102を形成する機械的な手法が採られていた。
When a brittle material such as glass, ceramic, or semiconductor wafer is cleaved, as a conventional method for forming an initial crack that is a starting point of cleaving, as shown in FIG. A mechanical technique has been adopted in which a diamond or cemented
しかしながら、この場合には、初亀裂102の形成の際に、微細なガラス粉(カレット)が発生するため、その後の割断加工の障害となる場合があった。また、カッター110を押し付けることにより材料側縁部100aに発生する初亀裂102は、図7の拡大図に示すように、放射状に延びており、材料の割断予定ライン101の方向以外の方向にもマイクロクラックが発生している(同図中、マイクロクラック102aのみが割断予定ライン101の方向に沿っている)。このため、初亀裂直後の割断部において、正確に割断予定ライン101に沿って割断が行われない場合があった。
However, in this case, when the
そこで、近年、レーザビームを用いて初亀裂を形成する方法が開発されている(国際公開第2003/008352号パンフレット参照)。当該パンフレットに示すものでは、材料表面を加熱した状態で、YAGレーザの短波長を材料表面に照射しており、これにより、割断予定ラインと交差する材料側縁部を溶融または昇華させることにより、初亀裂を形成している。 Therefore, in recent years, a method for forming an initial crack using a laser beam has been developed (see International Publication No. 2003/008352 pamphlet). In what is shown in the pamphlet, with the material surface heated, the material surface is irradiated with the short wavelength of the YAG laser, thereby melting or sublimating the material side edge that intersects the cleaved line, An initial crack is formed.
しかしながら、前記公報に示す方法では、初亀裂の形成に先立って材料表面を予熱しておく必要があり、このため、手順がやや面倒である。
本発明が解決しようとする課題は、脆性材料を割断するための初亀裂を形成する際に、材料の割断予定ラインおよび材料の厚み方向に沿う方向にのみ初亀裂を発生させるための簡易な方法を提供しようとしている。 The problem to be solved by the present invention is to provide a simple method for generating an initial crack only in a direction along the planned cutting line of the material and the thickness direction of the material when forming the initial crack for breaking the brittle material. Trying to provide.
本願の請求項1の発明は、脆性材料を割断するための初亀裂を脆性材料に形成するための初亀裂形成方法であって、材料の割断予定ラインと交差する材料側縁部の個所に紫外線領域のパルスレーザを照射して、当該個所の材料を溶融または昇華させることにより、材料側縁部の当該個所に初亀裂を形成するようにしている。
The invention of
請求項1の発明においては、パルスレーザを用いて材料の一部を溶融または昇華させることによって初亀裂を形成しているので、材料の割断予定ラインおよび材料の厚み方向に沿う方向と異なる方向に初亀裂を発生させることなく、材料の割断予定ラインおよび材料の厚み方向に沿う方向にのみ1本の初亀裂を発生させることが可能になる。しかも、この場合には、波長が短い紫外線領域のパルスレーザを用いるので、材料の割断予定ラインと交差する材料側縁部の個所に高エネルギのレーザビームを照射させることができる。これにより、初亀裂の形成前に材料を予熱しておく必要がなくなり、その結果、初亀裂の形成工程を簡略化できる。 In the first aspect of the present invention, since the initial crack is formed by melting or sublimating a part of the material using a pulse laser, the material is cut in a direction different from the planned cutting line and the direction along the thickness direction of the material. It is possible to generate a single initial crack only in a direction along the material cutting line and the thickness direction of the material without generating the initial crack. In addition, in this case, since a pulse laser in the ultraviolet region with a short wavelength is used, a high-energy laser beam can be irradiated to the portion on the side edge of the material that intersects the planned cutting line of the material. Thereby, it is not necessary to preheat the material before forming the initial crack, and as a result, the process of forming the initial crack can be simplified.
請求項2の発明においては、パルスレーザが円形状または楕円状のレーザスポットを有しており、初亀裂の形成がレーザスポットの半円状部分を材料側縁部の前記個所に照射することにより、行われている。 In the invention of claim 2, the pulse laser has a circular or elliptical laser spot, and the formation of the initial crack is caused by irradiating the semicircular portion of the laser spot to the portion of the material side edge portion. Has been done.
この場合には、材料側縁部の前記個所に形成される初亀裂が、材料の外側に開口する略V字状または略U字状の形状を有するようになるので、その後の割断加工の際に材料の割断を容易に行えるようになる。 In this case, the initial crack formed at the above-mentioned portion of the material side edge portion has a substantially V-shaped or substantially U-shaped shape that opens to the outside of the material. In addition, the material can be easily cleaved.
請求項3の発明においては、パルスレーザが、紫外線領域に波長変換したYAGレーザである。 In the invention of claim 3, the pulse laser is a YAG laser whose wavelength is converted into the ultraviolet region.
請求項4の発明においては、パルスレーザがエキシマレーザである。 In the invention of claim 4, the pulse laser is an excimer laser.
以上のように本発明によれば、波長が短い紫外線領域のパルスレーザを用いることにより、材料の割断予定ラインと交差する材料側縁部の個所に高エネルギのレーザビームを照射させることができるので、初亀裂の形成前に材料を予熱しておく必要がなくなり、初亀裂の形成工程を簡略化できる効果がある。 As described above, according to the present invention, by using a pulse laser in the ultraviolet region with a short wavelength, it is possible to irradiate a portion of the material side edge that intersects the planned cutting line of the material with a high energy laser beam. There is no need to preheat the material before forming the initial crack, and the initial crack forming process can be simplified.
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図4は本発明の一実施例による初亀裂形成方法を説明するための図であって、図1は初亀裂形成方法が適用される脆性材料の平面部分図、図2は脆性材料の斜視部分図、図3はその平面部分図、図4は側面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 to 4 are diagrams for explaining an initial crack forming method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partial plan view of a brittle material to which the initial crack forming method is applied, and FIG. 2 is a brittle material. FIG. 3 is a partial plan view thereof, and FIG. 4 is a side view thereof.
本実施例による初亀裂形成方法においては、図1に示すように、脆性材料1の側縁部1a上において、材料1の割断予定ラインKと交差する点Aに紫外線領域のパルスレーザを照射する。このパルスレーザとしては、例えば、紫外線領域に波長変換したYAGレーザを用いる。具体的には、Nd:YAGレーザを波長変換することによりその基本波長(1064nm)から生成された3倍波(355nm)を用いた。なお、エキシマレーザを用いるようにしてもよい。
In the initial crack formation method according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a pulse laser in the ultraviolet region is irradiated onto a point A intersecting the cleaving line K of the
このパルスレーザは、円形状または楕円状のレーザスポットLBを有しており、レーザビームの照射時には、レーザスポットLBの中心を点Aと一致させる。これにより、図1に示すように、レーザスポットLBの半円状部分が点Aおよびその近傍領域に照射される。 The pulsed laser has a circular or elliptical laser spot L B, upon irradiation of the laser beam to match the center of the laser spot L B and the point A. Thus, as shown in FIG. 1, a semicircular portion of the laser spot L B is irradiated to the point A and its neighboring region.
ここで、照射されるパルスレーザが紫外線領域の短い波長を有しているので、材料1の側縁部1a上の点Aおよびその近傍領域に高エネルギのレーザビームを照射させることができる。
Here, since the pulse laser to be irradiated has a short wavelength in the ultraviolet region, it is possible to irradiate the point A on the
このようなパルスレーザの照射により、点Aおよびその近傍領域において材料1の一部が溶融または昇華し、その後、加工表面が収縮することにより、図2に示すように、側縁部1a上において材料1の割断予定ラインKと交差する個所に初亀裂10が形成された。初亀裂10の割断予定ラインKに沿った長さは、レーザスポットLBの径と同程度の20μm以下であった。また、初亀裂10の周囲にマイクロクラックの発生はなかった。
By irradiation with such a pulse laser, a part of the
この場合には、パルスレーザを用いて材料1の一部を溶融または昇華させることによって初亀裂10を形成しているので、材料1の割断予定ラインKの方向および材料1の厚み方向と異なる方向に初亀裂10を発生させることなく、割断予定ラインKに沿う方向および材料1の厚み方向にのみ1本の初亀裂10を発生させることができる。
In this case, since the
しかも、この場合には、波長が短い紫外線領域のパルスレーザを用いるので、材料1の割断予定ラインKと交差する材料側縁部1aの点Aに高エネルギのレーザビームを照射させることができる。これにより、初亀裂10の形成前に材料1を予熱しておく必要がなくなり、その結果、初亀裂10の形成工程を簡略化できる。
In addition, in this case, since a pulse laser in the ultraviolet region with a short wavelength is used, it is possible to irradiate the point A of the material
さらに、この場合には、初亀裂の形成が、レーザスポットLBの半円状部分を材料側縁部1a上の点Aおよびその近傍領域に照射することにより行われるので、材料側縁部1aに形成される初亀裂10は、材料1の外側に開口する略V字状または略U字状の形状を有している(図3および図4参照)。これにより、その後の割断加工(機械的割断および熱割断の双方を含む)の際に材料の割断を容易に行えるようになる。
Further, in this case, since the formation of the first crack, is performed by irradiating the A and its neighboring region point on the semicircular portion of the material-
なお、前記実施例では、紫外線領域のパルスレーザを用いて初亀裂を形成する例を示したが、この紫外線領域のパルスレーザの出力を抑えたレーザビームを、図5に示すように、材料1の割断予定ラインKに沿って照射して材料内部に熱応力を蓄積させることも可能である(図中、領域HSは熱応力の蓄積領域を示している)。この場合には、パルスレーザの出力を抑えていることでレーザビームの照射時に材料の溶融や昇華が生じることはなく、その後、割断予定ラインKに沿って冷却ポイントを移動させていくことで、割断予定ラインKに沿った熱割断を精度よくしかも迅速に実行できるようになる。 In the above-described embodiment, an example in which an initial crack is formed using a pulse laser in the ultraviolet region has been shown. However, as shown in FIG. it is also possible to store heat stress inside the material is irradiated along the planned cutting line K of (in the figure, region H S indicates the storage region of the thermal stress). In this case, by suppressing the output of the pulse laser, melting or sublimation of the material does not occur at the time of laser beam irradiation, and then the cooling point is moved along the cleaving line K, The thermal cleaving along the cleaving line K can be executed accurately and quickly.
1: 脆性材料
1a: 側縁部
10: 初亀裂
LB: レーザスポット
K: 割断予定ライン
1:
L B : Laser spot K: Scheduled cutting line
Claims (4)
材料の割断予定ラインと交差する材料側縁部の個所に紫外線領域のパルスレーザを照射して、当該個所の材料を溶融または昇華させることにより、前記側縁部の当該個所に初亀裂を形成するようにした、
ことを特徴とする脆性材料の初亀裂形成方法。 An initial crack forming method for forming an initial crack in a brittle material for cleaving the brittle material,
By irradiating a portion of the material side edge that intersects the material's planned cutting line with a pulsed laser in the ultraviolet region to melt or sublimate the material at that portion, an initial crack is formed at that portion of the side edge. Like,
A method for forming an initial crack in a brittle material.
前記パルスレーザが円形状または楕円状のレーザスポットを有しており、前記初亀裂の形成が前記レーザスポットの半円状部分を前記側縁部の当該個所に照射することにより、行われている、
ことを特徴とする脆性材料の初亀裂形成方法。 In claim 1,
The pulse laser has a circular or elliptical laser spot, and the formation of the initial crack is performed by irradiating a semicircular portion of the laser spot to the corresponding portion of the side edge. ,
A method for forming an initial crack in a brittle material.
前記パルスレーザが、紫外線領域に波長変換したYAGレーザである、
ことを特徴とする脆性材料の初亀裂形成方法。 In claim 1,
The pulse laser is a YAG laser wavelength-converted to the ultraviolet region.
A method for forming an initial crack in a brittle material.
前記パルスレーザがエキシマレーザである、
ことを特徴とする脆性材料の初亀裂形成方法。 In claim 1,
The pulsed laser is an excimer laser;
A method for forming an initial crack in a brittle material.
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- 2005-10-11 JP JP2005295911A patent/JP2007105888A/en active Pending
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