JP5320395B2 - 面取り加工装置 - Google Patents
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Description
ここで加工対象となる脆性材料基板には、ガラス基板のほか、石英、単結晶シリコン、サファイヤ、半導体ウェハ、セラミック等の基板が含まれる。
そのため、基板を分断した後に発生する基板のエッジ部分の欠け等を防止するために、エッジラインに沿って面取り加工が行われている。
特許文献2によれば、レーザスクライブによる面取り加工を行うことにより、ガラス基板の精度を損なうことなく、高い生産性と洗浄工程を必要としない面取り加工を施すことができるとされている。
この面取り加工面54の断面形状を観察すると、ガラス基板10側に凹んだ円弧形状の逆R面を有している。面取り加工面54が凹んでいる結果、ガラス基板Sの基板表面55、56との交差部分には、2つのエッジライン57、58が形成されることになる。これらエッジライン57、58は、当初のエッジライン53に比べるとエッジの鋭さは改善されているが、それでも凹みが大きくなると、鋭利なエッジが形成されてしまうことになる。
特にフラットパネルディスプレイ用(FPD用)ガラス基板では、エッジライン57、58の直上にTABテープが配線されることがあり、面取り加工後に、この部分に鋭利なエッジが残っているとTABテープが断線される可能性が高くなる。
そのため、面取り加工面54は、凹みをなくし、面取り部分が平面であるC面、あるいは、外側に向けて凸状になるR面にすることが求められている。
すなわち、本発明の面取り加工装置は、脆性材料基板の面取り加工を行う面取り加工装置であって、レーザ光源と、レーザ光源から放射されたレーザビームを集光して基板に導く集光部材と、レーザ光源から集光部材を介して基板に至るまでのレーザビームの光路上に設けられ、レーザビームの入射光路を偏向してレーザビームが形成する集光点の位置を走査させるビーム偏向部と、面取り加工を行うエッジラインに対し、エッジラインを端辺とする2つの隣接面の斜め前方からエッジラインに向けてレーザビームが照射され、エッジライン近傍の基板表面又は基板内部に前記集光点がエッジラインと交差する面に沿って走査されるように基板を支持する基板支持部と、レーザアブレーションにより集光点の走査軌跡に沿って基板の一部を除去するレーザ照射を行うレーザ駆動部とを備え、前記集光部材は、fθレンズ又はfθミラーからなり、エッジラインと交差する面に形成される集光点の走査軌跡が集光部材からみて凹状又は直線状になる光学パラメータを有する光学素子ユニットであり、さらに、前記基板又は前記集光部材の位置をレーザビームの照射方向に移動することにより、前記集光点の基板に対する深さ方向の位置を調整する深さ調整機構を備えるようにしている。
また、レーザ光源は、レーザ光の波長により基板の吸収特性が異なるので、基板の種類、基板表面から走査するか基板内部を走査するかによって、使用するレーザ光源を選択する。
例えば、ガラス基板に対し、表面付近を走査する場合には基板材料の吸収係数が大きいCO2レーザやCOレーザを用いるのが好ましい(但し基板表面を走査する場合はレーザを集光しさえすれば吸収の小さいレーザでも使用できる)。一方、基板内部を走査する場合には基板材料の吸収係数が小さいYAGレーザ(Nd−YAGレーザ、Er−YAGレーザ等)を用いるのが好ましい。
具体的には、集光部材としてfθレンズ又はfθミラーからなる光学素子ユニットを用いることができる。
さらに、深さ調整機構は、基板又は前記集光部材の位置をレーザビームの照射方向に移動することにより、前記集光点の基板に対する深さ方向の位置を調整する。これによって、集光点の基板内の深さ位置を、面取り加工の加工予定深さに合わせて面取り加工を行うことにより、所望の深さの面取り加工を行うことができる。
また、深い面取り加工を行うような場合に、浅い面取り加工を行い、徐々に深さを変化させて深い面取り加工を行うようにして、深さ方向の走査位置を調整しながらエッジラインの起点から終点まで連続的に相対移動させることにより、無理のない面取り加工を行うことができる。
集光部材をテレセントリックでないfθレンズと平面平行板とを組み合わせた光学素子ユニットにした場合の集光点の走査軌跡は、基板外側に向けて凸状になるので、当該凸状の面取り加工を行うことができる。
これによれば、エッジラインに沿って、エッジライン全体の面取り加工を行うことができる。
これによれば、基板を水平なテーブル上に安定に載置したまま面取り加工を行うことができる。
7 台座
11 昇降テーブル
12 吸着テーブル
13 レーザ光源
14 ガルバノミラー(ビーム偏向部)
15 レンズユニット(集光部材)
15a fθレンズ
15b ユニット
16 走査光学系
なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
なお、ガラス基板Gはカメラ20および基板に形成されたアライメントマーク(不図示)を利用して位置決めを行い、エッジラインELをY方向に向けるようにする。基板Gが一定である場合には、吸着テーブル12の表面に位置決め用のガイドを設けておき、基板の一部をガイドに当接させるようにして位置決めを行ってもよい。
レーザ光源13にはNd−YAGレーザ光源が用いられる。レーザ光源13はXZ面内で出射方向が左斜め下方45度に向けられている。
ガルバノミラー14は、レーザ光源13から出射されるレーザビームの光路上に反射鏡を配置してあり、レーザビームを右斜め下方に出射するとともに、反射鏡の揺動運動により、ビームの出射方向をXZ面内で偏向する。このときのガルバノミラー14の揺動運動の範囲は、加工対象物の面取り加工を行う角度範囲に応じて調整する。
レンズユニット15は、ガルバノミラー14から出射されるレーザビームを集光し、集光点を形成する。また、ガルバノミラー14によって出射方向が偏向されて、レーザビームのレンズユニット15への入射位置が走査される結果、レンズユニット15から出射されるレーザビームによる集光点は、XZ面内(すなわちエッジラインELに直交する面内)で走査され、走査軌跡がレンズユニット側から見て凹状(基板外側に向けて凸状)になる。
例えば図2に示すように、ガルバノミラー14の揺動運動により集光点の走査軌跡はF0、F1、F2を結ぶ弧R0となる。
この場合、台座7と昇降テーブル11とを連動して移動させれば、基板を斜め方向に移動することができるので、集光点F0の基板の深さ方向の位置調整機構として用いることができる。
続いて、ガルバノミラー14およびレーザ光源13を駆動してレーザビームをエッジライン近傍で走査する。その結果、集光点近傍でアブレーションにより基板材料が溶融除去され、面取り加工面が形成される。
図5は、集光部材をレンズユニット15から、fθレンズ15aに代えたときの走査光学系の拡大図である。この場合は、集光点の走査軌跡がXZ面で直線状になるのでC面の面取り加工を行うことができる。
ユニット15bについても、図2で説明したテレセントリックでないfθレンズと平面平行板との組み合わせのときと同様に、集光点の走査軌跡を上述したF0、F1、F2を結ぶ弧R0のような形状(基板外側に向けて凸状)にすることができる。
これらの走査光学系を用いた場合も、図2と同様の面取り加工を行うことができる。
Claims (6)
- 脆性材料基板の面取り加工を行う面取り加工装置であって、
レーザ光源と、
前記レーザ光源から放射されたレーザビームを集光して前記基板に導く集光部材と、
前記レーザ光源から前記集光部材を介して前記基板に至るまでのレーザビームの光路上に設けられ、レーザビームの入射光路を偏向してレーザビームが形成する集光点の位置を走査させるビーム偏向部と、
面取り加工を行うエッジラインに対し、前記エッジラインを端辺とする2つの隣接面の斜め前方からエッジラインに向けてレーザビームが照射され、エッジライン近傍の基板表面又は基板内部に前記集光点がエッジラインと交差する面に沿って走査されるように基板を支持する基板支持部と、
レーザアブレーションにより集光点の走査軌跡に沿って基板の一部を除去するレーザ照射を行うレーザ駆動部とを備え、
前記集光部材は、fθレンズ又はfθミラーからなり、エッジラインと交差する面に形成される集光点の走査軌跡が集光部材からみて凹状または直線状になる光学パラメータを有する光学素子ユニットであり、
さらに、前記基板又は前記集光部材の位置をレーザビームの照射方向に移動することにより、前記集光点の基板に対する深さ方向の位置を調整する深さ調整機構を備えたことを特徴とする面取り加工装置。 - 前記集光部材のfθレンズがテレセントリックでないfθレンズであり、前記集光部材が、当該テレセントリックでないfθレンズと平面平行板とを組み合わせた光学素子ユニットである請求項1に記載の面取り加工装置。
- 前記集光点が前記エッジラインに沿って相対移動するように基板側又はレーザビーム側を移動させる送り機構を備えた請求項1に記載の面取り加工装置。
- 前記基板支持部は基板を水平に載置するテーブルからなり、前記集光部材およびビーム偏向部は水平に載置された基板のエッジラインに対し斜め45度方向を中心方向にして前記集光点が走査されるように配置される請求項1に記載の面取り加工装置。
- ビーム偏向部はガルバノミラー又はポリゴンミラーにより構成される請求項1に記載の面取り加工装置。
- 前記集光部材の前記平面平行板が揺動可能に構成され、ビーム偏向部として兼用される請求項2に記載の面取り加工装置。
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