TW200948524A - Method for processing fragile material substrate - Google Patents

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200948524 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於以高速旋轉之多邊形鏡重複反射雷射光 束以將實質具有長軸方向之光束點整形於脆性材料基板 上，沿於前述基板上設定之劃線預定線掃描前述光束點， 利用熱應力形成裂痕之脆性材料基板之加工方法。 詳言之，本發明係關於對脆性材料基板進行第一次光 ^ 束點之掃描以形成由有限深度之裂痕構成之劃線，再進行 第二次光束點之掃描以使此劃線之裂痕深入滲透（以下，裂 痕於深度方向進行稱為滲透）或完全分斷之脆性材料基板之 加工方法。 在此所謂脆性材料基板係指玻璃基板、燒結材料之陶 究、單結晶石夕、半導體晶圓、藍寶石基板、陶曼基板等。 【先前技術】 _ 在對尚速旋轉之多邊形鏡照射雷射光束，將在多邊形 在兄被反射之雷射光束導向基板上後，被多邊形鏡之1個鏡 面反射之雷射光束之掃描軌跡之範圍以高速重複被掃描’ 於基板上被一個鏡面反射之雷射光束之掃描軌跡之範圍全 體恰如i個光束點般被照射。因此，將被高速旋轉中之多 邊形鏡之-個鏡面形成於基板上之掃描軌跡之範圍全體稱 為「光束點」。 在使用多邊形鏡與⑺透鏡對脆性材料即半導體晶圓 照射雷射光以整形橢圓形之光束點’在掃描此光束點以磨 3 200948524 耗基板後’形成對基板表面傾斜之加工面。利用此，使在 半導體晶圓上欲形成槽之部分於斜方向（加工面之法線方向） 氣化並以蒸氣形態排出之雷射加工裝置已被揭示（專利文獻 1)。利用磨耗之加工係將光束點通過之區域溶化，故加工面 會損傷。 另一方面，對玻璃基板掃描已整形為橢圓狀之光束點 並在溶化溫度（或軟化溫度）以下加熱基板，使應力梯度產生 以形成裂痕之雷射劃線加工亦已被利用（參考專利文獻2、 專利文獻3、專利文獻4)。 一般而言，在雷射劃線加工係將即將分斷之假想線（稱 為劃線預定線）設定於基板。且於為劃線預定線之始端之基 板端以刀輪等形成初期龜裂（觸發），從初期龜裂之位置沿劃 線預定線掃描光束點及冷卻點（冷媒被喷射之區域）。此時， 基於在劃線預定線附近發生之溫度分布產生應力梯度之結 果形成裂痕。 以雷射劃線加工形成之裂痕加工端面美觀且具有優秀 之端面強度。此外，比起使用刀輪等之機械式加工產生之 裂痕，可使玻璃屑之發生減少。 因此，雷射劃線加工在以平面顯示器為首之必須分斷 玻璃基板之各種製造過程等持續被採用。 另外，在溶化溫度以下掃描光束點形成之裂痕有裂痕 之深度方向之前端未到達基板之背面之「有限深度裂痕」 與獵痕到達基板之被面而將基板直接分斷之「貫通裂 考例如專利文獻2)。 200948524 以下，將由前者之「有 劃線，由後者之「貫通裂：：：裂痕」•成之切痕稱為 此等係由不同機制形成^」之精線稱為全切線。 其广4為以示意方式顯示形成有限深度之裂痕之機制之 基板之剖面圖。亦即先行之+ a抽找， 飛制之 柄ΓΑ古詩η 使圖14⑷所示於基 其S’’、hr產生。之後’加熱後之冷卻使如圖14 ㈦所不於基板GA表面有拉伸應力CR產生。此時熱之移動

使壓縮應力HR於基板内部移動’形成有内部應力場出η。 其結果’如圖14⑷所示，拉伸應力CR分布於基板表面側、 壓縮應力HR分布於基板内部之深度方向之應力梯度發 生，形成裂痕Cr。 ' 以上述機制形成裂痕Cr之條件係於基板内部存在之壓 縮應力場Hin阻止裂痕Cr之往深度方向之進一歩滲透，故 裂痕Cr在基板内部之壓縮應力腕前停丨，理論上裂痕 Cr為有限深度。因此，欲將基板完全分斷，須在裂痕心導 致之有限深度之劃線被形成後，再進行折斷處理。另一方 面，裂痕Cr導致之劃線之加工端面非常美觀（表面凹凸甚小 且直進性優良，做為加工端面為理想之狀態。 圖15為以不意方式顯示形成全切線之機制之基板之立 體圖（圖15 (a))及平面圖（圖15 (b))。亦即從初期龜裂丁尺之 位置被掃描之雷射光束之光束點BS使壓縮應力HR於基板 表面產生。同時，位於光束點BS之後方之冷卻點cs使拉 伸應力CR於基板表面產生。其結果，於掃描線上（掃描預 定線L上）形成前後方向之應力梯度，此應力梯度使沿掃描 5 200948524 線方向將基板裂開之力作用 形成此「貫通裂痕」時，有 基板分斷(全切)之便利點 里便了將 此種機制分斷之狀況，伸比起上:之：亦可能有希望以 彳一比起上述之劃線加工之加工端 面之：：：之加工端面之直進性可能受損，且全切線之端 之美觀度(表面之凹凸)比起上述之劃線品質亦較差。 另外，以雷射靠加卫形成畫彳線或形成全切線係依存 i熱條件（雷射波長、照射時間、輸出能量、掃描速度、 束點形狀等）、冷卻條件（冷媒溫度、吹送量、吹送位置 等）、基板之板厚等。 般而δ，在玻璃基板之板厚較薄時比較厚時容易成 為刀，線彳形成劃線加工之加工條件之處理範圍較小。 由上述，在欲對玻璃基板等進行端面品質優良之分斷 加工時’不形成全切線’係選擇形成劃線之機制之加熱條 件' 冷卻條件進行雷射劃線加工，之後，進行折斷處理。 於雷射劃線加工後進行之折斷處理方法可利用將折斷 桿等按壓於劃線施加弯曲力矩之機械式折斷處理。機械式 折斷處理時，對基板施加大彎曲力矩可能會有玻璃屬產 生。因此，在不希望有玻璃屑發生之製造過程中，必須盡 可能形成較深之劃線，以使僅施加小彎曲力矩便可折斷處 理。 針對此點，係進行沿以雷射劃線加工形成之劃線進行 第2次之雷射照射，使有限深度之裂痕更深入滲透（此時再 度進行折斷處理）或使裂痕滲透至背面而分斷之雷射切斷處 200948524 理（參考例如專利 又獻2〜專利文獻4)。 〔專矛]文獻1〕日本特開2005-288541號公報 〔專利文獻2〕日本特開2001-130921號公報 〔專利文獻3〕日本特開2006·256944號公報 〔專利文獻4〕W〇2〇〇3/〇〇8352號公報 【發明内容】 〇 如上述，進行以第—次之雷射照射形成劃線之雷射劃

線加工，$以楚-A 弟一。人之雷射照射進行雷射劃線處理，可達 成抑制玻璃屑之發生之分斷加工。 • 、S❿’若雷射劃線加工，亦即以第-次之雷射照射形 《之劃線較淺’以後續之雷射切斷處理便難以使裂痕到達 基板背Φ。因必匕’欲在雷射切斷處理將基板完全分斷在 雷射劃線加工時先形成較深之劃線較理想。 又，即使在雷射切斷處理不將基板完全分斷，在雷射 Φ 劃線加工時形成越深之劃線，在後續之雷射切斷處理便可 越簡單使劃線加深，故較理想。 但右欲以雷射劃線加工形成較以往深之劃線便必須變 更至此形成劃線時之加熱條件與冷卻條件。具體而言，必 須提高雷射輸出以增加加熱造成之入熱量，增大冷卻時之 冷媒吹送量，作成比至此更容易產生深度方向之溫度差之 激烈條件，以増加於基板發生之深度方向之應力梯度。 然而，若於以往之雷射劃線加工之加工流程直接改採 增加應力梯度之加熱條件、冷卻條件，無法在第i次之雷 200948524 ::射形成較深之劃線’裂痕會直接貫通基板(變為形成貫 *痕之機制)’形成全切線。亦即，適當選擇雷射劃線加 工時之加熱條件與冷卻條件雖可較容易形成較淺之割線， 但即使欲形成較深之劃線而欲將加熱條件與冷卻條件變更 為比至此使用之條件稍微激烈之條件，可設定之加敎條件 或冷部條件之範圍不存在或即使存在亦因可設定範圍狹窄 :不安定’變為突然形成全切線之條件，難以形成預期之 較深劃線。 此外，除變為全切線之問題外，還會產生「先行」現 象：易發生之問題。所謂「先行」係如圖所示，於劃線 預定線L之始端附近’在形成於始端之初期龜裂TR被光束 點BS加熱時，以根據光束點bs之加熱區域為起點往光束 點之前方於無法控制之方向形成裂痕κ之現象。若「先行」 發生便無法形成沿劃線預定線L之劃線，劃線 合」 顯著受損。 曰 欲於進行第一次之雷射照射之雷射劃線加工形成較深 之劃線而使加熱條件與冷卻條件改變為比至此使用之條件 更激烈之條件時，此種「先行」之發线率會提高。〃 針對此點，本發明以提供可安定實行以雷射劃線加工 於基板$成劃線’再進行雷射切斷處理以完全分斷基板或 形成較深之劃線之加工之脆性材料基板之加工方法為目 的。 ”'、 又，以提供不使「先行」5見象發生便可形成較深之劃 線或完全分斷之脆性材料基板之加工方法為目的。 200948524 又以提供可安定進行加工端面之端面品質優良之分 斷加工之脆性材料基板之加工方法為目的。 此外’本發明以提供利用多邊形鏡形成光束點，在掃 描此光束點以進行雷射切斷時可利用多邊形鏡調整光束點 之此里刀布，可藉由能量分布之調整安定雷射切斷之加工 方法為目的。 為解決上述課題而為之本發明之脆性材料基板之加工 方法係以间速旋轉之多邊形鏡重複反射從雷射光源射出之 2射光束以於脆性材料基板形成光束點，沿於前述基板設 定之劃線預定線相對移料述光束點以加I前述基板之脆 性材料基板之加工方法，進行以下之步驟。 首先’進行由使第-次雷射照射產生之第一光束點沿 劃線預定線相對移動加熱基板並立即對第_光束點通過後 之部位吹送冷媒以冷卻’以產生於深度方向變化之 度以形成有限深度之劃線之雷射劃線步驟。但若基板溶化

=無法進行利用應力之加卫’故使加熱溫度始終保持為未 達軟化溫度以免基板溶化。 藉此，於劃線預定線有於深度方向變化之應力梯度發 生。第-應力梯度為於基板表面側有拉伸應力，於美板内 部側有I缩應力分布之應力梯度。利用此第_應力似形 成由有限深度之裂痕構成之劃線。 後使第一人雷射…、射產生之第二光束點沿前述劃 線（有限深度之裂痕）相對移動以進行雷射切斷㈣。此時， 調整為射人多邊形鏡之雷射光束徑小於雷射劃線步驟時射 200948524 =!光束徑。此調整具體而言可使雷射光束之光束徑 整，被照射至亦多可邊於开光路上設置調整光束徑之機構。藉此調 個夕 >鏡之雷射光束僅被照射至多邊形鏡之1 :::之比例增加’在被相鄰…鏡面分割之狀態下 被，，、、射時之比例減少，士 、'Ό 第一先束點之能量分布係 Ο 量之兩知之區域變短’第二光束點全體之長度短於 H點王體之長度，能量平均之中央部之區域成為長 ^型之能量分布（在圖η詳述）。另外，此處所謂「高帽 型之能量分布」係指光束點之中央部之能量大致平均，而 在先束點兩端之區域能量會變化之能量分布。 ❹ 使第一光束點之能量分布如上述變化可增加每單位時 入熱1，#中加熱基板之表層，於基板表層形成高溫 區域。其結果’形成與雷射劃線加工時之於深度方向變化 之應力梯度(第一應力梯度)為於深度方向反向變化之應力 梯度（第：應力梯度）。亦即，於基板表面有壓縮應力發生， 其反作用力於基板内部形成拉伸應力。於基板内部雖有形 成劃線之裂痕之前端存在，但由於拉伸應力集中作用於此 裂痕前端’故裂痕前端深入渗透’到達基板背面後被完全 分斷。 利用本發明，不形成全切線，且不使「先行」現象發 生’可擴大可實行以雷射劃線步驟於基板形成劃線（有限深 度之裂痕)’再進行雷射切斷處理以完全分斷基板或形成較 深之劃線之加工之處理範圍，實現安定之加工。 又’可安定進行加工端面之端面品質優良之分斷加 10 200948524 ,。此外’利用本發明，利用多邊形鏡形成光束點，在掃 描=束點以進行雷射切斷時可利用多邊形鏡調整光束點 之能量分布。利用此可安定雷射切斷。 (解決其他課題之手段及效果） 上述發明中，可變更設於雷射光源與多邊形鏡之間之 雷射光束之光路上之聚光光學元件之位置以調整射入多邊 形鏡之雷射光束徑。 在此，聚光光學元件可使用聚光透鏡（例如新月形透 鏡）、聚光鏡。 藉此，僅於光路方向平行移動聚光光學元件便可調整 雷射光束徑，簡單實現使能量分布為能量平均之中央部之 區域為長高帽型之調整。 上述發明中，可調整為雷射切斷步驟時使多邊形鏡接 近如述聚光光學元件之焦點位置附近。 藉此，由於越接近焦點位置附近雷射光束徑便越小， _ 故可使多邊形鏡接近理想高帽型。 又，上述發明中，可同時調整聚光光學元件之位置與 多邊形鏡與基板之間之距離。 /、 藉此，可使能量分布為高帽型且亦可調整光束點之較 長方向之長度等光束㈣，故#單位時間之入熱量與入^ 區域皆可調整’可更擴大雷射切斷之處理範圍。 【實施方式】 (裝置構成） 200948524 以下I於圖面說明本發明之實施形態。 首先說明實施本發明之加工方法時使用之基板加工裝 置之一例。圖1為本發明夕_ ^ 之一實施形態之雷射分斷裝置LC 1 之概略構成圖。圖2氧骷-m , 為...、員不圖1之雷射分斷裝置LC 1之控 制系統之構成之方塊圖。 首先基於圖1說明雷射分斷裝置LC1之全體構成。 平仃配置於水平之架台】上之一對導軌3、4設有於 圖 1之紙面前德方而/ τ (乂下稱Y方向）往復移動之滑動平台 ❹ 2°於兩導轨3、4之間沿前後方向配置有導螺桿5,於此導 螺桿5螺合有固^於前述滑動平台2之支柱6，以馬達（圖 示外)正反轉導螺桿5使滑動平台2沿導轨3、4於Y方向 在復移動。 於滑動平台2上沿導執8配置有於圖i之左右方向(以 下稱X方向)往復移動之水平台座7。於固定於台座 柱H)貫通螺合有藉由馬達9旋轉之導螺桿i〇a，導螺桿i〇a 正反轉會使滑動台座7沿導軌8於X方向往復移動。 ❹ ;。座7上„又有以旋轉機構丨丨旋轉之旋轉平台I]，於 轉平D 12以7jc平之狀4安裝切斷對象之脆性材料基板 即玻璃基板G。旋轉機構u係使旋轉平台12繞垂直之軸旋 轉，可旋轉為對基準位置為任意旋轉角度。玻璃基板G係 以例如吸引夾頭固定於旋轉平台12。 於'轉平α 12之上方有雷射振盪_ ^與光路調整機 4受安裝架15保持。光路調整機構“係由調整從雷射 振i 1^3射出之雷射光之光路之光路調整元件群…（新 12 200948524 月形透鏡31、反射鏡32、多邊形鏡33)、移動光路调整_ 件群⑷之位置之馬達群14b (馬$ 34〜36)、連結光:調= 元件群14a與馬達群i4b之臂群14c (臂37〜39)構成弃 形透鏡31係透過臂37連接於升降馬達34且上下方向= 置可調整。又，反射鏡32係透過臂38連接於升降馬達“ 且上下方向之位置可調整。又，多邊形鏡33係透過臂Μ 連接於升降馬達36且上下方向之位置可調整。

由雷射振盪器13射出之雷射光束通過此等- 件群W形成具有所欲之剖面形狀之光束，以光束點被二： 至基板G之上。在本實施形態係射出圓形之雷射光束，以 新月形透鏡31調整光束徑，以多邊形鏡掃描，於基板G上 貫質上形成橢圓形狀之雷射點LS (圖2)。j_，以調整光路 调整το件群14a切換第i次雷射照射（雷射劃線步驟）時使用 之第1光束點、帛2次雷射照射（雷射切斷步驟）時使用之第 2光束點。 另外，於調整時，獨立調整反射鏡32、多邊形鏡W雖 可微調，但調整作業會變複雜。因此，可—體移動反射鏡 名、多邊形鏡33以使調整作業簡化。具體而言，可使反射 鏡32、多邊形鏡33連動移動以進行基板〇與多邊形鏡μ =之距離調整’移動新月形透鏡31以進行新月形透鏡31 夕邊形鏡33之距離調整。

於安裝架15接近光路調整機構14設有冷卻喷嘴16。 =^卩噴嘴16對玻璃基板喷射冷卻水、氧氣、二氧化碳 等冷部㈣。冷卻媒體被吹送至被照射至玻璃基板G 13 200948524 之橢圓形狀之雷射點LS之附近，於玻璃基板G之表面形成 冷卻點CS (圖2)。 於安裝架15透過上下移動調節機構17安|有刀_ 1 8。此刀輪1 8係以燒結鑽石或超硬合金為材料，於外周面 具備以頂點為刃前緣之V字形之稜線部，且可藉由上下移 動調節機構1 7微調對玻璃基板G之壓接力。刀輪丨8係專 用於在玻璃基板G之端緣形成初期龜裂TR (圖2)時於乂方 向移動台座7並暫時下降。

映出刻於基板G之定位用標記。 其次，基於圖2說明控制系統。雷射分斷裝置lci 備以記錄於記憶體之控制參數與程式（軟體）與cpu實行 二乂理之控制部5〇。此控制部5〇係控制驅動進行滑動平 〇座7、旋轉平台12之定位或移動之 平台驅動邱ό 乂秒動之馬達(馬達9等) 雷射振= 雷射照射之雷射驅動部52 (包含驅 群14a用^ 3之雷射光源驅動部52a、驅動光路調整元

52b)- 動部53、以刀认《、媒噴射之開閉閥(不圖示)之喷嘴, 刀輪1 8及上下移動嘴於 形成初期龜裂之刀“ #動5周郎機構”於玻璃基板 基板G之宏# 攝衫機20、21映出刻印j ;，控制部5。連接有由鍵盤、滑=之:驅動系統 顯示畫面上推> & 月鼠荨構成之輸入部50、方 於顯示畫面且必要七_ ^ 1下。卩57,可將必要資訊顯开 要扎不或扠定可輪入。 14 200948524 又’控制部50具備總合驅動平台驅動部5ι、雷射驅動 部W (雷射光源驅動部52a、光路調整機構驅動部叫 嘴驅動部53、刀驅動部54以進行玻璃基板G之加工之加工 控制部58，以此加工控制部58實 貫仃依弟1次雷射照射、冷 P、第2次雷射照射之順序之雷射加工。 -體而θ ’加工控制部58先控制刀驅動部Η 么 ❹ ❹ :動在降下刀輪18之狀態下移動基板G，藉此進行： ^刀』龜S TR之處理。之後控制平台驅動部Η、雷射 部52 (雷射光源驅動部52a、光 尤硌凋整機構驅動部52b)、喷 二=53在照射雷射光束(第1光束點)並嘴射冷媒之狀 =下移動基板G，藉此進行第丨切射照射及冷卻，進行於 二形成由有限深度之裂痕構成之劃線之處理制 =:Γ51、雷射驅動部52(雷射光源驅動部 ^整機構驅動部52b)在照射雷射光 下移動基板G。藉此進行第2 * 束點)之狀態 之虚理w 弟人雷射照射’進行使裂痕滲透 之處理（或使完全分斷之處理）。 (光路調整動作） 以下說明以加工控制部58栌告丨 . Μ控制先路調整機構14 (光路 m ^ AMS ^ 群l4c)進行之光路調整。 圖，為顯不光路調整機構14之動作例之圖，具體而 。糸㈣以新月形透鏡31之上下移動使照射 33之光束徑變化，使被照射至基板 邊屯鏡 變化之動作之圖。 先束點之犯量分布 攸雷射光源I 3射出之圓艰到& 出之圓形剖面之雷射光束LB0之行進 15 200948524 方向為朝向錯直下方，雷射光束LB0係射入新月形透鏡 31。通過新月形透鏡31之雷射光束lB1被聚光並繼續於鉛 直方向行進，射入反射鏡32。此時反射鏡32之安裝角度係 調整為於反射鏡32之反射面以45度之入射角度射入並以 45度之反射角度射出，以反射鏡反射之雷射光束[μ係於 水平方向行進。

於水平方向行進之雷射光束LB2射入旋轉中之多邊形 兄3此時，被照射至多邊形鏡3 3之鏡面之光束徑會隨新 月形透鏡3 1與多邊形鏡33之間之距離變化。 圖4〜圖6為顯示被照射至多邊形鏡33之鏡面之光束徑 較大時之多邊形鏡之旋轉角度與雷射光束之光路及光束點 之關係之圖。 此狀態之光束徑係於將新月形透鏡3丨靠近反射鏡Μ =整為新月形透鏡31 <焦點比多邊形鏡33之鏡面更接ά =Γ:。時被實現。且此狀態之光束徑係於雷射劃線㈣ (a)中，’主意順時針方向旋轉中 〇 同 Η ……&付夕運形鏡33之 :鏡面一鏡面M。為至前一瞬間皆有雷射光束⑻ 在旋轉進行，到達雷射光束⑻對…。 被昭射至^ 點後，雷射光束⑻被分割後同時 :射至鏡面M0之終端與次—鏡面m 為顯示被照射至鏡 "4⑷ 圖。又，圖4⑷為顯示被2之剖面形狀之 之剖面形狀之圖。 …射至鏡面之雷射光束LB2 16 200948524 被照射至鏡面MO、Μ1之雷射光束之能量隨被分割之 雷射光束之剖面之面積比被分配。此時，在鏡面Μ 0側被反 射之雷射光束LB3a係照射玻璃基板G之光束點LS 1之位 置之左端部分，對此部分給予能量。另外，在鏡面Ml側被 反射之雷射光束LB3b係照射玻璃基板G之光束點LS 1之 位置之右端部分，對此部分給予能量。 圖4 (b)為被照射至基板G之光束點LS 1之位置之能量 分布。亦即，由於被分割為雷射光束LB3a、LB3b後被照射， @ 故被施予基板G之能量亦被分為2部分，光束點LS 1之兩 端以分別對應於分割比之能量被加熱。 圖5 (a)為旋轉繼續進行，雷射光束LB2被照射至鏡面 Μ1之中央部分之狀態。此時，圓形剖面之雷射光束LB2僅 被照射至1個鏡面Μ1。圖5 (c)為顯示被照射至鏡面Μ1之 雷射光束LB2之剖面形狀之圖。雷射光束LB2具有之圓形 剖面之光束直接被照射。此時，在鏡面]νπ被反射之雷射光 束LB3c係照射玻璃基板G之光束點LS 1之位置之中央， 對此部分給予全部能量。 圖5 (b)為被照射至基板G之光束點LSI之位置之能量 分布。亦即，能量被施予基板G之光束點LS 1之位置之中 央部分，集中加熱此部分。 圖6為旋轉再繼續進行，雷射光束LB2被分割後同時 被照射至鏡面Ml之終端與次一鏡面M2之始端之狀態。圖 6 (c)為顯示被照射至鏡面Μ1之雷射光束LB2之剖面形狀 之圖。又，圖6 (d)為顯示被照射至鏡面M2之雷射光束LB2 17 200948524 之剖面形狀之圖。 被照射至鏡面Ml、M2之雷射光束之能量與圖4時同 樣隨被分割之雷射光束之剖面之面積比被分配。此時，在 鏡面Ml側被反射之雷射光束LB3d係照射玻璃基板G之光 束點LS 1之位置之左端部分，對此部分給予能量。另外， 在鏡面M2侧被反射之雷射光束LB3e係照射玻璃基板G之 光束點LS 1之位置之右端部分，對此部分給予能量。

圖6 (b)為被照射至基板〇之光束點ls 1之位置之能量 分布。被照射至基板G之能量被分為2部分，光束點LSi 之兩端以分別對應於分割比之能量被加熱。 之後，以高速旋轉之多邊形鏡33重複圖4至圖6之雷 射照射’形成具有以圖4(b)、圖5⑻、圖6⑻顯示之能量 分布疊加之能量分布之光束點Ls 1。 圖7為顯示被照射至高速旋轉之鏡面mi之雷射光束 LB2之剖面形狀隨時間之變化與被鏡面mi照射至玻璃基板 G之光束點LS 1之能量分布之關係之圖。

如圖7⑷所π，被照射至鏡面M1之雷射光束㈤之 剖面形狀隨旋轉進行而變化。 ，亦即，於鏡面⑷之始端（與鏡面_之境界）通過雷 光束LB2之照射範圍之期間’被照射至鏡面m之雷射 束LB2之剖面形狀為圓形剖面之一部缺乏之形狀，在此 間剖面積逐漸增加。之後，被照射至鏡面m之雷射光 =剖面形狀成為圓开[至鏡面Ml之終端(與鏡面^ 兄界）進入雷射光束LB2之照射範圍為止圓形剖面皆 18 200948524 續之後&鏡面Μ1之終端通過雷射光束LB2之照射範 圍之期間，被照射至鏡面M1之雷射光束[Μ之剖面形狀 再度成為圓形剖面之一部缺乏之剖面形狀，剖面積逐 少。 以鏡面Ml形成於基板G上之光束點Ls丨之能量分布 會對應於此種剖面積之變化而變化。於圖7⑻顯示能量分 布。光束點LSI之能量分布係中央部之能量為平均(高帽 ❹ 型），其兩端和緩變化之能量分布。兩端之和緩部分之寬度 係相當於在鏡面M1之始端或終端通過雷射光束LB2之昭 射範圍期間被鏡面M1反射之雷射光束被照射至基板〇上 之Ιϋ圍因此，光束點Ls J之兩端之能量分布和緩變化之 部分之寬度會隨雷射光束LB2之光束徑變大而變大。之後 以多邊形鏡33之各鏡面重複具有圖7⑻之能量分布之照 射。 其次說明被照射至鏡面之光束徑較小之狀況。圖8〜圖 10為顯示被照射至多邊形鏡33之鏡面之雷射光束LB2之光 束徑較小時之多邊形鏡之旋轉角度與雷射光束之光路及光 束點之關係之圖。 此狀態之光束徑係於調整新月形透鏡31之位置以使新 月形透鏡之焦點來到多邊形鏡33之鏡面⑷附近時被實 現。且此狀態之光束徑係於雷射切斷步驟時被使用。 於圖8⑷中，與圖4⑷同樣注意順時針方向旋轉甲之 多邊形鏡33 m固鏡面M〇、M1。鏡面⑽為至前 皆有雷射光束LB2照射之鏡面。在旋轉進行，到達雷射： 39 200948524 束LB2對鏡面MO之照射即將結束之時間點後，雷射光束 LB2被分割後同時被照射至鏡面mo之終端與次一鏡面mi 之始知。圖8 (c)為顯示被照射至鏡面之雷射光束2 之剖面形狀之圖。又，圖8 (d)為顯示被照射至鏡面Mi之 雷射光束LB2之剖面形狀之圖。由於光束徑較小，故2個 鏡面MO、Ml同時被照射之範圍（從始端、終端至光束徑之 範圍）比圖4之狀況小。 被照射至鏡面MO、Ml之雷射光束之能量與圖4同樣 隨被分割之雷射光束之剖面之面積比被分配。此時，在鏡 〇 面M0侧被反射之雷射光束LB3a係照射玻璃基板G之光束 點LS1之位置之左端部分，對此部分給予能量。另外，在 鏡面Ml側被反射之雷射光束LB3b係照射玻璃基板g之光 束點LS 1之位置之右端部分，對此部分給予能量。 圖8 (b)為被照射至基板g之光束點LS 1之位置之能量 刀布亦即’由於被分割為雷射光束LB3a、LB3b後被照射， 故被照射至基板G之能量亦被分為2部分，光束點LS丨之 兩端以分別對應於分割比之能量被加熱。 〇 圖9 (a)為旋轉繼續進行，雷射光束LB2被照射至鏡面 Μ 1之中央部分之狀態。此時，圓形剖面之雷射光束僅 被照射至1個鏡面M卜圖9(c)為顯示被照射至鏡面mi之 雷射光束LB2之剖面形狀之圖。雷射光束LB2具有之圓形 4面之光束直接被照射。此時，在鏡面M丨被反射之雷射光 束LB3c係照射玻璃基板G之光束點LS1之位置之中央， 對此部分給予全部能量。 20 200948524 圖9 (b)為此時被照射至基板G之光束點LS丨之位置之 月匕量刀布。亦即，能量被施予基板G之光束點[s丨之位置 之中央部分’集中加熱此部分。 圖10為旋轉再繼續進行，雷射光束LB2被分割後同時 被照射至鏡面Ml之終端與次一鏡面M2之始端之狀態。圖 1〇 (c)為顯示被照射至鏡面M1之雷射光束之剖面形狀 之圖。又，圖1〇 (d)為顯示被照射至鏡面M2之雷射光束LB2 之剖面形狀之圖。 ❹ 被照射至鏡面Ml、M2之雷射光束之能量與圖6時同 樣隨被分割之雷射光束之剖面之面積比被分配。此時，在 鏡面Ml側被反射之雷射光束LB3d係照射玻璃基板g之光 束點LSI之位置之左端部分，對此部分給予能量。另外， 在鏡面M2侧被反射之雷射光束LB3e係照射玻璃基板〇之 光束點LS 1之位置之右端部分，對此部分給予能量。 圖10 (b)為此時被照射至基板0之光束點LS1之位置 〇 之能量分布。被照射至基板G之能量被分為2部分，光束 點LSI之兩端以分別對應於分割比之能量被加熱。 之後，以高速旋轉之多邊形鏡33重複圖8至圖1〇之 雷射照射’形成具有以圖8(b)、圖9⑻、圖1〇⑻顯示之 能量分布疊加之能量分布之光束點LS1。 圖11為顯示被照射至高速旋轉之鏡面M1之雷射光束 LB2之剖面形狀隨時間之變化與被鏡面Mm射至玻璃基板 G之光束點LSI之能量分布之關係之圖。 由於被照射至鏡面M1之雷射光束LB2之光束徑小， 21 200948524 ❹ 故如圖11 (a)所示，被照射之剖面積比以圖7⑷顯示之光 束徑較大之狀況全體性變小’但能量密度提高。此外，如 圖η⑷所示’被照射至鏡Φ M1之雷射光束lb2之剖面形 狀隨旋轉進行而變化。亦即，與圖7 (a)同樣於鏡面⑷之 始端（與鏡面M0之境界）通過雷射光束咖之照射範圍之期 間及鏡面⑷之、終端（與鏡面M2之境界）通過雷射光束lb2 之照射範圍之期間被照射至鏡面M1之雷射光束LB2之剖 面形狀為圓形剖面之一部缺乏之形狀，在此範圍内剖面積 增加或減少。纟間之雷射光束LB2之照射範圍全體被照射 至鏡面Ml之期間被照射至鏡面⑷之雷射光束㈤之剖面 形狀成為圓形.剖面。 〇 由於被照射至鏡面M1之雷射光束LB2之光束徑小， 故在鏡面Ml之始端附近或終端附近被照設至鏡面之雷 射光束LB2之剖面積變化之範圍之大小比圖7⑷小，剖面 積劇烈增減。以鏡面M1形成於基板G上之光束點LS1之 此量分布會對應於此剖面積之變化而變化。於圖"⑻顯示 此時之光束點LS1之能量分布。另外，為便於比較，以實 現表示光束徑較小時之能量分布，以一點鏈線表示光束徑 較大時之能量分布（圖7 (b)之能量分布）。 △被照射之雷射光束LB2之光束徑越小，光束點⑶之 成量分布便係能量變化之兩端之區域越短，光束點⑶全 體之長度變紐’成為能量平均之中央部之區域較長之高 型之能量分布。 之後藉由多邊形鏡33之各鏡面以具有與鏡面⑷同樣 22 200948524 之能量分布之光束點LS 1重複照射。 如上述’僅調整新月形透鏡31之高度即可進行光束點 之能量分布之調整。 另外改變新月形透鏡3丨之高度雖可調整被照射至 基板G之光束點之能量分布’但此時光束點全體之長度亦 會變化。 因此在不希望使光束點之長軸長度在各步驟變化 ❹ 時，或反之於雷射切斷步驟希望將長車由之長度調整為更短 時’與調整新月形透鏡31與多邊形鏡33之距離同時一體 移動多邊形鏡33、反射鏡32，調整與基板G之距離並調整 長軸長度。 藉此，以所欲之光束點形狀與所欲之能量分布進行加 熱。 於雷射劃線步驟時，藉由照射具有能量平均之中央邛 之區域較長之高帽型之能量分布之光束點以短時間給予更 大入熱量。 圖12為以示意方式顯示以本發明之加工法於雷射切斷 处=a寺奴幵v成之應力梯度之剖面圖。使光束點為高帽型之 ^量分布’從基板表層於短時間集中加熱，形成加熱區域 。之後，於基板表層形成大壓縮應力HR，受其影響而於 土板内部有相反之拉伸應力CR發生。若於基板内部有以不 久前之雷射劃線步驟產生之裂痕存在，拉伸應力會集中 於裂痕cr之前端，其結果，裂痕Cr更深入參透u 痕Cr到達背面會使完全分斷。 23 200948524 (加工順序） 以下說明使用加工裝置LC 1分斷基板G時之加工順 序。圖13為根據本發明之基板加工方法之加工順序之流程 圖。

首先，將基板G載置於旋轉平台12之上，以吸引夾頭 固疋。將方疋轉平台12移動至攝影機20、21之下，以攝影 機20、2 1檢測刻印於玻璃基板〇之對準標記（不圖示）。基 於該檢測結果記錄劃線預定線與旋轉平台丨2、滑動平台2、 台座7之位置關係。之後作動旋轉平台12及滑動平台2， 使刀輪18之刃前緣方向與劃線預定線之方向並列，使刃前 緣來到形成初期龜裂之位置之附近（sl〇1)。將此時之位置做 為加工開始位置記錄。 之後，作動升降機構1 7以降下刀輪} 8。 ,移動旋轉平台12 (台座7)以壓接基板端刀輪18。藉此 形成初期龜裂TR。形成初期龜裂丁尺後作動升降機構Η以 上升刀輪1 8。

二便，將基板返回加工開始位置，作動雷射裝置】 射第一次之雷射光束。此時調整新月形透鏡Μ之位置 多+邊形鏡33之鏡面以較大之光束徑（參考圖4〜圖乃入; 藉此使形成於基板G之光束點之能量分布為和緩上升: 態之能量分布。又’從冷卻噴嘴16噴射冷煤 : 移動旋轉平台12 (台座，接ώ、儿查丨& 仕此狀 、丁〇 12 ( 口厓7)’藉由沿劃線預定線 及冷卻點形成劃線（S 1 03)。 ， 之後’將基板返回加工開始位置， …射第二次之Ί 24 200948524 光束此B寺使新月形透鏡3 !比第—次之照射時遠離反射鏡 32縮小射入多邊形鏡33之鏡面之光束徑（參考圖8〜圖 11)。藉此，形成於基板G之光束點之能量分布急遽上升， 使其為比第—次更高帽型之能量分布。冷卻噴嘴16雖可繼 續喷射，但由於並非必要，故在此停止。在此狀態下移動 旋轉平台12 (台座7)’沿以前次之掃描形成之劃線掃描具 有高帽型之能量分布之光束黑占。藉此，形成有自線之裂痕 $ 深入滲透’到達基板背面後被完全分斷（s〗〇4)。 以此方式形成之劃線為非常優良之加工剖面，端面強 度亦變強。 本發明可利用於對玻璃基板等脆性材料基板形成較深 劃線或完全分斷之加工。 【圖式簡單說明】 圖1為實施本發明之基板加工方法時被使用之基板加 工裝置之一例之概略構成圖。

P 圖2為顯示圖1之基板加工裝置之控制系統之方塊圖。 圖3為顯示光路調整機構14之動作例之圖。 圖4為顯示光束徑較大時之多邊形鏡之旋轉角度與雷 射光束之光路及光束點之關係之圖（被照射於一個鏡面之始 端附近之狀況）。 圖5為顯示光束徑較大時之多邊形鏡之旋轉角度與雷 射光束之光路及光束點之關係之圖（被照射於一個鏡面之中 央之狀況）。 25 200948524 圖6為顯示光束徑較大 八呷之多邊形鏡之旋轉角度與 射光束之光路及光束點之關俜 、革 端附近之狀況）。 叫^終 圖7為顯示光束徑較大時，被照射至高速旋轉之鏡面 之雷射光束之剖面形狀隨時間之變化與被鏡面照射至破璃 基板G之光束點之能量分布之關係之圖。 圖8為顯示光束徑較小 野之多邊形鏡之旋轉角度盘 射光束之光路及光束點之關俜 ，、由 係之圖（被照射於一個鏡面 端附近之狀況）。 将 Ο 圖9為顯示光束徑較小 手之多邊形鏡之旋轉角度蛊

射光束之光路及光束點之關係 ，、W 係之圖（被照射於一個鏡面 端附近之狀況）。 雜 圖1 〇為顯示光束徑較小主 、„ 則時之多邊形鏡之旋轉角度與雷 射光束之光路及光束點之關传 月係之圖（被照射於一個鏡 端附近之狀況）。 始 ❹ 圖U為顯示光束徑較小時，被照射至高速旋轉之鏡面 之雷射先束之剖面形狀隨時間之變化與被鏡面照射 基板G之光束點之能量分布之關係之圖。 璃 圖12為以示意方式顯示於雷射切斷步驟 力梯度之剖面圖。 &之應 圖1 3為根據本發明之基 圖。 土板加工方法之加工順序之流程 圖14為以不思方式顯示形成有限深度之裂痕之機制 剖面圖。 取心機制之 26 200948524 圖1 5為以示意方式顯示形成全切線之機制之立體圖及 平面圖。 圖16為顯示在基板端產生之先行現象之圖。

【主要元件符號說明】 2 滑動平台 7 台座 12 旋轉平台 13 雷射裝置 16 冷卻喷嘴 17 升降機構 18 刀輪 31 新月形透鏡 32 反射鏡 33 多邊形鏡 G 玻璃基板（脆性材料基板） Cr 裂痕 Tr 初期龜裂 27

Claims (1)

1. 200948524 七、申請專利範圍： 1、 一種脆性材料基板之加工方法，係以高速旋轉之多 邊形鏡重複反射從雷射光源射出之雷射光束以於脆性材= 基板形成光束點，沿於前述基板設定之劃線預定線相對移 動别述光束點以加工前述基板，其特徵在於： 此加工方法由下述步驟構成 使第一次雷射照射產生之第一光束點沿劃線預定線相 對移動加熱基板，並立即冷卻第一光束點通過後之部位， 據以產生於深度方向變化之應力梯度以形成有限深度之劃 線之雷射劃線步驟；以及 ® 使第二次雷射照射產生之第二光束點沿前述劃線相對 移動’以使前述劃線更深入滲透、或完全分斷之雷射切斷 步驟： 月述雷射切斷步驟時射入多邊形鏡之雷射光束徑，係 調整為小於雷射劃線步驟時射入之雷射光束徑後進行照 射。 2、 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之加工方 ❹ 法’其中，變更設於雷射光源與多邊形鏡之間之雷射光束 之光路上之聚光光學元件之位置’以調整射入多邊形鏡之 雷射光束徑。 3、 如申請專利範圍第2項之脆性材料基板之加工方 法’其中’於雷射切斷步驟時將多邊形鏡調整為接近至前 述聚光光學元件之焦點位置附近。 4、 如申請專利範圍第2或3項之脆性材料基板之加工 28 200948524 方法，其中，同時調整聚光光學元件之位置、以及多邊形 鏡與基板之間之距離。 八、圖式· (如次頁）

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