TW201840381A - 附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種能以簡單之步驟俐落地分斷附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置。 使包含脈衝雷射光束之叢發(burst)之雷射光束L1透過產生像差之像差生成透鏡4c而生成為像差雷射光束L2；將上述像差雷射光束L2之最聚光部自成為附金屬膜之脆性材料基板W之母體之脆性材料基板W1之表面沿分斷預定線掃描，於上述脆性材料基板W1形成強度經降低之改質層K並同時於上述金屬膜W2形成分斷槽V；接著，沿上述改質層K經由裂斷器件使附金屬膜之脆性材料基板W沿分斷預定線分斷。

Description

附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置
本發明係關於於脆性材料基板之一面積層金屬膜之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置。尤其本發明係關於如反射鏡或鏡板等之於透明玻璃等脆性材料基板之一面，藉由蒸鍍鋁或鉻等之薄金屬膜而使其附著之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置。
一般而言，於分斷如上述之附金屬膜之脆性材料基板之情形時，已知一種分斷方法，係如圖8(a)所示，藉由刀輪15(亦稱為劃線輪)等，對成為附金屬膜之脆性材料基板W之母體之脆性材料基板W1之表面進行劃線而形成切槽狀之劃線S，自與形成該劃線S之面成相反側之金屬膜W2之面，如圖8(b)所示，藉由按壓裂斷棒14使附金屬膜之脆性材料基板W撓曲而沿劃線S分斷(例如，參照專利文獻1、專利文獻2之圖10)。 於上述之劃線加工中，替代藉由刀輪等機械之方法，一般亦有使用藉由將雷射光束照射於脆性材料基板之表面藉由熱沿著分斷預定線產生裂紋，或形成改質層，藉此形成劃線之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2016-000533號公報 [專利文獻2]日本專利特開2015-039872號公報 [專利文獻3]日本專利特開2012-066479號公報
[發明所欲解決之問題] 然而，於欲藉由上述方法對附金屬膜之脆性材料基板進行分斷之情形時，由於成為母體之脆性材料基板與金屬膜之物理性質不同，故會產生金屬膜之一部分未完全分斷而仍然相連，或即便已經分斷但產生了擦痕、不規則地割出之毛刺、及碎屑等而無法俐落地分斷等問題。 又，為了確實地切離金屬膜，亦已知一種於分斷步驟之前於金屬膜之表面亦以刀輪或雷射光束沿著分斷預定線形成劃線之方法(例如參照專利文獻3)。然而，於該方法中，對附金屬膜之脆性材料基板之任一面加工出劃線之後，需要使基板反轉而於相反側之面進行劃線加工，從而作業步驟增加、耗費手續，且必須有用於使基板反轉之機構等而有裝置變複雜，成本變高之問題點。 因此，本發明之目的在於提供可解決上述問題，且可以簡單之步驟精度良好地且俐落地分斷之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置。 [解決問題之技術手段] 為了達成上述目的而完成之本發明之分斷方法係使金屬膜附著於脆性材料基板之單側之一面之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法，其係使包含脈衝雷射光束之叢發(burst)之雷射光束透過產生像差之像差生成透鏡而生成為像差雷射光束，將上述像差雷射光束之最聚光部自成為上述附金屬膜之脆性材料基板之母體之脆性材料基板之表面沿分斷預定線掃描，於上述脆性材料基板形成強度經降低之改質層並同時於上述金屬膜形成分斷槽，接著，沿上述改質層經由裂斷器件使上述附金屬膜之脆性材料基板沿上述分斷預定線分斷。 於本發明之分斷方法中，較佳為將上述像差雷射光束之最聚光之最聚光部對準上述脆性材料基板之厚度之中間位置進行掃描。 此處，像差雷射光束之最聚光部係指沿著像素雷射光束之照射方向，於測定光束分佈(強度分佈)時，光束分佈之峰值功率最高之位置(沿著像差雷射之照射方向之位置)。 作為分斷上述脆性材料基板之改質層之裂斷器件，可使用照射波長10.6 μm之CO2 雷射光束或波長1.064 μm之Nd、YAG雷射光束等之具有紅外線區域之波長(通常，波長為0.7 μm以上)之雷射光束(具體而言，波長0.7～20 μm之雷射光束)而藉由熱分斷之光學機構或藉由自基板之上表面按壓裂斷棒使基板撓曲而分斷之機械機構。 又，基於另一觀點之本發明之分斷裝置係使金屬膜附著於脆性材料基板之單側之一面之附金屬膜之脆性材料基板之分斷裝置，且包含以下而構成：載置上述附金屬膜之脆性材料基板之載台；將自光源出射之包含脈衝雷射光束之叢發之雷射光束經由產生像差之像差生成透鏡而生成為像差雷射光束之像差雷射光束發光構件；使上述像差雷射光束發光構件沿上述附金屬膜之脆性材料基板之分斷預定線相對地移動，而於成為母體之脆性材料基板形成強度經降低之改質層並同時於金屬膜形成分斷槽之移動機構；及沿上述改質層分斷上述附金屬膜之脆性材料基板之裂斷器件。 [發明之效果] 由於本發明如上述般構成，故可藉由像差雷射光束之掃描，於成為母體之玻璃基板等脆性材料基板加工強度經降低之改質層，且同時可於金屬膜沿分斷預定線形成分斷槽。因此，於接下來之裂斷步驟中，對附金屬膜之脆性材料基板施加外力而沿改質層分斷脆性材料基板時，由於金屬膜預先於分斷槽之部分切離或其厚度大部分被去除，故可不於金屬膜產生擦痕或毛刺，碎屑等而以俐落之端面確實地分斷。又，由於藉由像差雷射光束於脆性材料基板加工改質層之同時於金屬膜加工分斷槽，故可省略如先前般之反轉基板並於金屬膜加工劃線等繁雜之步驟，且可謀求加工時間之縮短或成本之減少化。 於本發明中，上述像差生成透鏡較佳由平凸透鏡形成。於該情形時，藉由使雷射光束自平凸透鏡之平面側入射，可自凸面側出射像差雷射光束。於該情形時，藉由於平凸透鏡之平面側配置繞射光學元件(DOE)，可增加自平凸透鏡之凸面側出射之雷射光束之焦點數，而且，可縮小聚光徑。 進而，於本發明中，上述像差雷射光束之光源為波長0.7～2.5 μm(例如，Nd:YAG雷射之基本波)之近紅外雷射，且，較佳為使用脈衝寬度為100 皮秒以下之雷射光束之叢發。
於以下，基於於圖所示之實施例說明本發明之細節。 圖1係顯示本發明之劃線裝置(分斷裝置)A之圖。 於劃線裝置A中，於左右之支柱1、1設置有具備沿X方向之引導件2之水平之樑(橫樑)3。於該樑3之引導件2，以可藉由馬達M1向X方向移動之方式安裝有具備像差雷射光束發光構件4之劃線頭5、及具備分斷用雷射光束發光構件6之劃線頭7。載置並吸附保持加工對象基板W之載台8經由以縱軸為支點之旋動機構9被保持於台盤10上，台盤10形成為可藉由利用馬達M2驅動之螺紋螺釘11向Y方向(圖1之前後方向)移動。另，於本實施例中，像差雷射光束發光構件4與分斷用雷射光束發光構件6係分別安裝於各劃線頭5、7，但亦可安裝於共通之劃線頭。 安裝於劃線頭5之像差雷射光束發光構件4如圖2所示，其脈衝寬度(脈衝持續時間)為100皮秒以下，較佳為50皮秒以下(通常為1皮秒以上)，此處具備出射10皮秒之脈衝雷射之光源4a、使自該光源4a振盪之脈衝雷射光束作為經分割之叢發列之集合而出射之光調變器4b、及使自該光調變器4b出射之雷射光束L1產生像差之像差生成透鏡4c。 另，光源4a可使用波長0.7～2.5 μm之近紅外雷射，於本實施例中使用波長1.064 μm之近紅外線雷射。 又，關於使脈衝雷射光束之叢發列出射之光調變器4b，例如於日本專利特表2012-515450號公報中揭示，此處設為使用周知之光調變器而出射脈衝雷射光束之叢發者，對其細節省略說明。 用於使自光調變器4b出射之雷射光束L1產生像差之像差生成透鏡4c並未特別限定，但此處使用使焦點向光軸方向分散，且使通過之雷射光束L1以結成朝軸方向模糊之焦點之方式聚光而產生像差之平凸透鏡。通過該平凸透鏡之雷射光束L1成為焦點分散之像差雷射光束L2。藉由使雷射光束L1自平凸透鏡之平面側入射，可自凸面側出射像差雷射光束L2。 自脈衝雷射光束之叢發列生成之像差雷射光束L2如圖3(a)所示，可藉由以像差生成透鏡4c聚光而形成使能量蓄積於各焦點部f之較窄且較長之高能量分佈區域(雷射光絲)F。於圖3(b)顯示將該高能量分佈區域F模式性放大之圖。藉由此種高能量分佈區域F之形成，於對加工對象基板、例如對鈉玻璃基板之表面照射時，可自鈉玻璃基板之被照射面深入至內部地加工強度經降低之改質層K(參照圖5)。 自安裝於另一劃線頭7之分斷用雷射光束發光構件6出射之分斷用雷射光束L3(參照圖6)係使用可將藉由上述像差雷射光束L2使強度降低之改質層K完全分斷之雷射光束。於本實施例中，作為該分斷用雷射光束L3，使用波長10.6 μm之CO2 雷射光束。另，亦可替代CO2 雷射光束，使用波長1.064 μm之Nd、YAG雷射光束等之波長0.7～20 μm之雷射光束。 其次，以下針對使用上述劃線頭裝置A之本發明之附金屬膜之脆性材料基板W之分斷方法進行說明。於本實施例中，成為母體之脆性材料基板W1以厚度1 mm之鈉玻璃形成，且將於其一面積層有厚度0.05～5 μm(具體而言，0.1 μm)之包含鋁之金屬膜W2之附金屬膜之脆性材料基板W作為加工對象基板。 首先，如圖5(a)所示，於載台8上載置附金屬膜之脆性材料基板W，一面將自像差雷射光束發光構件4出射之像差雷射光束L2向基板W照射，一面藉由包含劃線頭5與引導件2之移動機構沿基板W之分斷預定線移動。此時，像差雷射光束L2之聚光部之高能量分佈區域F自脆性材料基板W1之厚度之中間遍及金屬膜W2。藉此，如圖5(b)所示，可自脆性材料基板W1之被照射面至下表面加工出強度變弱之改質層K，並同時藉由燒蝕等去除層厚較薄之樹脂層W2之較高能量分佈區域F而形成分斷槽V。於該分斷槽V之部分，金屬膜W2被完全地切離，或厚度大部分被去除。 另，於接收基板W之載台8，較佳預先設置空間8a，以於照射像差雷射光束L2時使透過基板W之雷射光束向下方發散。 此處，於下述顯示包含叢發之像差雷射光束L2(脈衝雷射光束之叢發列)之較佳之實施條件之一例。 雷射輸出：9.7 W 重複頻率：32.5 kHz 脈衝寬度：10 皮秒 脈衝間隔(雷射脈衝於基板上之照射點之照射間隔)：3 μm 叢發：2脈衝 脈衝能量：149 μJ/1叢發 掃描速度：97.5 mm/s 另，加工深度及加工狀態可藉由上述之雷射輸出、重複頻率、脈衝寬度、叢發數及脈衝間隔、像差等之調整而容易地控制。 圖4係顯示脈衝雷射光束之叢發列之模式圖。形成將一個個之脈衝雷射光束分割而成之2個微細脈衝P，且依每重複頻率間歇性地照射。 如上述般，藉由像差雷射光束L2之掃描，於基板W之脆性材料基板W1加工改質層K之同時於金屬膜W2加工分斷槽V，其後，如圖6所示，一面自分斷用雷射光束發光構件6朝向加工改質層K之分斷預定線照射CO2 雷射光束L3，一面藉由包含劃線頭7以及引導件2之移動機構沿分斷預定線移動。此時之CO2 雷射光束L3之雷射照射條件根據成為加工對象之附金屬膜之脆性材料基板W之材料或厚度而不同，但於本實施例中，將輸出設為120 W，掃描速度設為180 mm/s，重複頻率設為10 kHz。 如此，藉由沿經加工改質層K之分斷預定線一面照射CO2 雷射光束L3一面移動，從而藉由雷射光束之熱完全分斷脆性材料基板W1之強度變弱之改質層K。又，於此之前，由於藉由像差雷射光束L2之照射將金屬膜W2於分斷槽V切離，或其厚度大部分被去除，故藉由以CO2 雷射光束L3施加外力而可沿分斷預定線以俐落之端面確實地分斷，不會於附金屬膜之脆性材料基板W產生劃痕或毛刺、碎屑等。 於上述實施例中，藉由像差雷射光束L2於脆性材料基板W1加工改質層K之後，使用分斷用雷射光束L3作為對附金屬膜之脆性材料基板W施加外力而自改質層K分斷之裂斷器件，但亦可取代其而使用裂斷棒機械地施加外力而分斷。 圖7係顯示使用裂斷棒之裂斷器件者，如圖7(a)所示，於載台12上鋪設包含橡膠等彈性片材13，於該彈性片材13上將已加工改質層K之附金屬膜之脆性材料基板W以金屬膜W2側朝上之方式載置。且，如圖7(b)所示，藉由自上方朝向改質層K按壓裂斷棒14，可使脆性材料基板W1撓曲而自改質層K分斷基板W。 本發明者係針對脆性材料基板W1之材質以及厚度與之前之實施例相同，將金屬膜W2之材料取代鋁而設為鉻之情形亦以下述之雷射照射條件進行像差雷射光束L2之照射實驗。該情形亦與先前之鋁膜相同，於成為母體之脆性材料基板W1進行加工強度經降低之改質層K之同時，於金屬膜W2形成分斷槽V。 雷射輸出：7.6 W 重複頻率：13 kHz 脈衝寬度：10 皮秒 脈衝間隔(雷射脈衝於基板上之照射點之照射間隔)：4 μm 叢發：4脈衝 脈衝能量：146 μJ/1叢發 掃描速度：52 mm/s 以上，雖已就本發明之代表性實施形態進行說明，但本發明未必僅特定為上述之實施形態。例如，於上述實施形態中，使用光學系統作為裂斷器件時，藉由像差雷射光束L2之照射於所有分斷預先線形成改質層K，之後，沿改質層K照射分斷用雷射光束L3進行分斷，但亦可追隨像差雷射光束L2之照射而照射分斷用雷射光束L3。於其他本發明中，可在達成本發明之目的，且不脫離申請專利範圍之範圍內進行適當修正及變更。 [產業上之可利用性] 本發明可於將玻璃基板等之脆性材料基板之一面積層金屬膜之附金屬膜之脆性材料基板予以分斷時加以利用。
1‧‧‧支柱
2‧‧‧引導件
3‧‧‧樑(橫樑)
4‧‧‧像差雷射光束發光構件
4a‧‧‧光源
4b‧‧‧光調變器
4c‧‧‧像差生成透鏡
5‧‧‧劃線頭
6‧‧‧分斷用雷射光束發光構件
7‧‧‧劃線頭
8‧‧‧載台
8a‧‧‧空間
9‧‧‧旋轉機構
10‧‧‧基板
11‧‧‧螺紋螺釘
12‧‧‧載台
13‧‧‧彈性片材
14‧‧‧裂斷棒
15‧‧‧刀輪
A‧‧‧劃線裝置(分斷裝置)
F‧‧‧高能量分佈區域
f‧‧‧焦點部
K‧‧‧改質層
L1‧‧‧雷射光束
L2‧‧‧像差雷射光束
L3‧‧‧分斷用雷射光束
M1‧‧‧馬達
M2‧‧‧馬達
P‧‧‧微細脈衝
S‧‧‧劃線
V‧‧‧分斷槽
W‧‧‧附金屬膜之脆性材料基板
W1‧‧‧脆性材料基板
W2‧‧‧金屬膜
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
圖1係本發明之分斷裝置之概略說明圖。 圖2係顯示本發明之像差雷射光束發光構件之光學系統之方塊圖。 圖3(a)、(b)係顯示像束雷射光束之聚光狀態之放大說明圖。 圖4係顯示脈衝雷射光束之叢發之分佈之概念圖。 圖5(a)、(b)係顯示本發明之分斷加工步驟之第1階段之說明圖。 圖6係顯示本發明之分斷加工步驟之第二階段之說明圖。 圖7(a)、(b)係顯示本發明之裂斷器件之另一例之說明圖。 圖8(a)、(b)係顯示先前之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法之一例之說明圖。

Claims (6)

  1. 一種附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法，其係使金屬膜附著於脆性材料基板之單側之一面之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法，其特徵在於： 使包含脈衝雷射光束之叢發(burst)之雷射光束透過產生像差之像差生成透鏡而生成為像差雷射光束； 將上述像差雷射光束之最聚光部自成為上述附金屬膜之脆性材料基板之母體之脆性材料基板之表面沿分斷預定線掃描，於上述脆性材料基板形成強度經降低之改質層並同時於上述金屬膜形成分斷槽； 接著，沿上述改質層經由裂斷器件使上述附金屬膜之脆性材料基板沿上述分斷預定線分斷。
  2. 如請求項1之附金屬膜之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法，其中上述像差雷射光束之光源為波長0.7～2.5 μm之近紅外雷射，且，使用脈衝寬度為100皮秒以下之雷射光束之叢發。
  3. 如請求項1或2之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法，其中上述裂斷器件由包含分斷用雷射光束之光學系統形成，藉由沿形成上述改質層之分斷預定線照射上述分斷用雷射光束而以熱將上述脆性材料基板分斷。
  4. 如請求項1至3中任一項之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法，其中上述分斷用雷射光束為CO2 雷射光束。
  5. 如請求項1至3中任一項之附金屬膜之脆性材料基板之分斷方法，其中上述裂斷器件由包含裂斷棒之機械系統形成，藉由沿形成上述改質層之分斷預定線按壓上述裂斷棒使上述脆性材料基板彎曲而沿上述分斷預定線分斷。
  6. 一種附金屬膜之脆性材料基板之分斷裝置，其係使金屬膜附著於脆性材料基板之單側之一面之附金屬膜之脆性材料基板之分斷裝置，且包含： 載台，其載置上述附金屬膜之脆性材料基板； 像差雷射光束發光構件，其將自光源出射之包含脈衝雷射光束之叢發之雷射光束經由產生像差之像差生成透鏡而生成為像差雷射光束； 移動機構，其使上述像差雷射光束發線光構件沿上述附金屬膜之脆性材料基板之分斷預定線相對地移動，而於成為母體之脆性材料基板加工強度經降低之改質層並同時於金屬膜形成分斷槽； 裂斷器件，其沿上述改質層分斷上述附金屬膜之脆性材料基板。
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