JP5209883B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、欠陥が発生した被加工基板の側端面にレーザ光を照射するレーザ加工装置、及び当該側端面にレーザ光を照射するレーザ加工方法に関する。

脆性材料からなる基板を所定の形状や寸法に加工した場合、脆性材料の特質上、加工される箇所、とりわけ基板の側端面にマイクロクラック、欠け等の欠陥が発生することがある。このように欠陥が一回発生してしまうと、基板を搬送したり、基板を機器に組み入れたりする際に加わる衝撃によって欠陥が成長してしまい、基板自体の強度が低下してしまう問題がある。

このように発生してしまった欠陥を除去するために、欠陥の入った基板の側端面を研磨する方法もあるが、研磨した後、研磨粉を洗浄する必要があるだけでなく、研磨によって欠陥を完全に除去することが難しい。また別の方法として、基板に例えばヒータ等により熱を加えて基板の側端面を加熱溶融させることによって、発生した欠陥を埋める方法もあるが、基板全体を昇温させるには時間がかかってしまうし、欠陥が発生した箇所以外の温度も上昇してしまい、思わぬ悪影響が出るおそれもある。

なお従来から、ガラス基板のエッジ部の面取りを行うために、レーザ光をエッジ部に照射する方法については知られている（例えば特許文献１及び２等）。しかしながら、基板を加工した際に発生する欠陥は、基板の側端面全体にランダムに発生するため、このような欠陥を完全にレーザ光で照射することは非常に困難であるし、このような欠陥の度合い（大きさ、深さ等）はまちまちであるため、一律に照射されるレーザ光により完全に除去することは困難であり、また過剰なレーザ光がガラス基板のうち欠陥以外の箇所に照射されることによって、ガラス基板に悪影響が発生するおそれがある。
ＷＯ２００３／０１５９７６ 特開平２−２４１６８４

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、欠陥が発生した被加工基板の側端面に、レーザ光を照射することによって、当該被加工基板を容易かつ確実に修復するレーザ加工装置、及び当該レーザ加工装置を用いたレーザ加工方法を提供することを目的とする。

本発明は、脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置において、レーザ光を出射するレーザ発振器と、レーザ発振器から出射されるレーザ光を被加工基板の側端面に集光又は結像させる光学系とを備え、被加工基板の側端面の表面側から裏面側までの全域に沿って、光学系により集光又は結像されるレーザ光をスキャンさせながら照射することによって、欠陥が発生した被加工基板の側端面を修復することを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置において、レーザ光を出射するレーザ発振器と、レーザ発振器から出射されるレーザ光を被加工基板の側端面に集光又は結像させる光学系と、被加工基板の側端面に発生した欠陥を検出する欠陥検出部と、欠陥検出部とレーザ発振器とに連結された制御部とを備え、制御部により、欠陥検出部からの情報に基づいてレーザ発振器からレーザ光を出射し、光学系により集光又は結像されるレーザ光を側端面の欠陥に照射することによって、当該側端面を修復することを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、光学系により集光又は結像されるレーザ光は、被加工基板の側端面に沿ってスキャン可能であることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、光学系により集光又は結像されるレーザ光は、被加工基板の側端面を溶融させることによって、欠陥が発生した被加工基板の側端面を修復することを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、光学系により集光又は結像されるレーザ光は、被加工基板の側端面に照射されるレーザ光のスポットの位置が調整機構によって調整自在となっていることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、光学系により集光又は結像されるレーザ光は、被加工基板の側端面に照射されるスポットの位置、及び被加工基板の側端面に対する照射角度が調整機構によって調整自在となっていることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、レーザ発振器は、出射するレーザ光の発振形態、出力、周波数および波長に関する出力パラメータを変化させることができることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、レーザ発振器及び光学系は各々、複数個設けられ、各レーザ発振器及び各光学系は、被加工基板の側端面の異なる位置及び／又は方向にレーザ光を照射できるよう配置されていることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、各レーザ発振器は、同時にレーザ光を出射できることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、被加工基板は円盤状をなすとともに、基板保持部により保持され、当該基板保持部は、回転自在であることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工方法において、レーザ発振器を用いてレーザ光を出射するレーザ光出射工程と、光学系によって、レーザ発振器から出射されるレーザ光を被加工基板に集光又は結像させる集光結像工程と、欠陥が発生した被加工基板の側端面を修復するために、被加工基板の側端面の表面側から裏面側までの全域に沿って、光学系により集光又は結像されるレーザ光をスキャンさせながら照射するスキャン工程と、を備えたことを特徴とするレーザ加工方法である。

本発明は、脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工方法において、欠陥検出部によって、被加工基板の側端面に発生した欠陥を検出する欠陥検出工程と、レーザ発振器を用いてレーザ光を出射するレーザ光出射工程と、光学系によって、レーザ発振器から照射されるレーザ光を被加工基板に集光又は結像させる集光結像工程とを備え、制御部において、欠陥検出部からの情報に基づいて、光学系により集光又は結像されるレーザ光を制御することによって、当該側端面を修復することを特徴とするレーザ加工方法である。

本発明は、欠陥検出部によって、被加工基板の側端面に発生した欠陥を再度検出する再欠陥検出工程を、さらに備え、制御部が、欠陥検出部からの情報に基づいて、側端面が修復されたかを判断することを特徴とするレーザ加工方法である。

本発明は、制御部が欠陥検出部からの情報に基づいて側端面が修復されたと判断するまで、レーザ発振器を用いてレーザ光を出射するレーザ光出射工程と、光学系によって、レーザ発振器から照射されるレーザ光を被加工基板に集光又は結像させる集光結像工程と、欠陥検出部によって、被加工基板の側端面に発生した欠陥を再度検出する再欠陥検出工程と、を繰り返し行うことを特徴とするレーザ加工方法である。

本発明は、再検出工程において、欠陥検出部が、被加工基板の側端面のうち、前回の欠陥検出部による検出によって欠陥が検出された箇所を再度検出することを特徴とするレーザ加工方法である。

本発明は、制御部が、欠陥検出部からの情報に基づいて、レーザ発振器を制御してレーザ発振器から出射されるレーザ光の発振形態、出力、周波数および波長に関する出力パラメータ、又は、光学系の位置を制御して被加工基板の側端面に照射されるレーザ光のスポットの径、位置および方向を変化させることを特徴とするレーザ加工方法である。

本発明は、制御部が、欠陥検出部からの情報に基づいて側端面が修復されたと判断するまで、繰り返し、欠陥検出部によって、被加工基板の側端面に発生した欠陥を検出させるとともに、レーザ発振器からレーザ光を出射させ、光学系により集光又は結像されるレーザ光を側端面の欠陥に照射させることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、欠陥検出部により被加工基板の側端面の全てを再度検出させる全体再検査モードと、欠陥検出部により被加工基板の側端面のうちクラックが検出された箇所を再度検出させる一部再検査モードとを選択可能な選択手段を、さらに備えたことを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、制御部が、選択手段からの信号に従って、前記全体再検査モードと前記一部再検査モードとを自在に組み合わせて、欠陥検出部により被加工基板の側端面に発生した欠陥を検出させることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明によれば、欠陥が発生した被加工基板の側端面にレーザ光を照射することによって、当該被加工基板の側端面のうち、欠陥及びその近傍部分を溶融させることにより、欠陥を除去して側端面を修復することができる。

第１の実施の形態
以下、本発明に係るレーザ加工装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１及び図２（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態を示す図である。

図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明のレーザ加工装置５０は、被加工基板１０の側端面１３に発生するマイクロクラック２及び欠け３等からなるクラック（欠陥）１及びその近傍に対して、レーザ光ＬＢを照射して溶融させることによって、当該側端面１３を修復するものである。このうち被加工基板１０は、表面１１及び裏面１２と、表面１１と裏面１２との間に延びる側端面１３とを有する円盤状の脆性材料（硬く脆い材料）製の半導体ウェハからなっている。

なお、被加工基板１０として、他の脆性材料、例えば、ガラス、セラミックス等からなる矩形形状基板を用いても良い。

図１に示すように、レーザ加工装置５０は、レーザ光ＬＢを出射するレーザ発振器２０と、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢを被加工基板１０の側端面１３に集光するｆθレンズ（光学系）２５と、レーザ光発振器２０とｆθレンズ２５との間に介在されたガルバノメータスキャナ３０とを備えている。

このうちレーザ発振器２０は、出射するレーザ光ＬＢの発振形態（ＣＷやパルス等）、出力、周波数、波長等に関する出力パラメータを変化させることができる。またレーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢは、ガルバノメータスキャナ３０を経て、ｆθレンズ２５によって被加工基板１０の側端面１３に照射され、被加工基板１０の側端面１３を溶融させることができる。なお光学系としてｆθレンズ２５を用いているため、被加工基板１０の側端面１３に対して略直交する方向からレーザ光ＬＢを照射することができる

また図１に示すように、被加工基板１０は、円筒状の基板保持部１５によって下方から保持されており、当該基板保持部１５は、駆動部１５ａによって、基板保持部１５の中心位置に設けられた回転軸（図示せず）の周りを３６０°回転できるようになっている。

レーザ発振器２０としては、例えばＹＡＧレーザ発振器を用いることができ、この場合には、加工スポット径は０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度、加工深さは数μｍ〜２０μｍ程度になる。通常、レーザ光ＬＢの発振形態としては、Ｑ−ＳＷ発振が用いられる。なお、レーザ発振器２０としては、他にファイバレーザ、レーザダイオード、ＣＯ_２レーザ等を用いることもできる。

また上述のように、レーザ発振器２０と、ｆθレンズ２５との間には、可動ミラー３１を有するガルバノメータスキャナ３０が設けられており、このガルバノメータスキャナ３０の可動ミラー３１は、可動ミラー３１を揺動自在に支持する中心軸を中心に揺動して、レーザ発振器２０からのレーザ光ＬＢを反射させる。この場合、可動ミラー３１の中心軸は、図４に示す可動ミラー３１ａの中心軸３２と略同一の構造になっている。

また図１に示すように、レーザ発振器２０、ガルバノメータスキャナ３０及び基板保持部１５の駆動部１５ａは各々、これらを制御する制御部４０に接続されている。ここで制御部４０は、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢの発振形態（ＣＷやパルス等）、出力、周波数、波長等に関する出力パラメータを制御することができる。また制御部４０は、ガルバノメータスキャナ３０の可動ミラー３１の回転角度及び揺動速度を制御し、さらに駆動部１５ｂを制御することによって、基板保持部１５の回転角度及び回転速度を制御している。

次に図１及び図２（ａ）、（ｂ）を用いて、上述した本実施の形態におけるレーザ加工装置５０を用いて、クラック１の発生した被加工基板１０の側端面１３を修復する工程について説明する。

まず、レーザ発振器２０からレーザ光ＬＢが出射される（図１参照）。次に、レーザ発振器２０から出射されたレーザ光ＬＢはガルバノメータスキャナ３０の可動ミラー３１で反射して、ｆθレンズ２５に達する。その後、当該レーザ光ＬＢは、ｆθレンズ２５によって被加工基板１０の側端面１３に集光されて照射される（図１及び図２（ａ）、（ｂ）参照）。

この間、レーザ発振器２０とｆθレンズ２５との間に設けられたガルバノメータスキャナ３０の可動ミラー３１は、中心軸３２（図４参照）を中心に揺動する（図１参照）。このため、ｆθレンズ２５により集光されるレーザ光ＬＢを、被加工基板１０の側端面１３に対して、ｚ方向にスキャンさせることができる。

同時に、基板保持部１５が、駆動部１５ａによって回転軸（図示せず）の周りを回転するため、当該基板保持部１５に保持された被加工基板１０も、基板保持部１５の回転軸の周りを回転する。このため、被加工基板１０の側端面１３を、ｆθレンズ２５によって集光されるレーザ光ＬＢに対して３６０°回転させることができる。

これらのことより、被加工基板１０の側端面１３のあらゆる箇所にレーザ光ＬＢを照射し、レーザ光ＬＢの照射された箇所を溶融することができる。このため、側端面１３の様々な場所に発生したマイクロクラック２の周囲を溶融させてマイクロクラック２を埋めたり、欠け３の周囲を溶融して欠け３を丸めたりすることができ（図２（ａ）、（ｂ）参照）、このようにしてマイクロクラック２及び欠け３からなるクラック１を側端面１３から除去して、側端面１３を容易かつ確実に修復することができる。なお、被加工基板１０のエッジ部１９にレーザ光ＬＢを照射した際には、被加工基板１０の面取りを行うこともできる（図２（ａ）、（ｂ）参照）

なお、ガルバノメータスキャナ３０は、その可動ミラー３１を連続的に揺動させてレーザ光ＬＢをスキャンさせるだけでなく、可動ミラー３１を適切な角度だけ傾斜させて、側端面１３に照射されるレーザ光ＬＢのスポットの位置を調整することもできる。このように、ガルバノメータスキャナ３０はレーザ光ＬＢのスポットの位置を調整する調整機構としての役割も果たしている。

また、レーザ光ＬＢはｆθレンズ２５によって集光されるため、被加工基板１０の側端面１３に対して略直交する方向からレーザ光ＬＢを照射することができる。このため、レーザ光ＬＢのスポットの位置を精度良く定めることができ、クラック１の発生した側端面１３を精度良く修復することができる。

また制御部４０はレーザ発振器２０を制御して、レーザ発振器２０から出射するレーザ光ＬＢの発振形態（ＣＷやパルス等）、出力、周波数、波長等に関する出力パラメータを変化させる。このため、被加工基板１０の材質、クラック１の大きさ等に応じて、適宜出力パラメータを変更することができ、クラック１が発生した側端面１３をより効率良く修復することができる。この場合、制御部４０は外部からの指示情報に基づいて、レーザ発振器２０の出力パラメータを自動的に制御する。

また制御部４０において、ガルバノメータスキャナ３０の可動ミラー３１の回転角度及び揺動速度と、基板保持部１５の回転角度及び回転速度は制御されている。このため、被加工基板１０の側端面１３に照射されるレーザ光ＬＢの位置及び照射時間を自動的に制御することができる。

また光学系であるｆθレンズ２５をその軸方向に移動させることで、レーザ光ＬＢのスポット系を調整することもできる。このようにすることで、クラックの大きさに応じて効率良く修復することができる。

なお、上述した実施の形態においては、被加工基板１０として円盤状の半導体ウェハを用いた態様に基づいて説明したが、これに限らず、被加工基板１０として、液晶パネル等に用いられる矩形板状のガラス基板等を用いても良い。

第２の実施の形態
次に図３及び図４により本発明の第２の実施の形態について説明する。図３及び図４に示す第２の実施の形態は、被加工基板１０の側端面１３に発生したクラック（欠陥）１を検出するクラック検出部（欠陥検出部）５を更に備えたものであり、クラック検出部５により検出されたクラック１毎に、レーザ光ＬＢを照射して側端面１３を修復するものである。なお他の構成は、図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施の形態と略同一である。

図３及び図４に示す第２の実施の形態において、図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図３に示すように、レーザ加工装置５０は、レーザ光ＬＢを出射するレーザ発振器２０と、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢを被加工基板１０に集光するｆθレンズ２５と、レーザ光発振器２０とｆθレンズ２５との間に介在されたガルバノメータスキャナ３０と、被加工基板１０の側端面１３に発生したクラック１を検出するクラック検出部５とを備えている。このうちクラック検出部５によって、被加工基板１０の側端面１３に発生したマイクロクラック２及び欠け３等からなるクラック１を容易に検出することができる。なお、クラック検出部５として、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。また、クラック検出部５は、基板保持部１５上に配置された被加工基板１０に対して相対的に移動可能となっていてもよい。

図３に示すように、クラック検出部５、基板保持部１５、ガルバノメータスキャナ３０及びレーザ発振器２０は各々、制御部４０に接続されており、当該制御部４０によって制御されている。

次に、上述した本実施の形態におけるレーザ加工装置５０を用いて、クラック１の発生した被加工基板１０の側端面１３を修復する工程について説明する。

まず、制御部４０により駆動部１５ａを駆動制御して、基板保持部１５を回転させ、このことによって被加工基板１０を回転させる。この際ＣＣＤカメラからなるクラック検出部５は、被加工基板１０の側端面１３に発生したクラック１の位置や大きさを検出し、次にクラック検出部５は、検出されたクラック１の位置及び大きさに関するデータを制御部４０に入力する。

次に、制御部４０は、入力されたクラック１の位置及び大きさに関するデータに基づいて、ガルバノメータスキャナ３０の可動ミラー３１を所定の位置まで回転させ、可動ミラー３１により反射されるレーザ光ＬＢのスポットの位置を上下方向に関して位置決めする。同時に制御部４０は、基板保持部１５を駆動制御して被加工基板１０の側端面１３に発生しているクラック１がレーザ光ＬＢで照射できる位置に来るよう、基板保持部１５を回転させる。

この間、制御部４０は、クラック検出部５からの情報に基づいて、レーザ光ＬＢが被加工基板１０の材質及びクラック１の大きさに適した発振形態、出力、周波数、波長になるようレーザ発振器２０を調整する。とりわけ、被加工基板１０の材質及びクラック１の大きさに応じて、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢの出力を調整することによって、レーザ光ＬＢによって被加工基板１０のうちクラック１以外の箇所に及ぼされる影響を小さくすることができる。

次に制御部４０は、レーザ発振器２０からレーザ光ＬＢを出射させる。なおクラック１が側端面１３に出射されるレーザ光ＬＢのスポットよりも大きい場合には、制御部４０は、ガルバノメータスキャナ３０の可動ミラー３１を細かく揺動させ、可動ミラー３１により反射されるレーザ光ＬＢのスポット位置を側端面１３のｚ方向にスキャンさせる。

次に、クラック検出部５によって、被加工基板１０の側端面１３のうち、前回（最初）のクラック検出部５による検出によってクラック１が検出された箇所が再度検出される。そして、制御部４０が、クラック検出部５からの情報に基づいて、側端面１３のクラック１が完全に修復されたかを判断する。

ここで、「完全に修復」とは、予め定められたクラック１の大きさや深さなどについての閾値を超えるクラック１の全てが、被加工基板１０から除去されたことを意味する。ところで、クラック検出部（ＣＣＤカメラ）５から得られた側端面１３の画像のうち、通常と異なる明暗・コントラスト等からクラック１の大きさを検出することができ、このようにして検出されたクラック１の長軸方向や短軸方向の長さやコントラストの強度から、クラック１の深さを検出することができる。

このとき、制御部４０は、クラック検出部５によって得られた画像を、前回（最初）のクラック検出部５によって検出された画像と比較して画像変化率を算出し、算出された画像変化率が小さい（ほとんどない）箇所をレーザ光ＬＢを照射しても修復度合いが低かった箇所として判断する。このように、画像変化率を算出することによって、側端面１３に発生したクラック１の修復度合いを確認することができるので、後述するように、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢの出力パラメータやｆθレンズ２５の位置を調整することができる。

ここで、制御部４０が、クラック検出部５からの情報に基づいて、側端面１３のクラック１が完全に修復されていないと判断したとき、制御部４０は、再度、レーザ発振器２０からレーザ光ＬＢを出射させ、ｆθレンズ２５により集光又は結像されるレーザ光ＬＢを側端面１３のクラック１に照射させる。

具体的には、制御部４０が、クラック検出部５から得られたクラック１の大きさ・長さ・方向・深さや、クラック１の位置に関する情報に基づいて、レーザ発振器２０を制御してレーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢの発振形態、出力、周波数、波長に関する出力パラメータを変化させたり、ｆθレンズ２５の位置を制御して被加工基板１０の側端面１３に照射されるレーザ光ＬＢのスポットの径、位置および方向を変化させたりした上で、レーザ光ＬＢを側端面１３のクラック１に照射させる。

このため、クラック１の大きさ・長さ・方向・深さや、クラック１の位置に対応した適切な出力パラメータに基づくレーザ光ＬＢにより被加工基板１０の側端面１３を再度修復することができるので、側端面１３の修復率を格段に向上させるだけでなく、被加工基板１０のうちクラック１以外の箇所に及ぼされる影響を小さくすることができる。

このとき、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢの出力を、前回（最初）にレーザ光ＬＢを出射させたときと比べて、大きくしても良い。このように、レーザ光ＬＢの出力を大きくすることによって、前回（最初）に照射したレーザ光ＬＢの強度では状態がほとんど変化せずに除去することができなかったクラック１であっても確実に除去することができ、側端面１３を確実に修復することができるとともに、効果の低い無駄なレーザ光ＬＢの照射を無くすことができるためである。

他方、前回（最初）のレーザ光ＬＢの照射によって、クラック１の大きさが前回と比べ小さくなっている場合には、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢの出力を、前回（最初）にレーザ光ＬＢを出射させたときと比べて、小さくしても良い。このように、出力の小さなレーザ光ＬＢにより、レーザ光ＬＢによって被加工基板１０のうちクラック１以外の箇所に及ぼされる影響を小さくすることができる。

このような手順を繰り返すことによって、被加工基板１０の側端面１３に発生した全てのクラック１を完全に除去し、被加工基板１０の側端面１３を完全に修復することができる。

すなわち、制御部４０が、クラック検出部５からの情報に基づいて、側端面１３のクラック１が完全に修復されたと判断するまで、繰り返し、レーザ発振器２０からレーザ光ＬＢを出射させ、ｆθレンズ２５により集光又は結像されるレーザ光ＬＢを側端面１３のクラック１に照射させるとともに、クラック検出部５によって、前回のクラック検出部５による検出によってクラック１が検出された箇所を検出させる。このため、レーザ光ＬＢを一回又は数回照射しただけでは修復することができないような大きなクラック１も確実に除去することができ、被加工基板１０の側端面１３を完全に修復することができる。

なお、制御部４０に、予め、被加工基板１０の材質及びクラック１の大きさに適したレーザ光ＬＢの出力に関する情報を記録（レシピ化）しておくのが望ましい。このように、制御部４０に、被加工基板１０の材質及びクラック１の大きさに適したレーザ光ＬＢに関する情報を予め記録しておくことによって、より迅速かつ確実にクラック１の発生した側端面１３を修復することができる。

また、上記では、制御部４０が、クラック検出部５に、被加工基板１０の側端面１３のうちクラック１が検出された箇所を再度検出させる態様を用いて説明したが、これに限ることなく、制御部４０が、クラック検出部５に、被加工基板１０の側端面１３の全てを再度検出させてもよい。このように、クラック検出部５により被加工基板１０の側端面１３の全てを再度検出することによって、レーザ光ＬＢにより修復されたクラック１の様子を観察することができるだけでなく、前回までのクラック検出部５による検出によって検出されなかったクラック１も検出することができる。

なお、レーザ加工装置は、制御部４０が、クラック検出部５により被加工基板１０の側端面１３の全てを再度検出させる全体再検査モードと、クラック検出部５により被加工基板１０の側端面１３のうちクラック１が検出された箇所を再度検出させる一部再検査モードとを、作業者が適宜選択することができる選択手段（選択ボタンなど）（図示せず）をさらに備えてもよい。このような選択機構によって、作業者は、クラック検出部５によって、被加工基板１０の側端面１３のうちクラック１が検出された箇所を再度検出させるか、被加工基板１０の側端面１３の全てを再度検出させるかを、容易に選択することができるためである。

また、このような場合には、制御部４０が、選択手段からの信号に従って、クラック検出部５により被加工基板１０の側端面１３の全てを再度検出させる全体再検査モードと、クラック検出部５により被加工基板１０の側端面１３のうちクラック１が検出された箇所を再度検出させる一部再検査モードとを自在に組み合わせて、欠陥検出部により被加工基板の側端面に発生した欠陥を検出させることが好ましい。このような構成により、作業者は、被加工基板１０に発生したクラック１の状況に従って、さらに容易に被加工基板１０の側端面１３を修復することができるためである。

なお、全体再検査モードと一部再検査モードとの組合せ方法としては、例えば、まず、全体再検査モードにより、クラック検出部５で被加工基板１０の側端面１３の全てを再度検出させ、その後、レーザ発振器２０からレーザ光ＬＢを出射させ、ｆθレンズ２５により集光又は結像されるレーザ光ＬＢを側端面１３のクラック１に照射させ、その後、一部再検査モードにより、クラック検出部５で被加工基板１０の側端面１３のうちクラック１が検出された箇所を再度検出させたりする方法や、まず、一部再検査モードにより、クラック検出部５で被加工基板１０の側端面１３のうちクラック１が検出された箇所を再度検出させた後、レーザ発振器２０からレーザ光ＬＢを出射させ、ｆθレンズ２５により集光又は結像されるレーザ光ＬＢを側端面１３のクラック１に照射させる工程を繰り返し、制御部４０により被加工基板１０の側端面１３に発生したクラック１が全て除去されたと判断されたら、全体再検査モードにより、クラック検出部５で被加工基板１０の側端面１３の全てを再度検出させる方法などを挙げることができる。

ところで、上述した全体再検査モードと一部再検査モードとの組合せ方法は、あくまで例示であり、これに限るものではなく、作業者は、全体再検査モードと一部再検査モードとの組合せを適宜選択することができる。

ところで、上述の実施の形態で説明した、クラック検出部５により被加工基板１０の側端面１３のうちクラック１が検出された箇所を再度検出させる態様によると、クラック１の検出された箇所だけを再度検出するため、一度の検出にかかる時間を短縮することができるだけでなく、一度の検出にかかる時間を徐々に短くすることができる。

また、ガルバノメータスキャナ３０が上下方向に移動可能となり、ｆθレンズ２５が上下方向に移動可能となるとともに、被加工基板１０の側端面１３のうちレーザ光ＬＢが照射される所定箇所を中心として回転可能となっていてもよい。このような構成によって、側端面１３に照射するレーザ光ＬＢの角度を自在に調整することができる。このため、被加工基板１０のうち、クラック１の発生した箇所に吸収されやすい角度からレーザ光ＬＢを照射することができるので、より効率よく側端面１３からクラック１を除去することができる。

なお、ｆθレンズ２５を固定し、ガルバノメータスキャナ３０のみを上下方向に移動可能としても、側端面１３に照射するレーザ光ＬＢの角度を調整することができる。

また、上記のようにクラック検出部５による検出結果に基づいてレーザ光ＬＢを照射するのではなく、予め繰り返すパターンや回数を定めておき、当該パターンや回数に基づいてレーザ光ＬＢを被加工基板１０の側端面１３に照射するようにしてもよい。

以上のように本実施の形態によれば、被加工基板１０の側端面１３に発生したクラック１をクラック検出部５により検出し、クラック検出部５で検出されたクラック１毎にレーザ光ＬＢを照射するため、クラック１の発生した側端面１３を無駄なく迅速に修復することができる。

なお上述した実施の形態において、クラック検出部５により検出されたクラック１に対して、随時レーザ光ＬＢを照射し、被加工基板１０の側端面１３を修復する方法を説明したが、これに限らず、クラック検出部５を用いて予め全てのクラック１に関するデータを検出しておき、当該クラック１に関するデータを制御部４０に蓄積した上で、制御部４０により、側端面１３上の各クラック１に対して連続的にレーザ光ＬＢを照射して、被加工基板１０の側端面１３を修復しても良い。

また、上記では、クラック検出部５が一つだけ設けられた態様を用いて説明したが、これに限ることなく、複数のクラック検出部５を用いてもよい。このように、複数のクラック検出部５を設けることによって、より迅速に、側端面１３に発生したクラック１を検出することができる。

また、上記では、クラック検出部５は、基板保持部１５に対して、ガルバノメータスキャナ３０と反対側に配置されている態様を用いて説明したが、これに限ることなく、クラック検出部５は、基板保持部１５に対して、ガルバノメータスキャナ３０側に配置してもよい。

このような構成により、駆動部１５ａにより基板保持部１５を回転させて被加工基板１０を回転させることなく、クラック検出部５によって、被加工基板１０の側端面１３を検出することができる。このため、被加工基板１０の側端面１３をより迅速に修復することができる。

また、上記では、各クラック１の大きさや深さ等に応じて、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢの発振形態、出力、周波数、波長等に関する出力パラメータを調整する態様を用いて説明したが、これに限ることなく、所定のクラック１（例えば、最も大きさの大きなクラック１や最も深さの深いクラック１等）に着目して、当該クラック１を除去することができる出力パラメータに基づいてレーザ発振器２０から出射されるレーザ光ＬＢによって、被加工基板１０の側端面１３の全体を照射してもよい。このようなレーザ光ＬＢを用いて照射することによって、迅速かつ容易に、被加工基板１０の側端面１３から全てのクラック１を除去することができるためである。

変形例
次に図４を用いて上述した実施の形態の変形例について説明する。

次に図４により本発明の変形例について説明する。図４に示す変形例は、単一のガルバノメータスキャナ３０を設ける代わりに、第一ガルバノメータスキャナ３０ａと第二ガルバノメータスキャナ３０ｂの二つのガルバノメータスキャナ３０ａ，３０ｂを用いたものであり、他は図３に示す第２の実施の形態と略同一である。

図４に示す変形例において、図３に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図４に示すように、第一ガルバノメータスキャナ３０ａの可動ミラー３１ａを揺動させることによって、側端面１３上でｘ方向にレーザ光ＬＢをスキャンさせることができ、かつ第二ガルバノメータスキャナ３０ｂの可動ミラー３１ｂを揺動させることによって、側端面１３上でｚ方向にレーザ光ＬＢをスキャンさせることができる。

図４において、第一ガルバノメータスキャナ３０ａの可動ミラー３１ａを揺動させるだけで、駆動部１５ａを駆動して基板保持部１５を回転させることなく、側端面１３上でｘ方向へレーザ光ＬＢをスキャンさせることができるので、より迅速かつ効率よくクラック１の発生した側端面１３を修復することができる。

第３の実施の形態
次に図５により本発明の第３の実施の形態について説明する。図５に示す第３の実施の形態は、被加工基板１０の側端面１３の異なる位置に対して、異なる方向からレーザ光ＬＢを照射することができるようレーザ発振器２０ａ，２０ｂ、ガルバノメータスキャナ３０ａ，３０ｃ及びｆθレンズ２５ａ，２５ｂを２個ずつ配置したものであり、他は図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施の形態と略同一である。なおレーザ発振器２０ａとレーザ発振器２０ｂは、同時にレーザ光ＬＢを出射することができる。

図５に示す第３の実施の形態において、図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図５に示すように、レーザ発振器２０ａ，２０ｂ、ガルバノメータスキャナ３０ａ，３０ｃ及びｆθレンズ２５ａ，２５ｂが２個ずつ配置され、レーザ発振器２０ａとレーザ発振器２０ｂは制御部４０により制御されて、同時にレーザ光ＬＢを出射することができる。このため、被加工基板１０の異なる位置に対して、異なる方向から同時にレーザ光ＬＢを照射することができるので、クラック１の発生した側端面１３を迅速に修復することができる。

なお、上述した各実施の形態において、光学系としてｆθレンズ２５を用いたが、これに限らず、凸レンズ（図示せず）を用いることもできる。このような凸レンズを用いた場合には、凸レンズの中心部を通過するレーザ光ＬＢ以外は、被加工基板１０の側端面１３に対して傾いた角度で照射される。このため、被加工基板１０と、凸レンズ又はガルバノメータスキャナ３０との間の相対的な距離を調整することによって、被加工基板１０の側端面１３に照射されるレーザ光ＬＢのスポットの位置だけでなく、レーザ光ＬＢの照射角度も調整することができる。

また図６に示すように、被加工基板１０とｆθレンズ２５との間に中央調整ガルバノメータスキャナ３０ｎを設け、中央調整ガルバノメータスキャナ３０ｎの下方に下方調整ガルバノメータスキャナ３０ｍを設け、中央調整ガルバノメータスキャナ３０ｎの上方に上方調整ガルバノメータスキャナ３０ｋを設けることによって、側端面１３に照射されるスポットの位置及び照射角度を調整する調整機構を構成しても良い。

すなわち、このような構成を取ることによって、図６に示すように、ｆθレンズ２５を通過させたレーザ光ＬＢを、中央調整ガルバノメータスキャナ３０ｎで下方に反射させた後、下方調整ガルバノメータスキャナ３０ｍで再度反射させることができる。このため、側端面１３に照射されるスポットの位置及び照射角度を自在に変えることができ、特に、裏面１２側のエッジ部１９ｂのクラック１を効率よく修復することができる。

また、ｆθレンズ２５を通過したレーザ光ＬＢを、中央調整ガルバノメータスキャナ３０ｎで上方に反射させた後、上方調整ガルバノメータスキャナ３０ｋで再度反射させることもできる（図６参照）。このため、端面１３に照射されるスポットの位置及び照射角度を自在に変えることができ、特に、表面１１側のエッジ部１９ａのクラック１を効率よく修復することができる。

また上述した各実施の形態においては、回転自在な基板保持部１５を用いたがこれに限らず、基板保持部１５を固定させておいて、レーザ発振器２０及びガルバノメータスキャナ３０を回転させる機構を用いても良い。

本発明によるレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す概略構成図。 本発明によるレーザ加工装置の第１の実施の形態において、被加工基板に発生したクラック（欠陥）が修復される様子を示す概略断面図。 本発明によるレーザ加工装置の第２の実施の形態を示す概略構成図。 本発明によるレーザ加工装置の第２の実施の形態の変形例を示す概略構成図。 本発明によるレーザ加工装置の第３の実施の形態を示す概略構成図。 本発明による側端面に照射されるスポットの位置及び照射角度を調整する調整機構の一態様を示す概略構成図。

符号の説明

１ クラック（欠陥）
５ クラック検出部（欠陥検出部）
１０ 被加工基板
１１ 表面
１２ 裏面
１３ 側端面
１５ 基板保持部
２０，２０ａ，２０ｂ レーザ発振器
２５，２５ａ，２５ｂ ｆθレンズ
３０，３０ａ，３０ｂ ガルバノメータスキャナ
３１，３１ａ，３１ｂ 可動ミラー
４０ 制御部
５０ レーザ加工装置
ＬＢ レーザ光

Claims (18)

1. 脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置において、
   レーザ光を出射するレーザ発振器と、
   レーザ発振器から出射されるレーザ光を被加工基板の側端面に集光又は結像させる光学系と、
   被加工基板の側端面に発生した欠陥を検出する欠陥検出部と、
   欠陥検出部とレーザ発振器とに連結された制御部とを備え、
   制御部により、欠陥検出部からの情報に基づいて、レーザ発振器を制御してレーザ光の発振形態、出力、周波数および波長に関する出力パラメータを変化させて、レーザ発振器からレーザ光を出射し、光学系により集光又は結像されるレーザ光を側端面の欠陥に照射することによって、当該欠陥が発生した被加工基板の側端面を修復することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置において、
   レーザ光を出射するレーザ発振器と、
   レーザ発振器から出射されるレーザ光を被加工基板に集光又は結像させる光学系と、
   被加工基板に発生した欠陥を検出する欠陥検出部と、
   欠陥検出部とレーザ発振器とに連結された制御部とを備え、
   制御部により、欠陥検出部からの情報に基づいて、レーザ発振器を制御してレーザ光の発振形態、出力、周波数および波長に関する出力パラメータを変化させて、レーザ発振器からレーザ光を出射し、光学系により集光又は結像されるレーザ光を欠陥に照射することによって、当該欠陥が発生した被加工基板を修復することを特徴とするレーザ加工装置。
3. 光学系により集光又は結像されるレーザ光は、被加工基板に照射されるレーザ光のスポットの位置が調整機構によって調整自在となっていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
4. 光学系により集光又は結像されるレーザ光は、被加工基板に対する照射角度が調整機構によって調整自在となっていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
5. レーザ発振器及び光学系は各々、複数個設けられ、
   各レーザ発振器及び各光学系は、被加工基板の異なる位置及び／又は方向にレーザ光を照射できるよう配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
6. 各レーザ発振器は、同時にレーザ光を出射できることを特徴とする請求項５記載のレーザ加工装置。
7. 被加工基板は円盤状をなすとともに、基板保持部により保持され、
   当該基板保持部は、回転自在であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
8. 制御部は、欠陥検出部からの情報に基づいて被加工基板が修復されたと判断するまで、繰り返し、欠陥検出部によって、被加工基板に発生した欠陥を検出させるとともに、レーザ発振器からレーザ光を出射させ、光学系により集光又は結像されるレーザ光を被加工基板の欠陥に照射させることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
9. 欠陥検出部により被加工基板の全てを再度検出させる全体再検査モードと、欠陥検出部により被加工基板のうちクラックが検出された箇所を再度検出させる一部再検査モードとを選択可能な選択手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項８記載のレーザ加工装置。
10. 制御部は、欠陥検出部からの情報に基づいて、更に光学系の位置を制御して、前記欠陥に照射されるレーザ光のスポット径、位置および方向を変化させることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
11. 制御部は、欠陥検出部からの情報に基づいて、欠陥の修復度合いにより出力パラメータを変化させることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
12. 脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工方法において、
    欠陥検出部によって、被加工基板の側端面に発生した欠陥を検出する欠陥検出工程と、
    レーザ発振器からレーザ光を出射させ、当該レーザ光を側端面の欠陥に照射することによって、当該側端面を修復する照射工程と、
    を備え、
    前記照射工程において、欠陥検出部からの情報に基づいて、レーザ発振器を制御してレーザ発振器から出射されるレーザ光の発振形態、出力、周波数および波長に関する出力パラメータを変化させることを特徴とするレーザ加工方法。
13. 脆性材料からなり、表面及び裏面と、表面と裏面との間に延びる側端面とを有する板状の被加工基板に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工方法において、
    欠陥検出部によって、被加工基板に発生した欠陥を検出する欠陥検出工程と、
    レーザ発振器からレーザ光を出射させ、当該レーザ光を欠陥に照射することによって、当該欠陥を修復する照射工程と、
    を備え、
    前記照射工程において、欠陥検出部からの情報に基づいて、レーザ発振器を制御してレーザ発振器から出射されるレーザ光の発振形態、出力、周波数および波長に関する出力パラメータを変化させることを特徴とするレーザ加工方法。
14. 前記照射工程の後で行われ、欠陥検出部によって、被加工基板に発生した欠陥を再度検出する再欠陥検出工程を、さらに備え、
    制御部は、欠陥検出部からの情報に基づいて、被加工基板が修復されたかを判断することを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
15. 制御部が欠陥検出部からの情報に基づいて被加工基板が修復されたと判断するまで、
    欠陥検出部からの情報に基づいてレーザ発振器からレーザ光を出射させる照射工程と、
    欠陥検出部によって、被加工基板に発生した欠陥を再度検出する再欠陥検出工程と、
    を繰り返し行うことを特徴とする請求項１４記載のレーザ加工方法。
16. 再欠陥検出工程において、欠陥検出部は、被加工基板のうち、前回の欠陥検出部による検出によって欠陥が検出された箇所を再度検出することを特徴とする請求項１４又は１５のいずれかに記載のレーザ加工方法。
17. 前記照射工程において、欠陥検出部からの情報に基づいて、更に光学系の位置を制御して当該欠陥に照射されるレーザ光のスポット径、位置および方向を変化させることを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
18. 前記照射工程において、欠陥検出部からの情報に基づいて、欠陥の修復度合いにより出力パラメータを変化させることを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載のレーザ加工方法。

Images