JP3751121B2 - 割断加工方法 - Google Patents
割断加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3751121B2 JP3751121B2 JP16847797A JP16847797A JP3751121B2 JP 3751121 B2 JP3751121 B2 JP 3751121B2 JP 16847797 A JP16847797 A JP 16847797A JP 16847797 A JP16847797 A JP 16847797A JP 3751121 B2 JP3751121 B2 JP 3751121B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat source
- crack
- cleaving
- processing
- tip
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、セラミックスあるいは半導体ウエハ等の脆性材料にレーザビーム等の熱源を印加することにより発生する熱応力を利用して、その材料を割断する割断加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
材料を分離加工する技術として、スクライバあるいはレーザ溶断等が挙げられるが、これらの加工では、切断時においてカレット(屑)、溶融解痕及びマイクロクラック等が発生するという問題がある。
【0003】
そこで、このような問題点を解消するため、最近では、レーザビーム等の熱源の印加により発生する熱応力を利用して材料を割断する割断加工方法が提案されている。
【0004】
この加工方法は、脆性材料に予め亀裂を作成しておき、その亀裂先端に局所的に熱源を印加して熱応力を発生させるとともに、熱源の移動により亀裂を成長させて材料を分離する技術で、この方法によれば、亀裂を成長させるといった性質上、切りしろや、パーティクルが発生しないことから、上記した従来の加工法の問題点を解決することができるといった特徴がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した割断加工方法によれば、次のような問題が残されている。まず、割断加工方法は、加工材料に予め発生させた亀裂先端の前方にレーザビーム等の熱源を印加して、その熱源中心と周辺との間に発生する温度勾配により生じる集中応力で亀裂を成長させてゆく加工法であることから、熱源の印加によって発生する温度勾配が急峻であればあるほど、熱源の移動経路に対する亀裂の追随性が良くなる。
【0006】
しかし、この種の割断加工方法においては、加工材料の表面を溶解させない程度のパワー密度(熱源の単位面積当たりの熱量)で、亀裂の成長に必要な熱応力が得られるようにするため、通常、熱源を細く絞らずに比較的大きなスポット径(面積)で加工材料しているのが実情で、その熱源の印加面積が大きい分、加工精度(割断面の表面精度)が劣化する傾向がある。
【0007】
本発明はそのような事情に鑑みてなされたもので、ガラスや半導体ウエハ等の脆性材料を、高い加工精度で割断加工することのできる割断加工方法の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させつつ、その熱源を割断予定線に沿って移動することにより材料を分離する割断加工方法において、割断加工実行中に、材料上で成長している亀裂の先端部を撮像し、その画像処理により亀裂先端の位置を認識して、この亀裂先端の位置情報に基づいて、亀裂先端と熱源中心との間の距離を求め、その距離を一定に保ち、亀裂先端に掛かる応力分布を常に一定に保つべく熱源の移動量及び移動速度を割断加工実行中に補正することによって特徴づけられる。
【0009】
その補正の具体的な手法としては、例えば、上記した画像処理によって得られた亀裂先端の位置情報に基づいて、亀裂先端と熱源中心との間の距離を求め、その距離を一定に保つべく熱源の移動量及び移動速度を補正する方法、また、画像処理によって得られた亀裂先端の位置情報に基づいて、亀裂の成長が割断予定線に対してずれているか否かを判定し、ずれが生じているときには、そのずれを解消すべく熱源の移動経路を補正する方法、あるいはこれらの二つの補正法を組み合わせた方法などが挙げられる。
【0010】
また、他の手法として、加工テーブルの移動により熱源の移動速度を補正して亀裂先端と熱源中心との間の距離を一定に保ち、亀裂成長のずれの解消は熱源自体の移動によって補正するというような方法も挙げられる。
【0011】
なお、本発明の割断加工方法において、割断加工実行中に、熱源の移動条件を補正する方法としては、例えば図1に示すように、加工材料WをXYテーブル1上に載置し、そのXYテーブル1のX軸とY軸方向の移動をそれぞれ個別に制御することによって熱源Hの移動量・移動経路を補正する、といった方法が挙げられる。
【0012】
ここで、本発明の割断加工方法に適用する熱源としては、レーザビームのほか、例えば電子ビーム、電熱ヒータまたは火炎などが挙げられる。
次に、本発明の割断加工方法の作用を述べる。
【0013】
まず、この種の割断加工方法において加工精度が劣化する一因として、亀裂先端の前方に形成される応力分布の変動が挙げられる。これは、割断加工実行中に亀裂の成長速度の変動等により亀裂先端と熱源中心との間の距離が変化することによって生じるものである。そこで、本発明では、画像処理で得られる亀裂先端の位置情報を基にして、亀裂先端と熱源中心との間の距離が一定となるように熱源の移動量を補正することによって、亀裂先端に掛かる応力分布を常に一定に保つことで、加工精度の向上をはかっている。
【0014】
また、加工精度が劣化する原因の一つである亀裂成長の曲がりついては、図2に例示するように、亀裂CR の先端が割断予定線Lに対してaだけずれたときに、そのずれaとは反対の方向に熱源Hを移動させることで補正を行うことができる。すなわち、図2(B),(C) に示すように、亀割断予定線Lを挟んだ反対側に熱源Hを、ずれa(Y軸)に相当する量だけ移動すると、亀裂CR のずれ方向と反対側の熱応力が大きくなって亀裂CR がずれ方向とは反対の向きに成長するようになる結果、亀裂CR の成長を割断予定線Lに戻すことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下、図面に基づいて説明する。
まず、本発明の割断加工方法の実施に使用する装置は、図1に示すように、ガラス材等の加工材料Wを載置する加工テーブル(XYテーブル)1と、この加工テーブル1をX軸とY軸の各方向に、それぞれ、独立して移動するX軸移動機構2及びY軸移動機構3と、加工テーブル1上に置かれた加工材料Wに熱源(レーザビーム)Hを局所的に印加する装置(例えばレーザ発振器)などで構成されており、加工テーブル1の移動により熱源Hの印加位置を割断加工線Lに沿って移動させることができる。
【0016】
その加工テーブル1の移動を制御するXYコントローラ4は、制御装置5からの指令信号に従って、X軸移動機構2及びY軸移動機構3の各駆動を、それぞれ後述する動作で制御すべく、XYドライバ4A に制御信号を供給するように構成されている。
【0017】
一方、加工テーブル1の上方には、加工材料Wの表面で成長する亀裂CR の先端部を撮像するCCDカメラ6及びその照明用光源7が配置されている。このCCDカメラ6はカメラドライバ6A によって駆動され、その出力信号が画像処理装置8に導かれる。画像処理装置8は、CCDカメラ6からの画像信号を2値化し、材料表面で成長している亀裂CR の先端位置の座標(X−Y)を認識するように構成されており、その位置情報は制御装置5に入力される。
【0018】
制御装置5は、画像処理装置8からの位置情報に基づいて、亀裂CR の先端と熱源Hの中心との間の距離D(図2参照)を求め、その距離Dが一定となるようにXYコントローラ4に指令信号を供給する動作と、画像処理後の位置情報をモニタし、亀裂CR の成長が割断予定線Lからずれたときには(図2参照)、そのずれを補正すべくXYコントローラ4に指令信号を供給する動作を行うように構成されている。
【0019】
次に、本発明の実施の形態の作用を加工手順とともに述べる。
まず、加工材料Wの加工始点sに初期亀裂を予め作成しておく。その初期亀裂の作成には、硬質工具を使用して材料端部に切欠きを形成する方法、あるいは加工材料の表面に高出力のレーザビームを集光して孔を加工しこの孔から亀裂を作成する方法等の公知の手法を採用する。
【0020】
次に、加工始点sに形成した初期亀裂の先端前方側に熱源Hを印加するとともに、加工テーブル1のX軸方向の移動により、熱源Hを、まずは一定の速度で割断予定線Lに沿って移動して割断加工を実行し、この割断加工実行中に、加工材料Wの表面で成長している亀裂CR の先端部をCCDカメラ6で撮像し、その画像処理によって得られた位置情報つまり亀裂先端の座標に関する情報を制御装置5内に採り込む。
【0021】
このとき、制御装置5内では、亀裂CR の先端と熱源Hの中心との間の距離D(図2参照)を把握し、この距離Dが変化する否かを監視しており、その距離Dに変化が生じたときには、これを解消すべく加工テーブル1のX軸方向の移動量をフィードバック制御して、亀裂先端と熱源との間の距離Dを一定に保つ。
【0022】
また、画像処理によって得られた位置情報により、亀裂CR の成長が割断予定線Lに対してずれているか否かを監視しており、図2(A) に例示するように、亀裂CR が割断予定線Lに対して、ずれが生じていることが判明したときには、まず、そのずれ方向と反対の方向に、ずれa(Y軸)に相当する量だけ熱源Hの印加位置を移動する〔図2(B) 〕。このときX軸方向における熱源Hの移動量は、熱源Hの後方から成長してくる亀裂CR の距離Dを考慮した補正移動量h(距離Dの比率;例えば1.2〜2.0倍程度によって決定される移動量)に相当する距離とする。そして、このような補正を行った段階で、亀裂CR の成長が割断予定線Lに対してずれている場合には、同様な操作により、ずれbに相当する量だけ熱源Hの印加位置を反対方向に移動する、といった補正を、図2(C) に示すように、ずれが解消されるまで実行することで、亀裂CR の成長が割断予定線Lに沿うようにする。
【0023】
以上のように、この実施の形態によれば、亀裂CR の先端と熱源Hの中心と間の距離Dが一定に制御され、亀裂先端に掛かる応力分布が常に一定に保たれるので亀裂CR が良好な状態で成長する。しかも、亀裂CR の成長方向に曲がりが生じても、その割断予定線に対するずれがリアルタイムで補正される。その結果、加工面の表面精度が向上する。
【0024】
なお、以上の実施の形態では、亀裂先端と熱源との距離を一定に保つ補正と、亀裂の成長方向が割断予定線からずれたときに、そのずれを解消する補正の双方を、割断加工実行中に実施した例を示したが、それら二つの補正のうち、いずれか一方のみを割断加工実行中に実施しても、加工精度を向上させるという本発明の所期の目的は達成できる。
【0025】
また、以上の実施の形態では、二つの補正を加工テーブル1の移動により行っているが、本発明はこれに限られることなく、例えば、亀裂先端と熱源との距離を一定に保つ補正は加工テーブル1の移動により行い、亀裂成長のずれについては熱源H自体の移動によって補正するという方法を採用してもよい。
【0026】
【実施例】
本発明の割断加工方法を実施した例を以下に述べる。
a.加工材料:ガラス材(500mm×400mm×厚さ0.7mm)
b.熱源 :レーザビーム(熱量30W,ビーム形状;楕円(11mm× 5mm)
c.加工位置:加工材料端10mm
d.加工速度:図1に示した装置において初期の加工速度を10mm/sとし、 割断加工実行中に、亀裂先端と熱源の距離Dの補正と、Y軸方向のずれの補正を行った。
【0027】
以上の条件で割断加工を行い、次いで加工速度を一定(8mm/s)とする以外は上記と同じ条件で(通常の加工条件)で割断加工を行った。
そして、以上の二つの条件で加工を行った各試料について、それぞれの割断加工面の精度誤差の最大値を測定したところ、通常の加工の場合、精度誤差最大値が0.20mmであったのに対し、レーザビームの移動条件を補正する加工の場合、その値が0.08mmにまで向上することが確認できた。
【0028】
このような結果から、本発明の割断加工方法が、加工精度の上で優れた加工法であること、特に、加工材料の縁部を加工する際に有効な加工法であることが分かる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の割断加工方法によれば、割断加工実行中に、材料上で成長している亀裂の先端部を撮像して、その画像処理により亀裂先端の位置を認識し、この亀裂先端の位置情報に基づいて、例えば亀裂先端と熱源中心との間の距離を求めて、その距離が一定となるように熱源の移動量を加工実行中に補正し、また、画像処理による位置情報から、亀裂の成長が割断予定線に対してずれていることが判明したときには、そのずれを解消すべく熱源の移動経路を加工実行中に補正するので、亀裂の成長が常に良好な状態で進行する。その結果、加工精度の高い割断加工の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の割断加工方法の実施に使用する装置の概略構成を示す図
【図2】本発明の実施の形態において亀裂のずれを補正する場合の手法の一例を示す図
【符号の説明】
1 加工テーブル(XYテーブル)
2 X軸移動機構
3 Y軸移動機構
4 XYコントローラ
4A XYドライバ
5 制御装置
6 CCDカメラ
6A カメラドライバ
7 照明用光源
8 画像処理装置
W 加工材料
H 熱源
CR 亀裂
L 割断予定線
Claims (4)
- 材料の加工始点に形成した亀裂を、熱源による局部的な加熱で発生する熱応力により成長させつつ、その熱源を割断予定線に沿って移動することにより材料を分離する割断加工方法において、
割断加工実行中に、材料上で成長している亀裂の先端部を撮像して、その画像処理により亀裂先端の位置を認識し、この亀裂先端の位置情報に基づいて、亀裂先端と熱源中心との間の距離を求め、その距離を一定に保ち、亀裂先端に掛かる応力分布を常に一定に保つべく熱源の移動量及び移動速度を割断加工実行中に補正することを特徴とする割断加工方法。 - 請求項1に記載の加工方法において、上記画像処理によって得られた亀裂先端の位置情報に基づいて、亀裂の成長が割断予定線に対してずれている否かを判定し、ずれがあるときには、そのずれを解消すべく熱源の移動経路を補正することを特徴する割断加工方法。
- 請求項1または2に記載の加工方法において、材料をXYテーブル上に載置し、そのXYテーブルのX軸とY軸方向の移動をそれぞれ個別に制御することにより、上記熱源の移動条件を補正することを特徴とする割断加工方法。
- 請求項1または2に記載の加工方法において、加工テーブルの移動により熱源の移動速度を補正して亀裂先端と熱源中心との間の距離を一定に保ち、上記亀裂成長のずれの解消は熱源自体の移動によって補正することを特徴とする割断加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16847797A JP3751121B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 割断加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16847797A JP3751121B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 割断加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1110374A JPH1110374A (ja) | 1999-01-19 |
JP3751121B2 true JP3751121B2 (ja) | 2006-03-01 |
Family
ID=15868833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16847797A Expired - Fee Related JP3751121B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 割断加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3751121B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW592867B (en) * | 2001-06-11 | 2004-06-21 | Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd | An apparatus and a method for scribing brittle substrates |
JP2008229712A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Toray Eng Co Ltd | レーザスクライブ装置 |
JP2012187618A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | V Technology Co Ltd | ガラス基板のレーザ加工装置 |
KR101854676B1 (ko) * | 2012-10-29 | 2018-06-20 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | 레이저 가공 장치 및, 패턴이 있는 기판의 가공 조건 설정 방법 |
JP6241174B2 (ja) * | 2013-09-25 | 2017-12-06 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | レーザー加工装置、および、パターン付き基板の加工条件設定方法 |
TW201628751A (zh) * | 2014-11-20 | 2016-08-16 | 康寧公司 | 彈性玻璃基板之回饋控制的雷射切割 |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP16847797A patent/JP3751121B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1110374A (ja) | 1999-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5113462B2 (ja) | 脆性材料基板の面取り方法 | |
JP3823108B2 (ja) | 脆性材料基板の面取り方法 | |
JP5609870B2 (ja) | 脆性材料基板の割断方法及び割断装置並びにその割断方法により得られる車両用窓ガラス | |
KR101183865B1 (ko) | 취성 재료 기판의 모따기 가공 방법 및 모따기 가공 장치 | |
US6713720B2 (en) | Method for cutting a non-metallic substrate | |
JP4050534B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
JPH0929472A (ja) | 割断方法、割断装置及びチップ材料 | |
KR101165977B1 (ko) | 취성 재료 기판의 가공 방법 | |
TWI414383B (zh) | Angle processing device | |
JP2007090860A (ja) | 脆性材料の割断加工システム及びその方法 | |
WO2013039012A1 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
WO2008004395A1 (fr) | Procédé de traitement par laser | |
JP3751121B2 (ja) | 割断加工方法 | |
JP2000247671A (ja) | ガラスの分断方法 | |
WO2003008352A1 (en) | Device and method for scribing fragile material substrate | |
JP3210934B2 (ja) | 脆性材料の割断方法 | |
JP3990710B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
KR102241518B1 (ko) | 세라믹 절단방법 및 장치 | |
JP2001293586A (ja) | ガラスの割断方法 | |
JP2002100590A (ja) | 割断装置及びその方法 | |
JP3751122B2 (ja) | 割断加工方法 | |
JP3867102B2 (ja) | 半導体材料基板の切断方法 | |
JPH04167985A (ja) | ウェハの割断方法 | |
JP2008050219A (ja) | スクライブ溝形成装置、割断装置およびスクライブ溝形成方法 | |
JP2006179941A (ja) | 半導体材料基板の切断方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031031 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20031215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050902 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081216 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091216 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091216 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216 Year of fee payment: 5 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |