JP5060880B2 - Fragment material substrate cutting apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ照射による局所的な加熱および加熱直後の冷却と、２回目のレーザ照射による再加熱とによって、脆性材料基板を分断する分断装置および分断方法に関する。
ここで脆性材料基板とは、ガラス基板、焼結材料のセラミックス、単結晶シリコン、半導体ウエハ、セラミック基板等をいう。 The present invention relates to a cutting apparatus and a cutting method for dividing a brittle material substrate by local heating by laser irradiation, cooling immediately after heating, and reheating by second laser irradiation.
Here, the brittle material substrate means a glass substrate, ceramics of a sintered material, single crystal silicon, a semiconductor wafer, a ceramic substrate, or the like.

カレットの発生がほとんどなく、高品質な分断面が得られるガラス基板等の脆性材料基板の分断方法が望まれている。このような分断が実現できる分断方法として、レーザ照射、冷媒噴射、２回目レーザ照射の手順により基板を分断する方法が提案されている（特許文献１参照）。   There has been a demand for a method for cutting a brittle material substrate, such as a glass substrate, in which a cullet is hardly generated and a high-quality section is obtained. As a dividing method capable of realizing such division, a method of dividing a substrate by a procedure of laser irradiation, refrigerant injection, and second laser irradiation has been proposed (see Patent Document 1).

すなわち、分断しようとする基板の表面上の仮想ライン（分断予定ライン）に沿って、１回目のレーザビームの照射による局所加熱を行うとともに、加熱直後に冷媒を噴射して冷却を行うことにより、基板表面にクラック（スクライブライン）を形成する。続いて、形成されたクラック（スクライブライン）に沿って、２回目のレーザビームの照射による再加熱を行うことによって、クラックを基板の深部に進展させる（以後、本明細書ではクラックが基板の深さ方向に成長する場合に「進展」と表現する）。このときクラックが基板裏面まで進展するようにして、基板を完全にブレイクする。この文献によれば、１台または複数台のレーザ装置が用いられ、１台のレーザ装置で加工するときは、長円形状のレーザスポットを形成し、１回目加熱と２回目加熱とを同じ形状のレーザスポットで繰り返し照射する。複数のレーザ装置を用いたときは、各レーザ装置で鏡筒部のレンズ系を異ならせることができ、１回目は１つの長円、２回目は多点スポットにして照射することも可能になる。   That is, by performing local heating by irradiation with the first laser beam along a virtual line (division planned line) on the surface of the substrate to be divided, and cooling by jetting a refrigerant immediately after heating, Cracks (scribe lines) are formed on the substrate surface. Subsequently, the crack is advanced to the deep part of the substrate by performing reheating by the second laser beam irradiation along the formed crack (scribe line). If it grows in the right direction, it is expressed as “progress”). At this time, the substrate is completely broken so that the crack propagates to the back surface of the substrate. According to this document, one or a plurality of laser devices are used, and when processing with one laser device, an elliptical laser spot is formed, and the first heating and the second heating have the same shape. Irradiate repeatedly with a laser spot. When a plurality of laser devices are used, the lens system of the lens barrel can be made different for each laser device, and it is possible to irradiate with one oval for the first time and a multi-point spot for the second time. .

また、スクライブ予定ラインに沿って、楕円形状の第１レーザスポットで加熱しつつ、第１レーザスポットの近接領域を円形状または長方形状の冷却ポイントで冷却し、さらに第１レーザスポットとは反対側において冷却ポイントに近接した領域を、楕円形状の第２レーザスポットで加熱することにより、スクライブを行う方法および装置が開示されている（特許文献２参照）。この文献によれば、第１レーザ発振器、第２レーザ発振器からのレーザビームを光学系によって加工することにより、楕円形状の第１レーザスポット、第２レーザスポットが形成される。そして第１レーザスポットによる加熱と冷却ポイントによる冷却とによって応力勾配を生じさせることにより、基板に垂直クラックが形成される。さらに、冷却ポイントに近接した領域が第２レーザスポットによって再度加熱されることにより、垂直クラックがさらに裏面に向かって進展していく（クラックが板底まで達するとフルボディカットされる）。続いて、基板は分断工程に供給され、クラックの左右に曲げモーメントが加えられて基板が分断される。   In addition, while heating with the elliptical first laser spot along the planned scribe line, the adjacent region of the first laser spot is cooled with a circular or rectangular cooling point, and further on the side opposite to the first laser spot Discloses a method and apparatus for scribing by heating an area close to a cooling point with an elliptical second laser spot (see Patent Document 2). According to this document, elliptical first and second laser spots are formed by processing laser beams from the first laser oscillator and the second laser oscillator by an optical system. A stress gradient is generated by heating by the first laser spot and cooling by the cooling point, thereby forming a vertical crack in the substrate. Further, the region close to the cooling point is heated again by the second laser spot, so that the vertical crack further progresses toward the back surface (when the crack reaches the bottom of the plate, full body cutting is performed). Subsequently, the substrate is supplied to the dividing step, and a bending moment is applied to the left and right of the crack to divide the substrate.

さらに、第１レーザスポット、冷却スポット、第２レーザスポットをこの順に配置し、基板上を同時に走査することによりガラス基板のような脆性材料基板を切断する方法において、第１レーザスポットのスポット形状が、長軸（分断しようとするラインの方向）に対し左右対称であり、かつ、長軸方向に前後非対称（前方の面積が後方の面積に比べて大きくなる）であるようにして、分断速度を極大化することが開示されている（特許文献３、図８参照）。この文献によれば、切断装置は、第１レーザビーム、第２レーザビームを作る２台のレーザビーム照射装置を備えており、スポット形状が前後非対称になるように形成された第１レーザビームは、第１レーザビーム照射装置で発生する第１レーザビームを、凸レンズ及び凹レンズにより構成されたレンズグループを通過させるときに、レンズグループの焦点から一側にオフセットされたところを通過させることにより得られることが開示されている。   Furthermore, in the method of cutting a brittle material substrate such as a glass substrate by arranging the first laser spot, the cooling spot, and the second laser spot in this order and simultaneously scanning the substrate, the spot shape of the first laser spot is The dividing speed is set so that it is symmetrical with respect to the long axis (the direction of the line to be divided) and is asymmetrical in the longitudinal direction (the front area is larger than the rear area). It is disclosed that it is maximized (see Patent Document 3 and FIG. 8). According to this document, the cutting device includes two laser beam irradiation devices that produce a first laser beam and a second laser beam, and the first laser beam formed so that the spot shape is asymmetrical in the front-rear direction. The first laser beam generated by the first laser beam irradiating device is obtained by passing a portion offset from the focal point of the lens group to one side when passing through a lens group constituted by a convex lens and a concave lens. It is disclosed.

さらに、第１レーザスポット、冷却スポット（冷却ポイント）、第２レーザスポットをこの順に配置して基板上を同時に走査することにより、脆性材料基板のスクライブを行う方法において、第２レーザスポットは冷却スポットに近接した前端部に最大の熱エネルギー強度領域が偏るように設けられるようにして、冷却ポイントとの間に大きな応力勾配を発生させ、これによりスクライブ予定ラインに沿って形成された垂直クラックを、裏面に向けてさらに深く進展させることが開示されている(特許文献４参照)。この文献によれば、第１レーザスポット用と第２レーザスポット用との２台のレーザ装置を搭載して、各レーザスポットの熱エネルギー強度分布を別々に調整するようにし、各レーザスポットは回折格子レンズによって熱エネルギー強度分布が一端側で最大になるようにレンズ系によって加工されている。
特開２００１−１３０９２１号公報 ＷＯ２００３／０２６８６１号公報 特開２００３−１１７９２１号公報 ＷＯ２００３／０１３８１６号公報 Further, in the method of scribing the brittle material substrate by arranging the first laser spot, the cooling spot (cooling point), and the second laser spot in this order and simultaneously scanning the substrate, the second laser spot is the cooling spot. The maximum thermal energy intensity region is provided so as to be biased at the front end portion close to the surface, and a large stress gradient is generated between the cooling point and thereby vertical cracks formed along the planned scribe line. It has been disclosed to make further progress toward the back surface (see Patent Document 4). According to this document, two laser devices for the first laser spot and the second laser spot are mounted so that the thermal energy intensity distribution of each laser spot is adjusted separately, and each laser spot is diffracted. The lattice lens is processed by the lens system so that the thermal energy intensity distribution is maximized on one end side.
JP 2001-130921 A WO2003 / 026861 JP 2003-117721 A WO2003 / 013816

これらの特許文献に記載されているように、１回目のレーザ加熱と加熱直後の冷却とによって脆性材料基板にクラック（スクライブライン）を形成し、さらに２回目のレーザ加熱を行うことによって形成されたクラックを深く進展させることができる。
ところで、２回目のレーザ加熱によりクラックを深部に進展させるときに、クラックが裏面まで到達して基板が完全に分断されるか、それともクラックが裏面まで到達することなく基板内で停止するかは、基板の板厚、加熱条件、冷却条件に依存し、特に、基板の板厚と加熱条件が大きく影響する。 As described in these patent documents, a crack (scribe line) is formed in the brittle material substrate by the first laser heating and the cooling immediately after the heating, and further, the second laser heating is performed. Cracks can be deeply developed.
By the way, when the crack propagates deeply by the second laser heating, whether the crack reaches the back surface and the substrate is completely divided, or whether the crack stops in the substrate without reaching the back surface, Depending on the substrate thickness, heating conditions, and cooling conditions, the substrate thickness and heating conditions are particularly significant.

一般に、板厚が厚い基板（厚さ１ｍｍ以上）は、加熱条件等を調整することにより、比較的容易にクラックを裏面まで進展させて基板を完全分断することができるが、基板の板厚が薄くなるにつれて、２回目のレーザ加熱によってクラックを深さ方向に進展させて分断する制御が困難になる。これは、基板表面に形成されたクラックを基板の深さ方向に進展させるには、クラックの進展を引き起こすための深さ方向に変化する応力勾配が基板内に形成されなければならないが、基板の板厚が薄い場合には、そのような応力勾配を形成するために必要な深さ方向の温度差を形成しにくいことによる。すなわち、基板の板厚が薄いと、レーザ照射による温熱、冷媒噴射による冷熱が直ちに表面側から裏面側に伝達されて、温度差が生じにくくなることによる。特に基板の板厚が０．７ｍｍ以下まで薄くなるとそのような傾向がますます強くなる。   In general, a substrate having a large thickness (thickness of 1 mm or more) can be relatively easily developed by adjusting the heating conditions and the like, so that the substrate can be completely divided by causing the crack to propagate to the back surface. As the thickness becomes thinner, it becomes difficult to control the crack to propagate in the depth direction by the second laser heating. This is because, in order to propagate the crack formed on the substrate surface in the depth direction of the substrate, a stress gradient that changes in the depth direction to cause the crack to propagate must be formed in the substrate. When the plate thickness is thin, it is difficult to form a temperature difference in the depth direction necessary for forming such a stress gradient. In other words, if the thickness of the substrate is thin, the heat generated by the laser irradiation and the cold generated by the refrigerant injection are immediately transmitted from the front side to the back side, and the temperature difference is less likely to occur. In particular, such a tendency becomes stronger as the thickness of the substrate is reduced to 0.7 mm or less.

したがって、基板の板厚が薄くなるにつれて、単に２回目のレーザ照射を行うだけでは基板が分断されるとは限らないため、特許文献２に記載されているように、クラック（スクライブライン）に沿って曲げモーメントを加えるブレイク工程を次工程に追加するようにして、確実に分断がなされるようにしなければならなかった。   Therefore, as the thickness of the substrate is reduced, the substrate is not necessarily divided only by performing the second laser irradiation. Therefore, as described in Patent Document 2, it follows the crack (scribe line). Therefore, a break process for applying a bending moment must be added to the next process to ensure that the break is made.

また、特許文献１にも記載されているが、基板の板厚が薄い場合に、加熱条件、冷却条件によっては１回目のレーザ加熱と加熱直後の冷却とによって、いきなり分断されてしまうことがある。これは基板が、深さ方向の応力勾配によって分断されるのではなく、レーザビームの走査方向（基板の面方向）の応力勾配、すなわちレーザビームが照射された位置近傍に発生する圧縮応力と、冷媒が噴射された位置近傍に発生する引張応力との面方向の応力勾配によって引き起こされる基板の面方向に進行する分断（深さ方向にクラックが進展する場合と区別するために面方向の応力勾配による分断では「進展」ではなく「進行」という）である。これを横割れと称する。横割れによる分断は、上述した深さ方向の応力勾配による分断（縦割れと称する）とは分断メカニズムが異なるものであり、分断面の直進性や品質が縦割れによる分断に比べて劣るので、加熱条件等を調整するようにして、横割れによる分断の発生を避けるようにしなければならない。すなわち、基板の板厚が薄い場合においても、１回目のレーザ加熱と加熱直後の冷却とによって、必ず一旦クラック（スクライブライン）を形成した上で、２回目のレーザ加熱でクラックを深さ方向に進展させることで分断（縦割れ）を行うようにする必要がある。   Further, as described in Patent Document 1, when the thickness of the substrate is thin, depending on the heating condition and the cooling condition, it may be suddenly divided by the first laser heating and the cooling immediately after the heating. . This is because the substrate is not divided by the stress gradient in the depth direction, but the stress gradient in the scanning direction of the laser beam (plane direction of the substrate), that is, the compressive stress generated in the vicinity of the position irradiated with the laser beam, Splitting that progresses in the plane direction of the substrate caused by the stress gradient in the plane direction with the tensile stress generated in the vicinity of the position where the refrigerant was injected (the stress gradient in the plane direction to distinguish it from the case where cracks propagate in the depth direction) The division by is called “progress” rather than “progress”. This is called transverse cracking. Dividing by transverse cracking is different from the dividing by the stress gradient in the depth direction described above (referred to as vertical cracking) because the dividing mechanism is different, and the straightness and quality of the sectional surface are inferior to the dividing by vertical cracking, It is necessary to adjust the heating conditions to avoid the occurrence of fragmentation due to transverse cracks. That is, even when the substrate is thin, a crack (scribe line) is always formed by the first laser heating and the cooling immediately after the heating, and then the crack is removed in the depth direction by the second laser heating. It is necessary to make division (longitudinal cracking) by making it progress.

その場合、１回目のレーザ加熱で横割れが発生しない加熱条件を見つけることは比較的容易であるが、一般に、１回目のレーザ加熱で用いた横割れの生じない加熱条件で、２回目のレーザ加熱を繰り返しても、深さ方向へのクラックの進展を生じさせることは困難であり、２回目のレーザ加熱を１回目の加熱条件と異なる加熱条件（異なる熱エネルギー分布等）にする必要がある。ちなみに、２回目レーザ照射でのレーザスポットを、１回目レーザ照射でのレーザスポットと同じ形状、同じ熱エネルギー分布で実行した場合は、１回目と同じ応力分布が発生するだけなので、クラックはほとんど進展しないことが、実験的に確かめられている。   In that case, it is relatively easy to find a heating condition in which no transverse crack is generated by the first laser heating, but in general, the second laser is heated under the heating condition used in the first laser heating without causing a transverse crack. Even if heating is repeated, it is difficult to cause cracks to progress in the depth direction, and the second laser heating needs to be different from the first heating condition (different thermal energy distribution, etc.). . By the way, if the laser spot in the second laser irradiation is executed with the same shape and the same thermal energy distribution as the laser spot in the first laser irradiation, the same stress distribution as in the first time will be generated, so the crack will almost progress. It has been confirmed experimentally not to do so.

このように、基板の板厚が薄くなるにつれて、１回目レーザ加熱、冷却、２回目レーザ加熱の手順を経るようにして、一旦クラック（スクライブライン）を形成した後に、形成されたクラックを進展させるようにして基板を完全に分断（縦割れ）させることが困難になる傾向があり、その結果、高品質な分断面を有する複数の基板に分断することが困難になっている。   As described above, as the thickness of the substrate decreases, the cracks (scribe lines) are formed once after the first laser heating, cooling, and second laser heating procedures, and then the formed cracks are advanced. Thus, it tends to be difficult to completely divide (vertically crack) the substrate, and as a result, it is difficult to divide the substrate into a plurality of substrates having a high-quality divided section.

よって、基板の板厚が薄い場合でも、クラック（スクライブライン）を形成した後に、クラックを深く進展させて分断（縦割れ）することが確実にできる分断装置および分断方法が望まれている。   Therefore, even when the thickness of the substrate is thin, there is a demand for a cutting device and a cutting method that can surely split the crack (vertical crack) by forming the crack deeply after forming the crack (scribe line).

上述した特許文献４のように、第１レーザスポットと第２レーザスポットとでレーザスポットの形状を変化させ、第２レーザスポットを冷却スポットに近い側の先端が最大エネルギー強度分布になるようにして照射することによりクラックを深く進展させる方法は、２回目の加熱条件が１回目の加熱条件と異なる加熱条件となることになり、基板の板厚が薄い場合でも有効であり、適用可能である。   As in Patent Document 4 described above, the shape of the laser spot is changed between the first laser spot and the second laser spot so that the tip of the second laser spot close to the cooling spot has a maximum energy intensity distribution. The method of deeply developing cracks by irradiating is that the second heating condition is different from the first heating condition, and is effective and applicable even when the thickness of the substrate is thin.

しかしながら、上記文献では２台のレーザ装置を搭載しており、そのため装置が大形化してしまう。また、２台のレーザ装置を用いるとなると、１回目のレーザ照射と２回目のレーザ照射とが異なる光学系で基板にレーザ照射されるようになるので、それぞれのレーザ装置が形成するレーザスポット間の光学的な位置調整が必要になる。また、上記文献で各レーザ装置は、レーザビームの光路上に特殊な回折格子レンズを取り付けて非対称な熱エネルギー強度分布を形成しているため、１つのレーザ装置を採用したのでは照射される熱エネルギー分布を変更して利用することは困難である。   However, in the above document, two laser devices are mounted, and thus the device becomes large. Further, when two laser devices are used, the first laser irradiation and the second laser irradiation are performed on the substrate by different optical systems, and therefore, between the laser spots formed by the respective laser devices. It is necessary to adjust the optical position. In each of the above documents, each laser device has a special diffraction grating lens attached to the optical path of the laser beam to form an asymmetric thermal energy intensity distribution. It is difficult to change and use the energy distribution.

そこで、本発明は、縦割れによる基板の分断を実現するために必要な、１回目レーザ加熱、冷却、２回目レーザ加熱の手順での分断処理を、確実に実現できるようにした分断装置および分断方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、レーザ照射を行う光学系を改良し、１回目レーザ加熱と２回目レーザ加熱との切り替えや調整を、短時間で簡単に行うことができる分断装置および分断方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a cutting apparatus and a cutting device that can surely realize the cutting process in the procedure of the first laser heating, cooling, and second laser heating necessary for realizing the cutting of the substrate due to vertical cracking. It aims to provide a method.
In addition, the present invention provides an optical system that performs laser irradiation, and provides a cutting apparatus and a cutting method that can easily perform switching and adjustment between the first laser heating and the second laser heating in a short time. With the goal.

上記課題を解決するためになされた本発明の分断装置は、スポット形状が互いに異なる第１レーザスポットと第２レーザスポットとを選択的にステージ上の脆性材料基板に照射するレーザ照射手段と、第１レーザスポットを照射するときに第１レーザスポットの近傍を冷却する冷却スポットを形成する冷却手段と、前記基板に対し、第１レーザスポット、第２レーザスポット、冷却スポットを相対移動させる移動手段と、前記基板に対し、第１レーザスポットを照射しつつ移動することにより前記基板の軟化点よりも低い温度で加熱し、冷却スポットを第１レーザスポットに追従するように移動させて冷却することにより基板表面にクラックを形成し、さらに前記クラックに沿って第２レーザスポットを照射しつつ移動して基板の軟化点よりも低い温度で前記基板を再加熱することにより前記クラックを前記基板の裏面まで進展させて前記基板を分断する制御を行う分断制御部とを備えた脆性材料基板の分断装置であって、前記レーザ照射手段は、１つのレーザ光源から出射されるレーザビームの光路を調整する光路調整機構により前記第１レーザスポットと前記第２レーザスポットとを形成し、前記レーザ照射手段が第１レーザスポットを形成するときは、前記基板に垂直に入射する垂直入射ビームを中心として第１レーザスポットが移動する方向に対して対称な熱エネルギー分布を有するビーム形状にして照射し、前記レーザ照射手段が第２レーザスポットを形成するときは、前記基板に斜め入射する斜め入射ビームを中心として第２レーザスポットが移動する方向の前方側が後方側より大きい熱エネルギー分布を有する形状にして照射するようにしている。   The cutting apparatus of the present invention made to solve the above problems includes a laser irradiation means for selectively irradiating a brittle material substrate on a stage with a first laser spot and a second laser spot having different spot shapes. A cooling means for forming a cooling spot for cooling the vicinity of the first laser spot when irradiating one laser spot; and a moving means for moving the first laser spot, the second laser spot, and the cooling spot relative to the substrate; By moving the substrate while irradiating the first laser spot, the substrate is heated at a temperature lower than the softening point of the substrate, and the cooling spot is moved to follow the first laser spot and cooled. From the softening point of the substrate, a crack is formed on the surface of the substrate and then moved while irradiating the second laser spot along the crack. A cutting apparatus for a brittle material substrate, comprising: a cutting control unit that controls the cutting of the substrate by reheating the substrate at a low temperature so that the crack propagates to the back surface of the substrate. The means forms the first laser spot and the second laser spot by an optical path adjustment mechanism for adjusting the optical path of a laser beam emitted from one laser light source, and the laser irradiation means forms the first laser spot. In this case, irradiation is performed in the form of a beam having a symmetric thermal energy distribution with respect to the direction in which the first laser spot moves centering on a normal incident beam perpendicularly incident on the substrate. Is formed, the front side in the direction in which the second laser spot moves around the obliquely incident beam obliquely incident on the substrate is In the shape having a square side greater heat energy distribution are used for irradiation.

ここで、レーザ照射手段が照射するレーザスポットは、従来から脆性材料基板にレーザスクライブを行う際に使用しているレーザ光源を用いて形成すればよく、脆性材料基板の種類に応じてエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ又は一酸化炭素レーザなどから選択すればよい。例えばガラス基板には炭酸ガスレーザを用いればよい。   Here, the laser spot irradiated by the laser irradiation means may be formed using a laser light source that has been conventionally used when laser scribing is performed on a brittle material substrate, and an excimer laser according to the type of the brittle material substrate, A YAG laser, a carbon dioxide laser, a carbon monoxide laser, or the like may be selected. For example, a carbon dioxide laser may be used for the glass substrate.

また、冷却手段は第１レーザスポットの近傍を局所的に冷却する冷却スポットを形成できればよく、冷却スポットの形成方法はどのようであってもよい。例えば、噴射ノズルから基板面に冷媒を吹き付ける冷媒噴射機構を設けるようにして、冷却スポットを形成してもよい。その場合、冷媒には、水（水蒸気）、圧縮空気、Ｈｅガス、Ｎ２ガス、ＣＯ２ガス等を用いることができる。 The cooling means only needs to be able to form a cooling spot that locally cools the vicinity of the first laser spot, and the cooling spot may be formed by any method. For example, the cooling spot may be formed by providing a refrigerant injection mechanism that blows the refrigerant from the injection nozzle to the substrate surface. In that case, water (water vapor), compressed air, He gas, N 2 gas, CO 2 gas, or the like can be used as the refrigerant.

また、移動手段は、第１レーザスポット、第２レーザスポット、冷却スポットの位置を固定し、脆性材料基板を載置するステージを移動するようにしてもよいし、逆に第１レーザスポット、第２レーザスポット、冷却スポットの位置を移動するようにし、脆性材料基板を載置するステージを固定してもよい。   Further, the moving means may fix the positions of the first laser spot, the second laser spot, and the cooling spot and move the stage on which the brittle material substrate is placed. (2) The stage on which the brittle material substrate is placed may be fixed by moving the positions of the laser spot and the cooling spot.

本発明によれば、分断制御部がレーザ照射手段、冷却手段、移動手段を制御して、脆性材料基板に対し、第１レーザスポットを照射しつつ移動することにより基板の軟化点よりも低い温度で加熱し、冷却スポットを第１レーザスポットに追従するように移動して冷却することにより、基板表面にクラック（スクライブライン）を形成する制御を行う。さらに、形成されたクラック（スクライブライン）に沿って、第２レーザスポットを照射しつつ移動して基板の軟化点よりも低い温度で前記基板を再加熱する制御を行う。これらの制御において、レーザ照射手段は、１つのレーザ光源から出射されるレーザビームの光路を調整する光路調整機構により、第１レーザスポットと第２レーザスポットとを形成する。レーザ照射手段は、第１レーザスポットを形成するときは、基板に垂直に入射する垂直入射ビームを中心として対称な熱エネルギー分布を有するビーム形状にして照射する。その結果、垂直入射ビームを中心に対称なビーム形状の第１レーザスポットが形成される。具体的には、例えば楕円形状、長円形状、あるいは円形状等の第１レーザスポットが形成される。レーザ照射手段が第２レーザスポットを形成するときは、基板に斜め入射する斜め入射ビームを中心として、第２レーザスポットが移動する方向の前方側が後方側より大きい熱エネルギー分布を有する形状にして照射する。その結果、斜め入射ビームを中心として非対称なレーザスポットが形成される。具体的には、例えば前方側が後方側より大きい熱エネルギー分布を有する卵型形状のレーザスポットが形成される。
このように、レーザ照射手段は、光路調整機構によりレーザビームの基板に対する入射方向を切り換えることにより、垂直入射ビームを中心にした第１レーザスポットを形成するとともに、斜め入射ビームを中心にした第２レーザスポットを形成する。 According to the present invention, the cutting control unit controls the laser irradiation unit, the cooling unit, and the moving unit to move the brittle material substrate while irradiating the first laser spot, thereby lowering the temperature lower than the softening point of the substrate. In order to control the formation of cracks (scribe lines) on the substrate surface, the substrate is heated by heating and the cooling spot is moved so as to follow the first laser spot and cooled. Further, the substrate is moved along the formed crack (scribe line) while irradiating the second laser spot, and the substrate is controlled to be reheated at a temperature lower than the softening point of the substrate. In these controls, the laser irradiation means forms the first laser spot and the second laser spot by an optical path adjustment mechanism that adjusts the optical path of the laser beam emitted from one laser light source. When the first laser spot is formed, the laser irradiation means irradiates the laser beam in a beam shape having a symmetric thermal energy distribution around a vertical incident beam that is perpendicularly incident on the substrate. As a result, a first laser spot having a symmetrical beam shape with respect to the normal incident beam is formed. Specifically, for example, a first laser spot having an elliptical shape, an oval shape, or a circular shape is formed. When the laser irradiation means forms the second laser spot, the irradiation is performed in such a shape that the front side in the moving direction of the second laser spot has a larger thermal energy distribution than the rear side around the obliquely incident beam incident on the substrate. To do. As a result, an asymmetric laser spot is formed around the obliquely incident beam. Specifically, for example, an egg-shaped laser spot having a thermal energy distribution on the front side larger than the rear side is formed.
In this way, the laser irradiation means forms the first laser spot centered on the vertical incident beam by switching the incident direction of the laser beam on the substrate by the optical path adjusting mechanism, and the second centered on the oblique incident beam. A laser spot is formed.

本発明によれば、１つのレーザ光源で、互いに形状が異なる第１レーザスポットと第２レーザスポットとを形成することができるので、レーザ光源の使用台数を減らすことができ、レーザ光源を２つ用いたときには必要になったレーザビーム間の位置調整を行う必要がなくなる。
また、基板の分断（縦割れ）に必要な１回目レーザ加熱、冷却、２回目レーザ加熱の手順での分断処理を実行する際に、１回目レーザ加熱で横割れが発生しにくい加熱条件（第１レーザスポット）を選択した場合でも、２回目レーザ加熱の際に、第１レーザスポットと異なる第２レーザスポットの加熱条件に簡単に切り換えて照射することができ、クラックを裏面まで進展させることができる。 According to the present invention, since the first laser spot and the second laser spot having different shapes can be formed by one laser light source, the number of laser light sources used can be reduced, and two laser light sources can be used. When used, it becomes unnecessary to adjust the position between the laser beams.
In addition, when performing the first laser heating, cooling, and second laser heating procedures necessary for dividing the substrate (longitudinal cracking), the heating conditions (the first laser heating is less likely to cause lateral cracking) Even when (1 laser spot) is selected, during the second laser heating, irradiation can be easily switched to the heating condition of the second laser spot different from the first laser spot, and the crack can be propagated to the back surface. it can.

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、光路調整機構は、レーザビームの光路上に回転ミラーが設けられるとともに、回転ミラーに対するレーザビームの入射位置を調整する調整機構を備えるようにしてもよい。
ここで、回転ミラーは、回転する反射面にレーザビームが照射されることにより、レーザビームをある角度範囲で走査できる構造であればよい。具体的には、ポリゴンミラーが一般的に用いられるが、これ以外に楕円ミラー（円ミラーを除く）、照射面の熱エネルギー分布を変化させるために反射面を特殊な曲面にした回転ミラーであってもよい。
本発明によれば、レーザ照射手段は、レーザ光源から出射されるレーザビームを、高速回転中の回転ミラー（例えばポリゴンミラー）の反射面に入射することによりレーザビームが走査され、走査されたレーザビームによるビーム束によってレーザスポットが形成される。そして回転ミラーの反射面に対するレーザビームの入射位置を調整機構で移動することにより、レーザビームの回転ミラーからの出射角度を変えることができるので、垂直入射ビームを中心とする第１レーザスポットを形成したり、斜め入射ビームを中心とする第２レーザスポットを形成したりすることが簡単にできるようになる。 (Means and effects for solving other problems)
In the above invention, the optical path adjusting mechanism may be provided with a rotating mirror on the optical path of the laser beam and an adjusting mechanism for adjusting the incident position of the laser beam on the rotating mirror.
Here, the rotating mirror may have a structure that can scan the laser beam in a certain angle range by irradiating the rotating reflecting surface with the laser beam. Specifically, a polygon mirror is generally used, but in addition to this, an elliptical mirror (excluding a circular mirror), a rotating mirror with a special curved surface for changing the thermal energy distribution on the irradiated surface. May be.
According to the present invention, the laser irradiation means scans the laser beam by causing the laser beam emitted from the laser light source to enter the reflecting surface of a rotating mirror (for example, a polygon mirror) that is rotating at high speed. A laser spot is formed by the beam bundle of the beam. Then, by moving the incident position of the laser beam with respect to the reflecting surface of the rotating mirror with the adjusting mechanism, the emission angle of the laser beam from the rotating mirror can be changed, so the first laser spot centered on the perpendicular incident beam is formed. Or forming a second laser spot centered on the obliquely incident beam.

上記発明において、光路調整機構は、レーザビームの光路上に反射ミラーが配置されるとともに、レーザビームの反射ミラーに対する入射角を調整する調整機構を備えるようにしてもよい。
本発明によれば、レーザ照射手段は、レーザ光源から出射したレーザビームを反射ミラーの反射面で反射された後に基板に照射する。レーザビームは、反射ミラーへの入射角が変わることにより、反射ミラーからの出射角度を変えることができるので、調整機構により反射ミラーに対するレーザビームの入射角度を変えるだけで、垂直入射ビームを中心とする第１レーザスポットを形成したり、斜め入射ビームを中心とする第２レーザスポットを形成したりすることができるようになる。 In the above invention, the optical path adjustment mechanism may be provided with an adjustment mechanism for adjusting the incident angle of the laser beam with respect to the reflection mirror while the reflection mirror is disposed on the optical path of the laser beam.
According to the present invention, the laser irradiation means irradiates the substrate after the laser beam emitted from the laser light source is reflected by the reflection surface of the reflection mirror. Since the angle of incidence of the laser beam on the reflecting mirror can be changed by changing the incident angle to the reflecting mirror, the adjustment mechanism can be used to change the incident angle of the laser beam on the reflecting mirror only by changing the incident angle of the laser beam to the center. The first laser spot can be formed, or the second laser spot centered on the oblique incident beam can be formed.

上記発明において、光路調整機構には、さらにレーザビームの光路上に配置され、ビーム形状を調整する調整ミラーまたは調整レンズが含まれるようにしてもよい。
ここで調整ミラー、調整レンズには、レーザビームがこれらの光学素子で反射したり、透過したりしたときにレーザビームのビーム径やビームスポットが変更する素子を用いることができる。具体的には、平凸レンズ、凹面ミラー、シリンドリカルレンズ等が用いられる。
本発明によれば、調整ミラーまたは調整レンズの光路上での位置や角度を調整することにより、形成される第１レーザスポット、第２レーザスポットの形状についても調整することができる。 In the above invention, the optical path adjustment mechanism may further include an adjustment mirror or an adjustment lens that is disposed on the optical path of the laser beam and adjusts the beam shape.
Here, as the adjustment mirror and the adjustment lens, an element that changes the beam diameter or beam spot of the laser beam when the laser beam is reflected or transmitted by these optical elements can be used. Specifically, a plano-convex lens, a concave mirror, a cylindrical lens, or the like is used.
According to the present invention, it is possible to adjust the shapes of the first laser spot and the second laser spot to be formed by adjusting the position and angle of the adjustment mirror or the adjustment lens on the optical path.

上記発明において、第２レーザスポットは、少なくとも第１レーザスポットよりも広くなるように調整ミラーまたは調整レンズにより調整されるようにしてもよい。
本発明によれば、２回目レーザ照射の際に、第１レーザスポットよりも大きなスポット形状にした第２レーザスポットで再加熱を行うようにすることで、１回目レーザ照射の加熱領域よりも大きな面積で基板を反り返えらせるようにしながらクラックを進展させるようになり、クラックの進展が促進される。 In the above invention, the second laser spot may be adjusted by the adjusting mirror or the adjusting lens so as to be wider than at least the first laser spot.
According to the present invention, during the second laser irradiation, reheating is performed with the second laser spot having a larger spot shape than the first laser spot, so that it is larger than the heating region of the first laser irradiation. The crack is advanced while the substrate is warped over the area, and the progress of the crack is promoted.

上記発明において、分断制御部は、基板上で第１レーザスポットおよび冷却スポットを移動してクラックを形成するときの移動方向と、基板上で第２レーザスポットを移動してクラックを進展するときの移動方向とを逆にして、往復移動により前記基板を分断するようにしてもよい。
本発明によれば、往路でクラックを形成し、復路でクラックを進展させて分断することができるので、効率よく作業を進めることができる。 In the above invention, the cutting control unit moves the first laser spot and the cooling spot on the substrate to form a crack, and moves the second laser spot on the substrate to advance the crack. The substrate may be divided by a reciprocating movement with the moving direction being reversed.
According to the present invention, a crack can be formed on the forward path and the crack can be advanced and divided on the return path, so that work can be efficiently performed.

また、別の観点からなされた本発明の脆性材料基板の分断方法は、脆性材料基板に設定される分断予定ラインに沿って第１レーザスポットを照射しつつ移動することにより基板の軟化点よりも低い温度で前記基板を加熱し、次いで第１レーザスポットに追従する冷却スポットにより前記基板を冷却して基板表面にクラックを形成し、さらに前記クラックに沿って第２レーザスポットを照射しつつ移動することにより基板の軟化点よりも低い温度で前記基板の再加熱を行うことにより、前記クラックを前記基板の裏面まで進展させて分断する脆性材料基板の分断方法であって、前記第１レーザスポットと前記第２レーザスポットとを、１つのレーザ光源から出射するレーザビームの光路を光路調整機構で調整することにより形成し、前記第１レーザスポットは、前記基板に垂直に入射する垂直入射ビームを中心として第１レーザスポットの移動方向の前後に対して対称な熱エネルギー分布を有する形状にして照射し、前記第２レーザスポットは、前記基板に斜め入射する斜め入射ビームを中心として第２レーザスポットの移動方向の前方側が後方側より大きい熱エネルギー分布を有する形状にして照射するようにしている。
本発明によれば、１つのレーザ光源で、第１レーザスポットと第２レーザスポットとを形成することができるので、レーザ光源の使用台数を減らすことができ、レーザ光源を２つ用いることで必要になっていたレーザビームの間の位置調整を行う必要がなくなる。
また、基板の分断（縦割れ）に必要な１回目レーザ加熱、冷却、２回目レーザ加熱の手順での分断処理を実行する際に、１回目レーザ加熱で横割れが発生しにくい加熱条件（第１レーザスポット）を選択した場合でも、２回目レーザ加熱の際に、第１レーザスポットと異なる第２レーザスポットの加熱条件に簡単に切り換えて照射することができ、レーザスポットの形状を変えることにより、クラックを裏面まで確実に進展させることができる。 Further, the method for dividing a brittle material substrate according to the present invention from another point of view is more effective than the softening point of the substrate by moving while irradiating the first laser spot along a planned division line set for the brittle material substrate. The substrate is heated at a low temperature, and then the substrate is cooled by a cooling spot that follows the first laser spot to form a crack on the surface of the substrate. Further, the substrate moves while irradiating the second laser spot along the crack. A method of dividing a brittle material substrate in which the crack is propagated to the back surface of the substrate and divided by performing reheating of the substrate at a temperature lower than the softening point of the substrate, and the first laser spot and The second laser spot is formed by adjusting an optical path of a laser beam emitted from one laser light source by an optical path adjusting mechanism, and the first laser spot is formed. The spot is irradiated in a shape having a symmetric thermal energy distribution with respect to the front and rear of the moving direction of the first laser spot with a vertical incident beam perpendicularly incident on the substrate as the center, and the second laser spot is The irradiation is performed in such a shape that the front side in the moving direction of the second laser spot has a larger thermal energy distribution than the rear side around the obliquely incident beam obliquely incident on the substrate.
According to the present invention, since the first laser spot and the second laser spot can be formed with one laser light source, the number of laser light sources used can be reduced, and it is necessary to use two laser light sources. There is no need to adjust the position between the laser beams.
In addition, when performing the first laser heating, cooling, and second laser heating procedures necessary for dividing the substrate (longitudinal cracking), the heating conditions (the first laser heating is less likely to cause lateral cracking) Even when (1 laser spot) is selected, during the second laser heating, irradiation can be performed by simply switching to the heating condition of the second laser spot different from the first laser spot, and by changing the shape of the laser spot , The crack can be reliably propagated to the back surface.

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ１の概略構成図である。図２は図１のレーザ分断装置ＬＣ１における制御系の構成を示すブロック図である。 (Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser cutting device LC1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system in the laser cutting device LC1 of FIG.

まず、図１に基づいて、レーザ分断装置ＬＣ１の全体構成について説明する。
水平な架台１上に平行に配置された一対のガイドレール３、４に沿って、図１の紙面前後方向（以下Ｙ方向という）に往復移動するスライドテーブル２が設けられている。両ガイドレール３，４の間に、スクリューネジ５が前後方向に沿って配置され、このスクリューネジ５に、前記スライドテーブル２に固定されたステー６が螺合されており、スクリューネジ５をモータ（図示外）によって正、逆転することにより、スライドテーブル２がガイドレール３，４に沿ってＹ方向に往復移動するように形成されている。 First, the overall configuration of the laser cutting device LC1 will be described with reference to FIG.
A slide table 2 that reciprocates in the front-rear direction (hereinafter referred to as the Y direction) in FIG. 1 is provided along a pair of guide rails 3 and 4 arranged in parallel on a horizontal base 1. A screw screw 5 is disposed between the guide rails 3 and 4 along the front-rear direction, and a stay 6 fixed to the slide table 2 is screwed to the screw screw 5. The slide table 2 is formed to reciprocate in the Y direction along the guide rails 3 and 4 by forward and reverse rotation (not shown).

スライドテーブル２上に、水平な台座７がガイドレール８に沿って、図１の左右方向（以下Ｘ方向という）に往復移動するように配置されている。台座７に固定されたステー１０に、モータ９によって回転するスクリューネジ１０ａが貫通螺合されており、スクリューネジ１０ａが正、逆転することにより、台座７がガイドレール８に沿って、Ｘ方向に往復移動する。   A horizontal base 7 is arranged on the slide table 2 so as to reciprocate in the left-right direction (hereinafter referred to as X direction) in FIG. A screw screw 10a rotated by a motor 9 is threaded through a stay 10 fixed to the pedestal 7, and the pedestal 7 is moved along the guide rail 8 in the X direction when the screw screw 10a is rotated forward and backward. Move back and forth.

台座７上には、回転機構１１によって回転する回転テーブル１２が設けられており、この回転テーブル１２に、切断対象の脆性材料基板であるガラス基板Ｇが水平な状態で取り付けられる。回転機構１１は、回転テーブル１２を、垂直な軸の周りで回転させるようになっており、基準位置に対して任意の回転角度になるように回転できるように形成されている。また、分断対象物であるガラス基板Ｇは、例えば吸引チャックによって回転テーブル１２に固定される。   A rotating table 12 that is rotated by a rotating mechanism 11 is provided on the base 7, and a glass substrate G that is a brittle material substrate to be cut is attached to the rotating table 12 in a horizontal state. The rotation mechanism 11 is configured to rotate the rotary table 12 around a vertical axis, and is configured to be rotated at an arbitrary rotation angle with respect to a reference position. Further, the glass substrate G that is the object to be divided is fixed to the rotary table 12 by, for example, a suction chuck.

回転テーブル１２の上方には、レーザ発振器１３と光路調整機構１４とが取付フレーム１５に保持されている。光路調整機構１４は、レーザ発振器１３から出射するレーザ光の光路を調整するための光路調整素子群１４ａ（平凸レンズ３１、反射ミラー３２、ポリゴンミラー３３）と、光路調整素子群１４ａの位置を移動するモータ群１４ｂ（モータ３４〜３６）と、光路調整素子群１４ａとモータ群１４ｂとを連結するアーム群１４ｃ（アーム３７〜３９）とからなる。平凸レンズ３１（メニスカスレンズ）はアーム３７を介して昇降モータ３４に接続され上下方向の位置が調整できるようにしてある。また、反射ミラー３２はアーム３８を介して昇降モータ３５に接続され上下方向の位置が調整できるようにしてある。また、ポリゴンミラー３３はアーム３９を介して昇降モータ３６に接続され上下方向の位置が調整できるようにしてある。   Above the rotary table 12, a laser oscillator 13 and an optical path adjustment mechanism 14 are held by an attachment frame 15. The optical path adjustment mechanism 14 moves the position of the optical path adjustment element group 14a (plano-convex lens 31, reflection mirror 32, polygon mirror 33) for adjusting the optical path of the laser light emitted from the laser oscillator 13, and the optical path adjustment element group 14a. Motor group 14b (motors 34 to 36), and an arm group 14c (arms 37 to 39) for connecting the optical path adjusting element group 14a and the motor group 14b. The plano-convex lens 31 (meniscus lens) is connected to an elevating motor 34 through an arm 37 so that the vertical position can be adjusted. The reflecting mirror 32 is connected to the lifting motor 35 via the arm 38 so that the vertical position can be adjusted. The polygon mirror 33 is connected to the lift motor 36 via an arm 39 so that the vertical position can be adjusted.

レーザ発振器１３から出射されたレーザビームは、これらの光路調整素子群１４ａを通過することによって、所望の断面形状を有するビーム束が形成され、基板Ｇの上にレーザスポットとして照射される。本実施形態では細く絞られたレーザビームが出射され、ポリゴンミラー３３で走査されることにより、楕円形状のレーザスポットＬＳ（図２）がガラス基板Ｇ上に形成される。そして光路調整素子群１４ａを調整することにより、１回目レーザ照射の際に用いる第１レーザスポット、２回目レーザ照射の際に用いる第２レーザスポットを切り換えるようにする。なお、光路調整素子群１４ａの各素子による光路調整については後述する。   The laser beam emitted from the laser oscillator 13 passes through these optical path adjusting element groups 14a, so that a beam bundle having a desired cross-sectional shape is formed and irradiated onto the substrate G as a laser spot. In the present embodiment, a narrowly focused laser beam is emitted and scanned by the polygon mirror 33, whereby an elliptical laser spot LS (FIG. 2) is formed on the glass substrate G. Then, by adjusting the optical path adjusting element group 14a, the first laser spot used for the first laser irradiation and the second laser spot used for the second laser irradiation are switched. The optical path adjustment by each element of the optical path adjustment element group 14a will be described later.

取付フレーム１５には、光路調整機構１４に近接して、冷却ノズル１６が設けられている。この冷却ノズル１６からは、冷却水、Ｈeガス、炭酸ガス等の冷却媒体がガラス基板Ｇに噴射されるようにしてある。冷却媒体は、ガラス基板Ｇに照射された楕円形状のレーザスポットＬＳの近傍に吹き付けられて、ガラス基板Ｇの表面に冷却スポットＣＳ（図２）を形成する。   The mounting frame 15 is provided with a cooling nozzle 16 adjacent to the optical path adjusting mechanism 14. From the cooling nozzle 16, a cooling medium such as cooling water, He gas, carbon dioxide gas or the like is jetted onto the glass substrate G. The cooling medium is sprayed in the vicinity of the elliptical laser spot LS irradiated on the glass substrate G to form a cooling spot CS (FIG. 2) on the surface of the glass substrate G.

取付フレーム１５には、さらにカッターホイール１８が、上下移動調節機構１７を介して取り付けられている。このカッターホイール１８は、焼結ダイヤモンドまたは超硬合金を材料とし、外周面に頂点を刃先とするＶ字形の稜線部を備えたものであって、ガラス基板Ｇへの圧接力が上下移動調節機構１７によって微細に調整できるようになっている。カッターホイール１８は、専ら、ガラス基板Ｇの端縁に初期亀裂ＴＲ（図２）を形成するときに、台座７をＸ方向に移動させつつ一時的に下降させるようにして用いる。
A cutter wheel 18 is further attached to the attachment frame 15 via a vertical movement adjustment mechanism 17. The cutter wheel 18, the sintered diamond or cemented carbide alloy as the material, there is provided with a ridge portion of the V-shape to the cutting edge vertices on the outer peripheral surface, the vertical movement regulating pressure contact force to the glass substrate G The mechanism 17 can be finely adjusted. The cutter wheel 18 is exclusively used when the initial crack TR (FIG. 2) is formed on the edge of the glass substrate G, while the pedestal 7 is moved down in the X direction and temporarily lowered.

続いて、図２に基づいて制御系を説明する。レーザ分断装置ＬＣ１は、メモリに記憶された制御パラメータおよびプログラム（ソフトウェア）とＣＰＵとにより、各種処理を実行する制御部５０を備えている。この制御部５０は、スライドテーブル２、台座７、回転テーブル１２の位置決めや移動を行うためのモータ（モータ９等）を駆動するテーブル駆動部５１、レーザ照射を行うレーザ駆動部５２（レーザ発振器１３を駆動するレーザ光源駆動部５２ａ、光路調整素子群１４ａ用のモータ群１４ｂを駆動する光路調整機構駆動部５２ｂを含む）、冷却ノズル１６による冷媒噴射を制御する開閉弁（不図示）を駆動するノズル駆動部５３、カッターホイール１８によりガラス基板Ｇに初期亀裂を形成するカッター駆動部５４、カメラ２０、２１により基板Ｇに刻印してある位置決め用マーカを映し出すカメラ駆動部５５の各駆動系を制御する。また、制御部５０は、キーボード、マウスなどからなる入力部５６、および、表示画面上に各種表示を行う表示部５７が接続され、必要な情報が画面に表示されるとともに、必要な指令や設定が入力できるようにしてある。   Next, the control system will be described with reference to FIG. The laser cutting device LC1 includes a control unit 50 that executes various processes using a control parameter and a program (software) stored in a memory and a CPU. The control unit 50 includes a table driving unit 51 that drives a motor (such as the motor 9) for positioning and moving the slide table 2, the pedestal 7, and the rotary table 12, and a laser driving unit 52 (laser oscillator 13) that performs laser irradiation. A laser light source driving unit 52a that drives the motor, an optical path adjusting mechanism driving unit 52b that drives the motor group 14b for the optical path adjusting element group 14a), and an on-off valve (not shown) that controls refrigerant injection by the cooling nozzle 16. Control each drive system of the nozzle drive unit 53, the cutter drive unit 54 that forms an initial crack in the glass substrate G by the cutter wheel 18, and the camera drive unit 55 that projects the positioning marker stamped on the substrate G by the cameras 20 and 21. To do. In addition, the control unit 50 is connected to an input unit 56 such as a keyboard and a mouse, and a display unit 57 that performs various displays on the display screen, so that necessary information is displayed on the screen and necessary commands and settings are made. Can be entered.

また、制御部５０は、テーブル駆動部５１、レーザ駆動部５２（レーザ光源駆動部５２ａ、光路調整機構駆動部５２ｂ）、ノズル駆動部５３、カッター駆動部５４を総合的に駆動してガラス基板Ｇの分断を行う分断制御部５８を備えており、この分断制御部５８により、１回目レーザ照射、冷却、２回目レーザ照射の手順による分断が実行される。
具体的には、分断制御部５８が、まずカッター駆動部５４とテーブル駆動部５１とを制御して、カッターホイール１８を下降した状態で基板Ｇを移動し、これにより初期亀裂ＴＲを形成する処理が行われる。続いてテーブル駆動部５１、レーザ駆動部５２、ノズル駆動部５３を制御して、レーザビーム（第１レーザスポット）を照射するとともに冷媒を噴射した状態で基板Ｇを移動する。これにより１回目レーザ照射および冷却を行い、基板にクラックを形成する処理が行われる。続いてテーブル駆動部５１、レーザ駆動部５２を制御して、レーザビーム（第２レーザスポット）を照射した状態で基板Ｇを移動する。これにより２回目レーザ照射を行い、クラックを進展させる処理が行われる。 In addition, the control unit 50 comprehensively drives the table driving unit 51, the laser driving unit 52 (laser light source driving unit 52a, the optical path adjustment mechanism driving unit 52b), the nozzle driving unit 53, and the cutter driving unit 54, thereby driving the glass substrate G. The division control unit 58 is configured to perform the division of the first laser irradiation, the cooling, and the second laser irradiation.
Specifically, the cutting control unit 58 first controls the cutter driving unit 54 and the table driving unit 51 to move the substrate G while the cutter wheel 18 is lowered, thereby forming the initial crack TR. Is done. Subsequently, the table driving unit 51, the laser driving unit 52, and the nozzle driving unit 53 are controlled to move the substrate G while irradiating a laser beam (first laser spot) and injecting a coolant. As a result, the first laser irradiation and cooling are performed to form a crack in the substrate. Subsequently, the table driving unit 51 and the laser driving unit 52 are controlled to move the substrate G in a state where the laser beam (second laser spot) is irradiated. As a result, the second laser irradiation is performed to cause the crack to progress.

次に、光路調整機構１４（光路調整素子群１４ａ、モータ群１４ｂ、アーム群１４ｃ）による光路調整の動作について説明する。
図３は光路調整機構１４の動作を説明する図であり、具体的には、反射ミラー３２の上下移動により、基板Ｇに照射するレーザスポットを変化させ、ビーム照射領域の熱エネルギー分布を変化させる動作を説明する図である。 Next, the operation of optical path adjustment by the optical path adjustment mechanism 14 (optical path adjustment element group 14a, motor group 14b, arm group 14c) will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the optical path adjustment mechanism 14. Specifically, the laser spot irradiated on the substrate G is changed by moving the reflection mirror 32 up and down, and the thermal energy distribution in the beam irradiation region is changed. It is a figure explaining operation | movement.

レーザ光源１３から出射されるレーザビームＬＢ０の進行方向は鉛直下方に向けてあり、レーザビームＬＢ０は平凸レンズ３１に入射する。平凸レンズ３１を通過したレーザビームＬＢ１はさらに鉛直方向に進行し、反射ミラー３２に入射する。このとき反射ミラー３２の反射面に４５度の入射角度で入射するとともに、４５度の反射角度で出射するように反射ミラー３２の取付角度が調整してあり、反射ミラー３２で反射したレーザビームＬＢ２は、水平方向に進行する。   The traveling direction of the laser beam LB0 emitted from the laser light source 13 is directed vertically downward, and the laser beam LB0 enters the plano-convex lens 31. The laser beam LB1 that has passed through the plano-convex lens 31 further travels in the vertical direction and enters the reflection mirror 32. At this time, the incident angle of 45 degrees is incident on the reflecting surface of the reflecting mirror 32, and the mounting angle of the reflecting mirror 32 is adjusted so as to be emitted at the reflecting angle of 45 degrees, and the laser beam LB2 reflected by the reflecting mirror 32 is adjusted. Advances horizontally.

水平方向に進行するレーザビームＬＢ２はポリゴンミラー３３に入射する。このとき、ポリゴンミラー３３の高さ位置と反射ミラー３２の高さ位置との関係により、レーザビームＬＢ２のポリゴンミラー３３への入射位置が変化し、その結果、ポリゴンミラー３３の反射面への入射角度およびポリゴンミラー３３からの出射角度を調整することができる。すなわち、ポリゴンミラー３３の高さ位置を固定したまま、モータ３５（図１）を駆動し、アーム３８を昇降させてポリゴンミラー３３に対する反射ミラー３２の高さを調整することにより、ポリゴンミラー３３に入射するレーザビームＬＢ２の入射位置を調整し、ポリゴンミラー３３から基板Ｇに向けて出射させるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３の角度を調整するようにしている。   The laser beam LB2 traveling in the horizontal direction enters the polygon mirror 33. At this time, the incident position of the laser beam LB2 on the polygon mirror 33 changes depending on the relationship between the height position of the polygon mirror 33 and the height position of the reflection mirror 32. As a result, the incident position on the reflection surface of the polygon mirror 33 changes. The angle and the emission angle from the polygon mirror 33 can be adjusted. That is, while the height position of the polygon mirror 33 is fixed, the motor 35 (FIG. 1) is driven, and the arm 38 is moved up and down to adjust the height of the reflection mirror 32 with respect to the polygon mirror 33. The incident position of the incident laser beam LB2 is adjusted, and the angle of the laser beam (beam bundle) LB3 emitted from the polygon mirror 33 toward the substrate G is adjusted.

具体的には、第１レーザスポットを形成するときは、反射ミラー３２からポリゴンミラー３３に向かうレーザビームＬＢ２が、ポリゴンミラー３３の１つの反射面における中央位置に、４５度で入射するようにし（図中一点鎖線で示す）、反射面からは４５度の反射角度で出射されるようにする。その結果、鉛直下方に進行するようになり、ガラス基板Ｇに対して垂直入射するレーザビームＬＢ３ａが形成されるようになる。
ポリゴンミラー３３の反射面が高速回転することにより、ポリゴンミラー３３から出射するレーザビーム(ビーム束)ＬＢ３はレーザビームＬＢ３ａを中心に走査され、図４に示すように熱エネルギー分布Ｅがビームの走査方向前後に略対称な第１レーザスポットＬＳ１が形成される。 Specifically, when the first laser spot is formed, the laser beam LB2 from the reflection mirror 32 toward the polygon mirror 33 is incident on the central position of one reflection surface of the polygon mirror 33 at 45 degrees ( The light is emitted from the reflection surface at a reflection angle of 45 degrees. As a result, the laser beam LB3a that travels vertically downward and is perpendicularly incident on the glass substrate G is formed.
As the reflecting surface of the polygon mirror 33 rotates at high speed, the laser beam (beam bundle) LB3 emitted from the polygon mirror 33 is scanned around the laser beam LB3a, and the thermal energy distribution E is scanned by the beam as shown in FIG. A first laser spot LS1 that is substantially symmetrical in the front-rear direction is formed.

また、第２レーザスポットを形成するときは、反射ミラー３２からポリゴンミラー３３に向かうレーザビームＬＢ２が、ポリゴンミラー３３の１つの反射面における中央位置に、第１レーザスポットを形成するときよりも深い入射角（例えば６０度）で入射するようにし（図中破線で示す）、ポリゴンミラー３３の反射面からも深い反射角度で出射されるようにする。その結果、基板Ｇに対し斜め方向に進行するレーザビームＬＢ３ｂが形成されるようになる。
ポリゴンミラー３３の反射面が高速回転することにより、ポリゴンミラー３３から出射するレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３はレーザビームＬＢ３ｂを中心に走査され、図４に示すように熱エネルギー分布Ｅが走査方向前後に非対称である第２レーザスポットＬＳ２が形成される。 Further, when forming the second laser spot, the laser beam LB2 from the reflection mirror 32 toward the polygon mirror 33 is deeper than when forming the first laser spot at the center position on one reflection surface of the polygon mirror 33. Incident light is incident at an incident angle (for example, 60 degrees) (indicated by a broken line in the figure), and is also emitted from the reflective surface of the polygon mirror 33 at a deep reflective angle. As a result, a laser beam LB3b traveling in an oblique direction with respect to the substrate G is formed.
As the reflecting surface of the polygon mirror 33 rotates at high speed, the laser beam (beam bundle) LB3 emitted from the polygon mirror 33 is scanned around the laser beam LB3b, and as shown in FIG. A second laser spot LS2 that is asymmetrical to each other is formed.

図５は光路調整機構１４による調整動作を総合的に説明する図である。図３ではレーザスポットの熱エネルギー分布を調整する実施例について説明したが、図５（ａ）に矢印で示すように、平凸レンズ３１、反射ミラー３２、ポリゴンミラー３３はそれぞれ独立に昇降できるようにしてあるので、これらの位置関係を変化させることにより、熱エネルギー分布の他に、レーザスポット形状（長さや幅）も調整することができる。ここでは主な調整についてまとめて説明する。   FIG. 5 is a diagram for comprehensively explaining the adjusting operation by the optical path adjusting mechanism 14. Although the embodiment for adjusting the thermal energy distribution of the laser spot has been described with reference to FIG. 3, the plano-convex lens 31, the reflection mirror 32, and the polygon mirror 33 can be moved up and down independently, as indicated by arrows in FIG. Therefore, by changing these positional relationships, the laser spot shape (length and width) can be adjusted in addition to the thermal energy distribution. Here, main adjustments will be described together.

図５（ｂ）は、レーザスポットを非対称な熱エネルギー分布にするときの調整である。既に説明したように（図３）、ポリゴンミラー３３を固定し、反射ミラー３２を下降（実線矢印方向への移動）することにより、非対称な熱エネルギー分布を形成することができる。一方、反射ミラー３２を固定し、ポリゴンミラー３３を上昇（破線矢印方向への移動）することによっても、同様の非対称な熱エネルギー分布を形成することができる。   FIG. 5B shows the adjustment when the laser spot has an asymmetric thermal energy distribution. As already described (FIG. 3), an asymmetric thermal energy distribution can be formed by fixing the polygon mirror 33 and lowering the reflecting mirror 32 (moving in the direction of the solid line arrow). On the other hand, the same asymmetric thermal energy distribution can be formed by fixing the reflecting mirror 32 and raising the polygon mirror 33 (moving in the direction of the broken line arrow).

図５（ｃ）は、レーザスポットの熱エネルギー分布を、図５（ｂ）とは反対方向に非対称にするときの調整である。ポリゴンミラー３３を固定し反射ミラー３２を上昇（実線矢印方向への移動）することにより、あるいは反射ミラー３２を固定しポリゴンミラー３３を下降（破線矢印方向への移動）することによって、非対称な熱エネルギー分布を形成することができる。   FIG. 5C shows the adjustment when the thermal energy distribution of the laser spot is made asymmetric in the direction opposite to that in FIG. By fixing the polygon mirror 33 and raising the reflection mirror 32 (moving in the direction of the solid arrow) or by fixing the reflection mirror 32 and lowering the polygon mirror 33 (moving in the direction of the broken arrow) An energy distribution can be formed.

図５（ｄ）は、レーザスポットのビーム形状を小さくするときの調整である。反射ミラー３２とポリゴンミラー３３とを同時に下降することにより基板Ｇ上のレーザスポットは縮小され、ビーム長さを小さくすることができる。なお、図示を省略するが、反射ミラー３２とポリゴンミラー３３とを同時に上昇することによりレーザスポットは拡大されるので、ビーム長さを大きくすることができる。
この調整を利用すれば、１回目レーザ照射の加熱領域よりも大きな径で２回目レーザ照射を行うことができる。このとき基板を大きな径で反り返えらせることができるので、クラックの進展が促進される。 FIG. 5D shows adjustment when the beam shape of the laser spot is reduced. By simultaneously lowering the reflecting mirror 32 and the polygon mirror 33, the laser spot on the substrate G is reduced, and the beam length can be reduced. Although not shown, the laser spot is enlarged by simultaneously raising the reflecting mirror 32 and the polygon mirror 33, so that the beam length can be increased.
If this adjustment is used, the second laser irradiation can be performed with a larger diameter than the heating region of the first laser irradiation. At this time, since the substrate can be warped with a large diameter, the progress of cracks is promoted.

図５（ｅ）は、レーザスポットのビーム形状を大きくするときの調整である。平凸レンズ３１を下降することによりレーザスポットは拡大され、ビーム長さを大きくすることができる。なお、図示を省略するが、平凸レンズ３１を上昇することによりレーザスポットは縮小され、図５（ｄ）とは別方法でビーム長さを小さくすることができる。   FIG. 5E shows adjustment when the beam shape of the laser spot is increased. By lowering the plano-convex lens 31, the laser spot is enlarged and the beam length can be increased. Although illustration is omitted, the laser spot is reduced by raising the plano-convex lens 31, and the beam length can be reduced by a method different from that shown in FIG.

このように光路調整機構１４の各素子を個々に昇降したり複合的に昇降したりすることにより、レーザスポットの形状や熱エネルギー分布を調整することができる。
なお、本実施形態では、ポリゴンミラー３３でレーザビームを走査することによりレーザスポットを形成するようにしたが、ポリゴンミラーに代えて楕円ミラー、その他の回転ミラーを用いて走査することによっても、互いに異なる形状の第１レーザスポット、第２レーザスポットを形成することができる。 As described above, the shape of the laser spot and the thermal energy distribution can be adjusted by individually raising or lowering each element of the optical path adjusting mechanism 14 or raising and lowering the elements individually.
In this embodiment, the laser spot is formed by scanning the laser beam with the polygon mirror 33. However, instead of the polygon mirror, scanning with an elliptical mirror or other rotating mirrors can also be used. A first laser spot and a second laser spot having different shapes can be formed.

そして、分断制御部５８がレーザ制御部５２の光路調整機構駆動部５２ｂを制御することにより、１回目レーザ照射が実行されるときには第１レーザスポットＬＳ１が形成されるように反射ミラー３２の位置が調整され、２回目レーザ照射が実行されるときには第２レーザスポットＬＳ２が形成されるように反射ミラー３２の位置が調整される。   The division control unit 58 controls the optical path adjustment mechanism driving unit 52b of the laser control unit 52, so that the position of the reflection mirror 32 is set so that the first laser spot LS1 is formed when the first laser irradiation is performed. When the second laser irradiation is performed, the position of the reflection mirror 32 is adjusted so that the second laser spot LS2 is formed.

また、分断制御部５８が、１回目レーザ照射、冷却、２回目レーザ照射の手順による分断動作を実行する際に、テーブル駆動部５１を制御して基板Ｇを移動させることになるが、１回目レーザ照射のときの移動方向と、２回目レーザ照射の移動方向を反対にすることにより、往復動作で分断を完了できるようにして移動のためのロスタイムを減らすようにすることもできる。   In addition, when the cutting control unit 58 performs the cutting operation according to the procedure of the first laser irradiation, cooling, and second laser irradiation, the substrate driving unit 51 is controlled to move the substrate G. By reversing the moving direction at the time of laser irradiation and the moving direction of the second laser irradiation, it is possible to complete the division by the reciprocating operation and to reduce the loss time for the movement.

（実施形態２）
図６は本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ２における光路調整機構の概略構成図であり、図６（ａ）は第１レーザスポットを形成するときの状態、図６（ｂ）は第２レーザスポットを形成するときの状態である。レーザ分断装置ＬＣ２では、回転ミラー（ポリゴンミラー等）を用いずに、光学レンズや光学ミラーを組み合わせた光学系により、第１レーザスポット、第２レーザスポットを形成するようにしている。
なお、本実施形態のレーザ分断装置ＬＣ２と実施形態１で説明したレーザ分断装置ＬＣ１とは、光路調整機構１４（１４ａ〜１４ｃ）以外の構成については基本的に同じであるので、光路調整機構以外の部分の説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an optical path adjusting mechanism in a laser cutting apparatus LC2 which is another embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is a state when a first laser spot is formed, and FIG. 6 (b). Is the state when the second laser spot is formed. In the laser cutting device LC2, the first laser spot and the second laser spot are formed by an optical system combining an optical lens and an optical mirror without using a rotating mirror (polygon mirror or the like).
The laser cutting device LC2 of the present embodiment and the laser cutting device LC1 described in the first embodiment are basically the same except for the optical path adjustment mechanism 14 (14a to 14c), and therefore other than the optical path adjustment mechanism. The description of the part is omitted.

光路調整機構６１は、固定側となる第１反射ミラー６２と、可動側となる第２反射ミラー６３と、平凸レンズ６４と、シリンドリカルレンズ６５とからなる。これらの光学素子群のうち、第２反射ミラー６３、平凸レンズ６４、シリンドリカルレンズ６５は、可動光学体６６として一体に保持されるとともに、第２反射ミラー６３の反射面近傍を支点Ｐとして傾動させることができるように、モータ（不図示）に接続してある。   The optical path adjustment mechanism 61 includes a first reflection mirror 62 on the fixed side, a second reflection mirror 63 on the movable side, a plano-convex lens 64, and a cylindrical lens 65. Among these optical element groups, the second reflecting mirror 63, the plano-convex lens 64, and the cylindrical lens 65 are integrally held as a movable optical body 66 and tilted around the reflecting surface of the second reflecting mirror 63 as a fulcrum P. It is connected to a motor (not shown) so that it can be used.

レーザ発振器１３は、小径のビーム束からなるレーザビームＬＢ０が鉛直下方に出射されるように調整してあり、レーザビームＬＢ０は第１反射ミラー６２に入射する。第１反射ミラー６２は、レーザビームＬＢ０が反射面に４５度の入射角度で入射し、４５度の反射角度で出射するように取付角度が調整してあり、第１反射ミラー６２から出射したレーザビームＬＢ１は、水平方向に進行する。   The laser oscillator 13 is adjusted so that a laser beam LB0 composed of a small-diameter beam bundle is emitted vertically downward, and the laser beam LB0 enters the first reflecting mirror 62. The first reflection mirror 62 has a mounting angle adjusted so that the laser beam LB0 is incident on the reflection surface at an incident angle of 45 degrees and is emitted at a reflection angle of 45 degrees, and the laser beam emitted from the first reflection mirror 62 is emitted. The beam LB1 travels in the horizontal direction.

水平方向に進行するレーザビームＬＢ１は、第２反射ミラーに６３に入射する。このとき、レーザビームＬＢ１が第２反射ミラー６３の反射面に入射する入射角度によって、第２反射ミラー６３の反射面からの出射角度が変化することになる。   The laser beam LB1 traveling in the horizontal direction enters the second reflection mirror 63. At this time, the emission angle from the reflecting surface of the second reflecting mirror 63 changes depending on the incident angle at which the laser beam LB1 enters the reflecting surface of the second reflecting mirror 63.

第１レーザスポットを形成する場合には、第２反射ミラー６３の反射面に対し、レーザビームＬＢ１が４５度の入射角度で入射するように調整することにより、反射面に対し４５度の反射角度で出射するようになり、図６（ａ）に示すように、レーザビームＬＢ２が鉛直下方に向けて進行するようになる。レーザビームＬＢ２は、平凸レンズ６４によってビーム径が絞られるとともに、シリンドリカルレンズ６５によって一軸方向に拡大され、断面が楕円形状のビーム束が形成される。そして、レーザビームＬＢ２のビーム束のうちで平凸レンズ６４、シリンドリカルレンズ６５のレンズ光軸を通過するレーザビーム（センタービーム）は直進し、ガラス基板Ｇに対して垂直入射するレーザビームＬＢ３ａを形成することになる。また、レーザビームＬＢ２のビーム束のうちでその他のレーザビーム（センタービーム以外）は、レーザビームＬＢ３ａの回りに拡がる楕円形状のレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となり、楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１を基板Ｇの上に形成する。このとき第１レーザスポットＬＳ１は長軸方向に対称な熱エネルギー分布を有している。   In the case of forming the first laser spot, the reflection angle of 45 degrees with respect to the reflection surface is adjusted by adjusting the laser beam LB1 to enter the reflection surface of the second reflection mirror 63 at an incidence angle of 45 degrees. As shown in FIG. 6A, the laser beam LB2 travels vertically downward. The beam diameter of the laser beam LB2 is reduced by the plano-convex lens 64, and is expanded in a uniaxial direction by the cylindrical lens 65, so that a beam bundle having an elliptical cross section is formed. The laser beam (center beam) that passes through the lens optical axes of the plano-convex lens 64 and the cylindrical lens 65 in the beam bundle of the laser beam LB2 goes straight and forms a laser beam LB3a that is perpendicularly incident on the glass substrate G. It will be. Further, the other laser beams (other than the center beam) in the laser beam LB2 beam bundle become an elliptical laser beam (beam bundle) LB3 that spreads around the laser beam LB3a, and the first laser spot LS1 having the elliptical shape is obtained. It is formed on the substrate G. At this time, the first laser spot LS1 has a symmetrical thermal energy distribution in the major axis direction.

また、第２レーザスポットを形成する場合には、第２反射ミラー６３の反射面に対し、レーザビームＬＢ１が４５度よりも深い入射角度（例えば６０度）で入射するように調整することにより、第１レーザスポットを形成するときよりも反射面に対し深い反射角度で出射するようになり、図６（ｂ）に示すように、基板Ｇに対し斜め方向に進行するレーザビームＬＢ２が形成されるようになる。
レーザビームＬＢ２は、平凸レンズ６４によってビーム径が絞られるとともに、シリンドリカルレンズ６５によって一軸方向に拡大されて断面が楕円形状のビーム束が形成される。そして、レーザビームＬＢ２のビーム束のうちで平凸レンズ６４、シリンドリカルレンズ６５のレンズ光軸を通過するレーザビーム（センタービーム）は直進し、ガラス基板Ｇに対して斜め入射するレーザビームＬＢ３ｂを形成することになる。また、レーザビームＬＢ２のビーム束のうちでその他のレーザビーム（センタービーム以外）は、レーザビームＬＢ３ｂの回りに拡がる楕円形状のレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となり、これが基板Ｇに斜め入射される結果、熱エネルギー分布が楕円形状の長軸方向に非対称である第２レーザスポットＬＳ２が形成される。 Further, when forming the second laser spot, by adjusting the laser beam LB1 to be incident on the reflection surface of the second reflection mirror 63 at an incident angle deeper than 45 degrees (for example, 60 degrees), The laser beam is emitted at a deeper reflection angle with respect to the reflection surface than when the first laser spot is formed, and a laser beam LB2 traveling in an oblique direction with respect to the substrate G is formed as shown in FIG. It becomes like this.
The beam diameter of the laser beam LB2 is reduced by the plano-convex lens 64, and is expanded in a uniaxial direction by the cylindrical lens 65 to form a beam bundle having an elliptical cross section. The laser beam (center beam) passing through the lens optical axes of the planoconvex lens 64 and the cylindrical lens 65 in the beam bundle of the laser beam LB2 travels straight to form a laser beam LB3b that is obliquely incident on the glass substrate G. It will be. The other laser beam (other than the center beam) in the beam bundle of the laser beam LB2 becomes an elliptical laser beam (beam bundle) LB3 that spreads around the laser beam LB3b, and is incident on the substrate G obliquely. As a result, the second laser spot LS2 having an asymmetric thermal energy distribution in the major axis direction is formed.

そして、分断制御部５８によって、１回目レーザ照射が実行されるときには第１レーザスポットＬＳ１が形成されるように可動光学体６６の位置が調整され、２回目レーザ照射が実行されるときには第２レーザスポットＬＳ２が形成されるように可動光学体６６の位置が調整される。   Then, the position of the movable optical body 66 is adjusted so that the first laser spot LS1 is formed when the first laser irradiation is performed, and the second laser is performed when the second laser irradiation is performed. The position of the movable optical body 66 is adjusted so that the spot LS2 is formed.

（実施形態３）
図７は、本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ３における光路調整機構の概略構成図であり、図７（ａ）は第１レーザスポットを形成するときの状態、図７（ｂ）は第２レーザスポットを形成するときの状態である。レーザ分断装置ＬＣ３では、複数の光学ミラーを用いた光学系により、第１レーザスポット、第２レーザスポットを形成するようにしている。
なお、本実施形態のレーザ分断装置ＬＣ３についても、実施形態１のレーザ分断装置ＬＣ１における光路調整機構１４（１４ａ〜１４ｃ）以外の構成部分は基本的に同じ構成であるので、光路調整機構以外の部分の説明を省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an optical path adjustment mechanism in a laser cutting apparatus LC3 that is another embodiment of the present invention, and FIG. 7A shows a state when a first laser spot is formed, and FIG. ) Is a state when the second laser spot is formed. In the laser cutting device LC3, the first laser spot and the second laser spot are formed by an optical system using a plurality of optical mirrors.
Note that the laser cutting device LC3 of this embodiment also has basically the same configuration except for the optical path adjustment mechanism 14 (14a to 14c) in the laser cutting device LC1 of the first embodiment. Description of the part is omitted.

光路調整機構７１は、第１反射ミラー７２、凹面ミラー７３、シリンドリカルミラー７４、第２反射ミラー７５の光学素子群からなる。このうち、最終段の第２反射ミラー７５は反射面近傍を支点Ｐとして傾動させることができるように、モータ（不図示）に接続してある。   The optical path adjustment mechanism 71 includes an optical element group of a first reflection mirror 72, a concave mirror 73, a cylindrical mirror 74, and a second reflection mirror 75. Among these, the second reflection mirror 75 at the final stage is connected to a motor (not shown) so that the vicinity of the reflection surface can be tilted about the fulcrum P.

レーザ発振器１３は、小径のビーム束からなるレーザビームＬＢ０が鉛直下方に出射されるように調整してあり、レーザビームＬＢ０は第１反射ミラー７２に入射する。第１反射ミラー７２は、レーザビームＬＢ０が４５度の入射角度で入射し、４５度の反射角度で出射するように取付角度が調整してあり、第１反射ミラー７２を出射したレーザビームＬＢ１は水平方向に進行する。   The laser oscillator 13 is adjusted so that a laser beam LB0 composed of a small-diameter beam bundle is emitted vertically downward, and the laser beam LB0 enters the first reflecting mirror 72. The first reflection mirror 72 is adjusted in mounting angle so that the laser beam LB0 is incident at an incident angle of 45 degrees and is emitted at a reflection angle of 45 degrees. The laser beam LB1 emitted from the first reflection mirror 72 is Progress horizontally.

水平方向に進行するレーザビームＬＢ１は凹面ミラー７３に入射し、ここで反射したレーザビームＬＢ２は、ビーム径が絞られながらシリンドリカルミラー７４に入射する。シリンドリカルミラー７４で反射したレーザビームＬＢ３は、一軸方向に拡大されて断面が楕円形状のレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となり、第２反射ミラー７５の反射面に入射する。第２反射ミラー７５は、反射面の角度を調整することにより出射角度を変化することができる。   The laser beam LB1 traveling in the horizontal direction is incident on the concave mirror 73, and the laser beam LB2 reflected here is incident on the cylindrical mirror 74 while the beam diameter is reduced. The laser beam LB3 reflected by the cylindrical mirror 74 is expanded in one axis direction to become a laser beam (beam bundle) LB3 having an elliptical cross section, and is incident on the reflection surface of the second reflection mirror 75. The second reflection mirror 75 can change the emission angle by adjusting the angle of the reflection surface.

第１レーザスポットを形成する場合は、シリンドリカルミラー７４から出射するレーザビームＬＢ３のビーム束のうち中心となるセンタービームＬＢ３ａについて、図７（ａ）に示すように、鉛直下方に向いたレーザビームＬＢ４ａとして進行するように第２反射ミラー７５の角度を調整する。レーザビームＬＢ３のビーム束のうちでセンタービームＬＢ３ａ以外は、レーザビームＬＢ３ａの回りに拡がるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となって第２反射ミラー７５で反射し、楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１を基板Ｇの上に形成する。このとき第１レーザスポットＬＳ１は長軸方向に対称な熱エネルギー分布を有している。   In the case of forming the first laser spot, the center beam LB3a that is the center of the beam bundle of the laser beam LB3 emitted from the cylindrical mirror 74 has a laser beam LB4a that is directed vertically downward as shown in FIG. The angle of the second reflecting mirror 75 is adjusted so as to proceed as follows. Of the beam bundle of the laser beam LB3, except for the center beam LB3a, a laser beam (beam bundle) LB3 spreading around the laser beam LB3a is reflected by the second reflecting mirror 75, and the elliptical first laser spot LS1 is obtained. It is formed on the substrate G. At this time, the first laser spot LS1 has a symmetrical thermal energy distribution in the major axis direction.

また、第２レーザスポットを形成する場合は、シリンドリカルミラー７４から出射するレーザビームＬＢ３のビーム束のうち中心となるセンタービームＬＢ３ｂについて、第２反射ミラー７５の反射面に対するレーザビームＬＢ３ｂの入射角度を、第１レーザスポットを形成するときよりも浅くなるように調整する。これにより、第２反射ミラー７５の反射面から浅い反射角度で出射するようになり、図７（ｂ）に示すように、基板Ｇに対し斜め方向に進行するレーザビームＬＢ４ｂが形成されるようになる。レーザビームＬＢ３のビーム束のうちでセンタービームＬＢ３ｂ以外は、レーザビームＬＢ３ｂの回りに拡がるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となって第２反射ミラー７５で反射し、これがレーザビームＬＢ４ｂの回りに拡がるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ４となって基板Ｇに斜め入射される結果、熱エネルギー分布が楕円形状の長軸方向に非対称である第２レーザスポットＬＳ２が形成される。   When the second laser spot is formed, the incident angle of the laser beam LB3b with respect to the reflection surface of the second reflection mirror 75 is set for the center beam LB3b that is the center of the beam bundle of the laser beam LB3 emitted from the cylindrical mirror 74. The adjustment is made so as to be shallower than when the first laser spot is formed. As a result, the light is emitted from the reflection surface of the second reflection mirror 75 at a shallow reflection angle, so that a laser beam LB4b traveling in an oblique direction with respect to the substrate G is formed as shown in FIG. Become. Laser beams other than the center beam LB3b in the beam bundle of the laser beam LB3 become a laser beam (beam bundle) LB3 that spreads around the laser beam LB3b, is reflected by the second reflecting mirror 75, and this is a laser that spreads around the laser beam LB4b. As a result of being obliquely incident on the substrate G as a beam (beam bundle) LB4, a second laser spot LS2 having an asymmetric thermal energy distribution in the major axis direction is formed.

そして、分断制御部５８によって、１回目レーザ照射が実行されるときには第１レーザスポットＬＳ１が形成されるように第２反射ミラー７５の角度が調整され、２回目レーザ照射が実行されるときには第２レーザスポットＬＳ２が形成されるように第２反射ミラー７５の角度が調整される。   Then, when the first laser irradiation is executed by the division control unit 58, the angle of the second reflecting mirror 75 is adjusted so that the first laser spot LS1 is formed, and when the second laser irradiation is executed, the second laser irradiation is executed. The angle of the second reflecting mirror 75 is adjusted so that the laser spot LS2 is formed.

（実施形態４）
図８は、本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ４における光路調整機構の概略構成図であり、図８（ａ）は第１レーザスポットを形成するときの状態、図８（ｂ）は第２レーザスポットを形成するときの状態である。レーザ分断装置ＬＣ４は、実施形態３で説明した分断装置ＬＣ３の光路調整機構７１（図７）におけるシリンドリカルレンズ７４と第２反射ミラー７５の配置が入れ替えられているだけで、その他の構造については同じである。
すなわち、光路調整機構８１は、第１反射ミラー８２、凹面ミラー８３、第２反射ミラー８４、シリンドリカルミラー８５の光学素子群からなる。このうち、第２反射ミラー８４は反射面近傍を支点Ｐとして、傾動させることができるようにモータ（不図示）に接続してある。 (Embodiment 4)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an optical path adjustment mechanism in a laser cutting apparatus LC4 that is another embodiment of the present invention. FIG. 8A shows a state when a first laser spot is formed, and FIG. ) Is a state when the second laser spot is formed. The laser cutting device LC4 has the same structure except for the arrangement of the cylindrical lens 74 and the second reflection mirror 75 in the optical path adjustment mechanism 71 (FIG. 7) of the cutting device LC3 described in the third embodiment. It is.
That is, the optical path adjustment mechanism 81 includes an optical element group of a first reflection mirror 82, a concave mirror 83, a second reflection mirror 84, and a cylindrical mirror 85. Of these, the second reflecting mirror 84 is connected to a motor (not shown) so that it can be tilted with the vicinity of the reflecting surface as a fulcrum P.

レーザ発振器１３は、小径のビーム束からなるレーザビームＬＢ０が鉛直下方に出射されるように調整してあり、レーザビームＬＢ０は第１反射ミラー８２に入射する。第１反射ミラー８２は、レーザビームＬＢ０が４５度の入射角度で入射し、４５度の反射角度で出射するように取付角度が調整してあり、出射したレーザビームＬＢ１は水平方向に進行する。   The laser oscillator 13 is adjusted so that a laser beam LB0 composed of a small-diameter beam bundle is emitted vertically downward, and the laser beam LB0 enters the first reflecting mirror 82. The first reflection mirror 82 is adjusted in mounting angle so that the laser beam LB0 is incident at an incident angle of 45 degrees and is emitted at a reflection angle of 45 degrees, and the emitted laser beam LB1 travels in the horizontal direction.

水平方向に進行するレーザビームＬＢ１は凹面ミラー８３に入射し、凹面ミラー８３で反射したレーザビームＬＢ２は、ビーム径が絞られながら第２反射ミラー８４に入射する。第２反射ミラー８４は反射面の角度を調整することにより出射角度を調整することができる。   The laser beam LB1 traveling in the horizontal direction is incident on the concave mirror 83, and the laser beam LB2 reflected by the concave mirror 83 is incident on the second reflecting mirror 84 while the beam diameter is reduced. The second reflection mirror 84 can adjust the emission angle by adjusting the angle of the reflection surface.

第１レーザスポットを形成する場合は、第２反射ミラー８４から出射するレーザビームＬＢ３のビーム束のうち中心となるセンタービームＬＢ３ａについて、図８（ａ）に示すように、シリンドリカルミラー８５の反射面に反射させるととともに、この反射面から出射するセンタービームＬＢ４ａが鉛直下方に向いて進行するように、第２反射ミラー８４の角度を調整する。レーザビームＬＢ３のビーム束のうちでセンタービームＬＢ３ａ以外は、レーザビームＬＢ３ａの回りに拡がるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となってシリンドリカルミラー８５で反射され、一軸方向に拡大されて断面が楕円形状のレーザビーム（ビーム束）ＬＢ４が形成され、基板Ｇの上に楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１が形成される。このとき第１レーザスポットＬＳ１は長軸方向に対称な熱エネルギー分布を有している。   In the case of forming the first laser spot, as shown in FIG. 8A, the reflection surface of the cylindrical mirror 85 with respect to the center beam LB3a that is the center of the beam bundle of the laser beam LB3 emitted from the second reflection mirror 84. And the angle of the second reflecting mirror 84 is adjusted so that the center beam LB4a emitted from the reflecting surface travels vertically downward. Of the beam bundle of the laser beam LB3, except for the center beam LB3a, the laser beam (beam bundle) LB3 spreading around the laser beam LB3a is reflected by the cylindrical mirror 85, and is expanded in one axial direction and has an elliptical cross section. A laser beam (beam bundle) LB4 is formed, and an elliptical first laser spot LS1 is formed on the substrate G. At this time, the first laser spot LS1 has a symmetrical thermal energy distribution in the major axis direction.

また、第２レーザスポットを形成する場合は、第２反射ミラー８４から出射するレーザビームＬＢ３のうちセンタービームＬＢ３ｂについて、図８（ｂ）に示すように、シリンドリカルミラー８５の反射面に反射させるととともに、反射面から出射するセンタービームＬＢ４ｂが基板Ｇに対し斜め方向に向いて進行するように、第２反射ミラー８４の角度を調整する。レーザビームＬＢ３のビーム束のうちでセンタービームＬＢ３ｂ以外は、レーザビームＬＢ３ｂの回りに拡がるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となってシリンドリカルミラー８５で反射され、一軸方向に拡大されて断面が楕円形状のレーザビーム（ビーム束）ＬＢ４が形成される。これが基板Ｇに斜め入射される結果、熱エネルギー分布が長軸方向に非対称である第２レーザスポットＬＳ２が形成される。   Further, when forming the second laser spot, if the center beam LB3b of the laser beam LB3 emitted from the second reflecting mirror 84 is reflected on the reflecting surface of the cylindrical mirror 85 as shown in FIG. 8B. At the same time, the angle of the second reflecting mirror 84 is adjusted so that the center beam LB4b emitted from the reflecting surface travels in an oblique direction with respect to the substrate G. Of the beam bundle of the laser beam LB3, except for the center beam LB3b, a laser beam (beam bundle) LB3 that spreads around the laser beam LB3b is reflected by the cylindrical mirror 85, expanded in one axial direction, and has an elliptical cross section. A laser beam (beam bundle) LB4 is formed. As a result of being obliquely incident on the substrate G, a second laser spot LS2 whose thermal energy distribution is asymmetric in the major axis direction is formed.

そして、分断制御部５８によって、１回目レーザ照射が実行されるときには第１レーザスポットＬＳ１が形成されるように第２反射ミラー８４の角度が調整され、２回目レーザ照射が実行されるときには第２レーザスポットＬＳ２が形成されるように第２反射ミラー８４の角度が調整される。   The angle of the second reflecting mirror 84 is adjusted so that the first laser spot LS1 is formed when the first laser irradiation is executed by the division control unit 58, and the second time when the second laser irradiation is executed. The angle of the second reflecting mirror 84 is adjusted so that the laser spot LS2 is formed.

（実施形態５）
図９は、本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ５における光路調整機構の概略構成図であり、図９（ａ）は第１レーザスポットを形成するときの状態、図９（ｂ）は第２レーザスポットを形成するときの状態である。実施形態４で説明した分断装置ＬＣ４とレーザ分断装置ＬＣ５とは、光路調整機構８１（図８）におけるシリンドリカルレンズ８５が昇降できるようにした点と、第２反射ミラー８４が動かないよう固定した点とが異なり、その他の構造については同じである。
すなわち、光路調整機構９１は、第１反射ミラー９２、凹面ミラー９３、第２反射ミラー９４、シリンドリカルミラー９５の光学素子群からなる。このうち、シリンドリカルミラー９５はアーム（不図示）およびモータ（不図示）によって、上下に移動できるようにしてある。 (Embodiment 5)
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an optical path adjusting mechanism in a laser cutting apparatus LC5 that is another embodiment of the present invention, and FIG. 9A shows a state when a first laser spot is formed, and FIG. ) Is a state when the second laser spot is formed. The dividing device LC4 and the laser dividing device LC5 described in the fourth embodiment are such that the cylindrical lens 85 in the optical path adjustment mechanism 81 (FIG. 8) can be moved up and down, and the second reflection mirror 84 is fixed so as not to move. Unlike other structures, the other structures are the same.
In other words, the optical path adjusting mechanism 91 includes an optical element group of a first reflecting mirror 92, a concave mirror 93, a second reflecting mirror 94, and a cylindrical mirror 95. Among these, the cylindrical mirror 95 can be moved up and down by an arm (not shown) and a motor (not shown).

レーザ発振器１３は、小径のビーム束からなるレーザビームＬＢ０が鉛直下方に出射されるように調整してあり、レーザビームＬＢ０は第１反射ミラー９２に入射する。第１反射ミラー９２は、レーザビームＬＢ０が４５度の入射角度で入射し、４５度の反射角度で出射するように取付角度が調整してあり、出射したレーザビームＬＢ１は水平方向に進行する。   The laser oscillator 13 is adjusted so that a laser beam LB0 composed of a small-diameter beam bundle is emitted vertically downward, and the laser beam LB0 is incident on the first reflecting mirror 92. The first reflection mirror 92 is adjusted in mounting angle so that the laser beam LB0 is incident at an incident angle of 45 degrees and is emitted at a reflection angle of 45 degrees, and the emitted laser beam LB1 travels in the horizontal direction.

水平方向に進行するレーザビームＬＢ１は凹面ミラー９３に入射し、凹面ミラー９３で反射したレーザビームＬＢ２は、ビーム径が絞られながら第２反射ミラー９４に入射する。第２反射ミラー９４で反射したレーザビームＬＢ３はシリンドリカルミラー９５に入射する。シリンドリカルミラー９５の位置を上下移動することにより、反射角度が変化することになり、出射角度が調整される。   The laser beam LB1 traveling in the horizontal direction is incident on the concave mirror 93, and the laser beam LB2 reflected by the concave mirror 93 is incident on the second reflecting mirror 94 while the beam diameter is reduced. The laser beam LB3 reflected by the second reflecting mirror 94 is incident on the cylindrical mirror 95. By moving the position of the cylindrical mirror 95 up and down, the reflection angle changes, and the emission angle is adjusted.

第１レーザスポットを形成する場合は、第２反射ミラー９４から出射するレーザビームＬＢ３のビーム束のうち中心となるセンタービームＬＢ３ａについて、図９（ａ）に示すように、シリンドリカルミラー９５の反射面に反射させるととともに、反射面から出射するセンタービームＬＢ４ａが鉛直下方に向いて進行するように、シリンドリカルミラー９５の位置を調整する。レーザビームＬＢ３のビーム束のうちでセンタービームＬＢ３ａ以外は、レーザビームＬＢ３ａの回りに拡がるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となってシリンドリカルミラー９５で反射され、一軸方向に拡大されて断面が楕円形状のレーザビーム（ビーム束）ＬＢ４が形成され、基板Ｇの上に楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１が形成される。このとき第１レーザスポットＬＳ１は長軸方向に対称な熱エネルギー分布を有している。   In the case of forming the first laser spot, as shown in FIG. 9A, the reflection surface of the cylindrical mirror 95 with respect to the center beam LB3a that is the center of the beam bundle of the laser beam LB3 emitted from the second reflection mirror 94. The position of the cylindrical mirror 95 is adjusted so that the center beam LB4a emitted from the reflecting surface travels vertically downward. Of the beam bundle of the laser beam LB3, except for the center beam LB3a, the laser beam (beam bundle) LB3 spreading around the laser beam LB3a is reflected by the cylindrical mirror 95, and is expanded in one axial direction and has an elliptical cross section. A laser beam (beam bundle) LB4 is formed, and an elliptical first laser spot LS1 is formed on the substrate G. At this time, the first laser spot LS1 has a symmetrical thermal energy distribution in the major axis direction.

また、第２レーザスポットを形成する場合は、第２反射ミラー９４から出射するレーザビームＬＢ３のうちセンタービームＬＢ３ｂについて、図９（ｂ）に示すように、シリンドリカルミラー９５の反射面に反射させるととともに、反射面から出射するセンタービームＬＢ４ｂが基板Ｇに対し斜め方向に向いて進行するように、シリンドリカルミラー９５の位置を調整する。レーザビームＬＢ３のビーム束のうちでセンタービームＬＢ３ｂ以外は、レーザビームＬＢ３ｂの回りに拡がるレーザビーム（ビーム束）ＬＢ３となってシリンドリカルミラー９５で反射され、一軸方向に拡大されて断面が楕円形状のレーザビーム（ビーム束）ＬＢ４が形成される。これが基板Ｇに斜め入射される結果、熱エネルギー分布が長軸方向に非対称である第２レーザスポットＬＳ２が形成される。   When forming the second laser spot, if the center beam LB3b of the laser beam LB3 emitted from the second reflecting mirror 94 is reflected on the reflecting surface of the cylindrical mirror 95 as shown in FIG. 9B. At the same time, the position of the cylindrical mirror 95 is adjusted so that the center beam LB4b emitted from the reflecting surface travels in an oblique direction with respect to the substrate G. Of the beam bundle of the laser beam LB3, except for the center beam LB3b, a laser beam (beam bundle) LB3 spreading around the laser beam LB3b is reflected by the cylindrical mirror 95, expanded in one axial direction, and has an elliptical cross section. A laser beam (beam bundle) LB4 is formed. As a result of being obliquely incident on the substrate G, a second laser spot LS2 whose thermal energy distribution is asymmetric in the major axis direction is formed.

そして、分断制御部５８によって、１回目レーザ照射が実行されるときには第１レーザスポットＬＳ１が形成されるようにシリンドリカルミラー９５の位置が調整され、２回目レーザ照射が実行されるときには第２レーザスポットＬＳ２が形成されるようにシリンドリカルミラー９５の位置が調整される。   Then, the position of the cylindrical mirror 95 is adjusted so that the first laser spot LS1 is formed when the first laser irradiation is executed, and the second laser spot is executed when the second laser irradiation is executed. The position of the cylindrical mirror 95 is adjusted so that LS2 is formed.

以上、光学レンズや光学ミラーを用いたいくつかの実施形態を説明したが、ここで説明した実施態様に限らず、光学レンズや光学ミラーの組み合わせや配置を多少変更しても、上記実施形態と同様の光路調整を実現することができる。   As described above, several embodiments using the optical lens and the optical mirror have been described. However, the present invention is not limited to the embodiment described here, and even if the combination and arrangement of the optical lens and the optical mirror are slightly changed, Similar optical path adjustment can be realized.

本発明は、レーザ照射による局所的な加熱および加熱直後の冷却と、２回目のレーザ照射による再加熱とによって脆性材料基板を分断する分断装置に利用することができる。   The present invention can be used in a cutting apparatus that cuts a brittle material substrate by local heating by laser irradiation, cooling immediately after heating, and reheating by second laser irradiation.

本発明の一実施形態であるレーザ分断装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a laser cutting device according to an embodiment of the present invention. 図１のレーザ分断装置における制御系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the control system in the laser cutting device of FIG. 図１における光路調整機構の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of the optical path adjustment mechanism in FIG. 第１レーザスポットと第２レーザスポットとの熱エネルギー分布例を示す図。The figure which shows the example of thermal energy distribution of a 1st laser spot and a 2nd laser spot. 光路調整機構の調整動作を総合的に説明する図。The figure explaining comprehensively the adjustment operation | movement of an optical path adjustment mechanism. 本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ２における光路調整機構の概略構成図。The schematic block diagram of the optical path adjustment mechanism in laser cutting device LC2 which is other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ３における光路調整機構の概略構成図。The schematic block diagram of the optical path adjustment mechanism in laser cutting device LC3 which is other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ４における光路調整機構の概略構成図。The schematic block diagram of the optical path adjustment mechanism in laser cutting apparatus LC4 which is other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態であるレーザ分断装置ＬＣ５における光路調整機構の概略構成図。The schematic block diagram of the optical path adjustment mechanism in laser cutting apparatus LC5 which is other one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２ スライドテーブル
７ 台座
１２ 回転テーブル
１３ レーザ発振器
１４ 光路調整機構
１４ａ 光路構成素子
１４ｂ モータ群
１４ｃ アーム群
１６ 冷却ノズル
１８ カッターホイール
３１ 平凸レンズ
３２ 反射ミラー
３３ ポリゴンミラー
３４〜３６ モータ
３７〜３９ アーム
５０ 制御部
５２ レーザ駆動部
５２ａ レーザ光源駆動部
５２ｂ 光路調整機構駆動部
５８ 分断制御部
６１、７１、８１、９１ 光路調整機構
６２、７２、８２、９２ 第１反射ミラー
６３、７５、８４ 第２反射ミラー
６４ 平凸レンズ
６５、７４、８５、９５ シリンドリカルレンズ
６６ 可動光学体
７３、８３、９３ 凹面ミラー
ＬＢ０〜ＬＢ４ レーザビーム（ビーム束）
ＬＢ３ａ、ＬＢ３ｂ、ＬＢ４ａ、ＬＢ４ｂ センタービーム
ＬＳ１ 第１レーザスポット
ＬＳ２ 第２レーザスポット 2 Slide table 7 Base 12 Rotating table 13 Laser oscillator 14 Optical path adjusting mechanism 14a Optical path component 14b Motor group 14c Arm group 16 Cooling nozzle 18 Cutter wheel 31 Plano-convex lens 32 Reflecting mirror 33 Polygon mirror 34-36 Motor 37-39 Arm 50 Control Unit 52 Laser drive unit 52a Laser light source drive unit 52b Optical path adjustment mechanism drive unit 58 Division control unit 61, 71, 81, 91 Optical path adjustment mechanism 62, 72, 82, 92 First reflection mirror 63, 75, 84 Second reflection mirror 64 Plano-convex lens 65, 74, 85, 95 Cylindrical lens 66 Movable optical body 73, 83, 93 Concave mirror LB0 to LB4 Laser beam (beam bundle)
LB3a, LB3b, LB4a, LB4b Center beam LS1 First laser spot LS2 Second laser spot

Claims (7)

スポット形状が互いに異なる第１レーザスポットと第２レーザスポットとを選択的にステージ上の脆性材料基板に照射するレーザ照射手段と、
第１レーザスポットを照射するときに第１レーザスポットの近傍を冷却する冷却スポットを形成する冷却手段と、
前記基板に対し、第１レーザスポット、第２レーザスポット、冷却スポットを相対移動させる移動手段と、
前記基板に対し、第１レーザスポットを照射しつつ移動することにより前記基板の軟化点よりも低い温度で加熱し、冷却スポットを第１レーザスポットに追従するように移動して冷却することにより基板表面にクラックを形成し、さらに前記クラックに沿って第２レーザスポットを照射しつつ移動して基板の軟化点よりも低い温度で前記基板を再加熱することにより前記クラックを前記基板の裏面まで進展させて前記基板を分断する制御を行う分断制御部とを備えた脆性材料基板の分断装置であって、
前記レーザ照射手段は、１つのレーザ光源から出射されるレーザビームの光路を調整する光路調整機構により前記第１レーザスポットまたは前記第２レーザスポットを形成し、
前記レーザ照射手段が第１レーザスポットを形成するときは、前記基板に垂直に入射する垂直入射ビームを中心として略対称な熱エネルギー分布を有するビーム形状にして照射し、
前記レーザ照射手段が第２レーザスポットを形成するときは、前記基板に斜めに入射する斜め入射ビームを中心として第２レーザスポットが移動する方向の前方側が後方側より大きい熱エネルギー分布を有するビーム形状にして照射することを特徴とする脆性材料基板の分断装置。 Laser irradiation means for selectively irradiating a brittle material substrate on the stage with a first laser spot and a second laser spot having different spot shapes;
A cooling means for forming a cooling spot for cooling the vicinity of the first laser spot when the first laser spot is irradiated;
Moving means for moving the first laser spot, the second laser spot, and the cooling spot relative to the substrate;
The substrate is heated at a temperature lower than the softening point of the substrate by moving while irradiating the first laser spot, and the substrate is cooled by moving the cooling spot so as to follow the first laser spot. A crack is formed on the surface, and the crack is propagated to the back surface of the substrate by reheating the substrate at a temperature lower than the softening point of the substrate by moving while irradiating the second laser spot along the crack. A brittle material substrate cutting device comprising a cutting control unit for controlling the cutting of the substrate,
The laser irradiation means forms the first laser spot or the second laser spot by an optical path adjustment mechanism that adjusts an optical path of a laser beam emitted from one laser light source,
When the laser irradiation means forms the first laser spot, the laser irradiation means irradiates in a beam shape having a substantially symmetrical thermal energy distribution around a normal incident beam perpendicularly incident on the substrate,
When the laser irradiating means forms the second laser spot, a beam shape in which the front side in the direction in which the second laser spot moves around the obliquely incident beam obliquely incident on the substrate has a larger thermal energy distribution than the rear side. The apparatus for cutting a brittle material substrate is characterized in that the irradiation is performed as follows. 前記光路調整機構は、前記レーザビームの光路上に回転ミラーが設けられるとともに、回転ミラーに対する前記レーザビームの入射位置を調整する調整機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の分断装置。   2. The splitting according to claim 1, wherein the optical path adjustment mechanism is provided with a rotary mirror on an optical path of the laser beam, and further includes an adjustment mechanism that adjusts an incident position of the laser beam with respect to the rotary mirror. apparatus. 前記光路調整機構は、前記レーザビームの光路上に反射ミラーが配置されるとともに、前記レーザビームの反射ミラーに対する入射角を調整する調整機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の分断装置。   2. The optical path adjustment mechanism according to claim 1, wherein a reflection mirror is disposed on an optical path of the laser beam and an adjustment mechanism that adjusts an incident angle of the laser beam with respect to the reflection mirror. Cutting device. 前記光路調整機構には、さらに前記レーザビームの光路上に配置され、ビーム形状を調整する調整ミラーまたは調整レンズが含まれることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の分断装置。   4. The splitting according to claim 2, wherein the optical path adjustment mechanism further includes an adjustment mirror or an adjustment lens that is disposed on the optical path of the laser beam and adjusts the beam shape. apparatus. 第２レーザスポットは、少なくとも第１レーザスポットよりも広くなるように調整ミラーまたは調整レンズにより調整されることを特徴とする請求項４に記載の分断装置。   The cutting apparatus according to claim 4, wherein the second laser spot is adjusted by an adjusting mirror or an adjusting lens so as to be wider than at least the first laser spot. 前記分断制御部は、前記基板上で第１レーザスポットおよび冷却スポットを移動してクラックを形成するときの移動方向と、前記基板上で第２レーザスポットを移動してクラックを進展するときの移動方向とを逆にして、往復移動により前記基板を分断することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の分断装置。   The cutting control unit moves when moving the first laser spot and the cooling spot on the substrate to form a crack, and moving when moving the second laser spot on the substrate to propagate the crack. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the substrate is cut by reciprocation while reversing the direction. 脆性材料基板に設定される分断予定ラインに沿って第１レーザスポットを照射しつつ移動することにより基板の軟化点よりも低い温度で前記基板を加熱し、次いで第１レーザスポットに追従する冷却スポットにより前記基板を冷却して基板表面にクラックを形成し、さらに前記クラックに沿って第２レーザスポットを照射しつつ移動することにより基板の軟化点よりも低い温度で前記基板の再加熱を行うことにより、前記クラックを前記基板の裏面まで進展させて分断する脆性材料基板の分断方法であって、
前記第１レーザスポットと前記第２レーザスポットとを、１つのレーザ光源から出射するレーザビームの光路を光路調整機構で調整することにより形成し、
前記第１レーザスポットは、前記基板に垂直に入射する垂直入射ビームを中心として第１レーザスポットの移動方向の前後に対して対称な熱エネルギー分布を有する形状にして照射し、
前記第２レーザスポットは、前記基板に斜め入射する斜め入射ビームを中心として第２レーザスポットの移動方向の前方側が後方側より大きい熱エネルギー分布を有する形状にして照射することを特徴とする脆性材料基板の分断方法。 A cooling spot that heats the substrate at a temperature lower than the softening point of the substrate by moving while irradiating the first laser spot along a planned cutting line set on the brittle material substrate, and then follows the first laser spot. The substrate is cooled to form a crack on the substrate surface, and the substrate is reheated at a temperature lower than the softening point of the substrate by moving while irradiating the second laser spot along the crack. According to the method for dividing a brittle material substrate, wherein the crack propagates to the back surface of the substrate and is divided,
Forming the first laser spot and the second laser spot by adjusting an optical path of a laser beam emitted from one laser light source by an optical path adjustment mechanism;
The first laser spot is irradiated in a shape having a thermal energy distribution symmetric with respect to the front and rear in the moving direction of the first laser spot with a normal incident beam perpendicularly incident on the substrate as a center,
The brittle material is characterized in that the second laser spot is irradiated with a shape in which the front side in the moving direction of the second laser spot has a larger thermal energy distribution than the rear side with an oblique incident beam obliquely incident on the substrate as a center. Substrate dividing method.
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