TW202015114A

TW202015114A - 基板之分斷方法及分斷裝置

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Publication number: TW202015114A
Application number: TW108122486A
Authority: TW
Inventors: 江島谷彰; 中谷郁祥
Original assignee: 日商三星鑽石工業股份有限公司
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-04-16
Also published as: KR20200002634A; CN110655316A; JP2020004889A

Abstract

本發明提供一種基板之分斷方法及分斷裝置，其可在基板之加工方法中，藉由較少的作業工序，在基板之端面形成倒角。

在基板之分斷方法中，係執行：使用空間光相位調變，將包含相對於第一基板(W1)從外側面(35)延伸之倒角部(41)的複數個第一加工痕跡(31)，連續地形成於平面方向，藉此來形成第一刻劃線(S1)的雷射光照射步驟。其次，執行：施力於第一基板(W1)，藉此沿著第一刻劃線(S1)來分斷第一基板(W1)的分斷步驟。

Description

基板之分斷方法及分斷裝置

本發明係關於一種基板之分斷方法及分斷裝置。

作為劃線加工(scribing)玻璃基板(glass substrate)的方法，已知的有雷射加工。在雷射加工中，例如有採用一種紅外線皮秒雷射(picosecond laser)。在該情況下，已知的有以下的方法：雷射朝向平面方向斷續地進行藉由脈衝(pulse)所為的內部加工以形成複數條雷射絲(laser filament)，藉此來形成刻劃線(scribe line)(例如，參照專利文獻1)。

在專利文獻1所示的技術中，收斂雷射光束(convergent laser beam)，係由為了在基板內製作出雷射絲所選出的能量(energy)、及具有脈衝持續時間的脈衝所構成。然後，藉由複數條雷射絲，來形成刻劃線。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

專利文獻1：日本特表2013-536081號公報

以往，在分斷基板之後，會在基板之端面進行除掉角部的倒角加工(chamfering)。

但是，由於當基板分斷後進行倒角加工時，就需要基板之分斷與倒角加工之雙方作業，所以會增加作業工序(operation process)。

本發明之目的係在於：在基板之加工方法中，藉由較少的作業工序，在基板之端面形成倒角。

以下，說明複數個態樣作為用以解決課題的手段。此等態樣，係可以依需要而任意組合。

本發明之一觀點的基板之分斷方法，係具備下述的步驟(step)。

◎雷射光照射步驟，其使用空間光相位調變，將包含相對於基板從外側面延伸之倒角部的複數個加工痕跡，連續地形成於平面方向，藉此來形成刻劃線(scribe line)；以及◎分斷步驟，其施力於基板，藉此沿著刻劃線來分斷基板。

在該分斷方法中，係當基板被分斷時，就會在留下來的基板之端面形成有倒角部。從而，可以藉由較少的作業工序(operation process)，在基板之端面形成倒角。

再者，所謂倒角部，例如是指形成有C面(切角(corner cut))、R面、倒R面、凹陷、切口等的部分。

雷射光照射步驟，亦可具有下述的步驟。

◎第一步驟，其將複數個加工痕跡，在可供倒角部製作的位置隔出間隔地形成於平面方向；以及◎第二步驟，其將複數個加工痕跡，在可供倒角部製作的位置，形成於先前所形成的複數個加工痕跡之平面方向間。

在第一步驟中，加工痕跡彼此之間隔，係既可形成於獨立出來的加工痕跡彼此之間，又可形成於複數個加工痕跡的群組彼此之間。

由於在該分斷方法中，係將複數個加工痕跡至少分成二次來形成，藉此形成倒角部，所以即便降低雷射光照射脈衝之強度，仍可以藉由連續地形成加工痕跡來加工倒角部。為此，在倒角部，加工痕跡就不會在例如上下方向極端地變長，從而，倒角部之形狀會變得平滑。

本發明之另一觀點的基板之分斷裝置，係具備雷射裝置和基板分斷裝置。

雷射裝置，係執行：使用空間光相位調變，將包含相對於基板從外側面延伸之倒角部的複數個加工痕跡，連續地形成於平面方向，藉此來形成刻劃線的雷射光照射步驟。

基板分斷裝置，係執行：施力於基板，藉此沿著刻劃線來分斷基板的分斷步驟。

在該分斷裝置中，係當基板被分斷時，就會在留下來的基板之端面形成有倒角部。從而，可以藉由較少的作業工序，在基板之端面形成倒角。

在本發明的基板之分斷方法及分斷裝置中，係可以藉由較少的作業工序，在基板之端面形成倒角。

1‧‧‧雷射加工裝置

3A‧‧‧第一雷射裝置

3B‧‧‧第二雷射裝置

5A‧‧‧第一傳輸光學系統

5B‧‧‧第二傳輸光學系統

7‧‧‧驅動裝置

9‧‧‧控制部

11‧‧‧夾頭機構

13‧‧‧驅動裝置操作部

15A‧‧‧第一雷射振盪器

15B‧‧‧第二雷射振盪器

17A‧‧‧第一雷射控制部

17B‧‧‧第二雷射控制部

21A‧‧‧第一空間光相位調變器

21B‧‧‧第二空間光相位調變器

23A‧‧‧第一聚光透鏡

23B‧‧‧第二聚光透鏡

25‧‧‧驅動部

31‧‧‧第一加工痕跡

33‧‧‧第二加工痕跡

35、37‧‧‧外側面

36、38‧‧‧內側面

40‧‧‧密封材料

41、45、41B、45B‧‧‧倒角部

41A‧‧‧倒角部製作位置

43、47‧‧‧直線部

43A‧‧‧直線部製作位置

201‧‧‧基板分斷裝置

203‧‧‧保持台

203a‧‧‧吸附面

211‧‧‧夾頭機構

213‧‧‧夾頭構件

215‧‧‧按壓機構

L1‧‧‧第一雷射光

L2‧‧‧第二雷射光

S1‧‧‧第一刻劃線

S2‧‧‧第二刻劃線

W‧‧‧貼合基板、基板

W1‧‧‧第一基板

W2‧‧‧第二基板

W3‧‧‧端材

第1圖係第一實施形態的雷射加工裝置之示意圖。

第2圖係空間光相位調變器之示意動作說明圖。

第3圖係刻劃線形成工序中的基板之示意剖面。

第4圖係說明基板分斷裝置之構成及動作的示意圖。

第5圖係說明基板分斷裝置之構成及動作的示意圖。

第6圖係分斷後的基板之示意剖視圖。

第7圖係第二實施形態之刻劃線形成工序中的基板之示意剖面。

第8圖係第二實施形態之刻劃線形成工序中的基板之示意剖面。

第9圖係第三實施形態之刻劃線形成工序中的基板之示意剖面。

1.第一實施形態

(1)全體構成

使用第1圖及第2圖，說明雷射加工裝置1之全體構成。第1圖係第一實施形態的雷射加工裝置之示意圖。第2圖係空間光相位調變器之示意動作說明圖。

雷射加工裝置1，係指在貼合基板W(以下，稱為「基板W」)形成刻劃線的裝置。基板W，係具有第一基板W1和第二基板W2。基板W，例如是指液晶玻璃基板。

如第2圖所示，第一基板W1和第二基板W2，係藉由密封材料40所貼合。第一基板W1係具有外側面35和內側面36。第二基板W2係具有外側面37和內側面38。在內側面36與內側面38之間配置有密封材料40。

雷射加工裝置1，係具有第一雷射裝置3A。第一雷射裝置3A，係指在第一基板W1形成第一刻劃線S1(第3圖)的裝置。

第一雷射裝置3A，係具有第一雷射振盪器15A和第一雷射控制部17A。第一雷射振盪器15A，例如是波長 340nm至1100nm的皮秒雷射。第一雷射控制部17A，係可以控制第一雷射振盪器15A之驅動及雷射功率(laser power)。

雷射加工裝置1，係具有第一傳輸光學系統5A。第一傳輸光學系統5A，係具有調變從第一雷射裝置3A所射出之雷射光的第一空間光相位調變器21A。第一空間光相位調變器21A，例如是穿透式，亦可為穿透式之空間光相位調變器(SLM：Spatial Light Modulator)。又，亦可使用反射式液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon；單晶矽反射式液晶)之空間光相位調變器等的反射式之空間光相位調變器，來取代穿透式之空間光相位調變器。第一空間光相位調變器21A，係調變雷射光，並且朝向下方照射第一雷射光L1。第一傳輸光學系統5A，係在第一空間光相位調變器21A之下方，具有第一聚光透鏡(condensing lens)23A。

雷射加工裝置1，係具有第二雷射裝置3B。第二雷射裝置3B，係指在第二基板W2形成第二刻劃線S2(第3圖)的裝置。

第二雷射裝置3B，係具有第二雷射振盪器15B、和第二雷射控制部17B。第二雷射振盪器15B，例如是波長340nm至1100nm的皮秒雷射。第二雷射控制部17B係可以控制第二雷射振盪器15B之驅動及雷射功率。

雷射加工裝置1，係具有第二傳輸光學系統5B。第二傳輸光學系統5B，係具有調變從第二雷射裝置3B所射出之雷射光的第二空間光相位調變器21B。第二空間光相位調變器21B，係與第一空間光相位調變器21A相同，亦可為SLM。第二空間光相位調變器21B，係調變雷射光，並且朝向上方照射第二雷射光L2。第二傳輸光學系統5B，係在第二空間光相位調變器21B之上方，具有第二聚光透鏡23B。

雷射加工裝置1，係具有驅動部25。驅動部25，係對第一空間光相位調變器21A及第二空間光相位調變器21B中的各個像素電極施加預定電壓，且使液晶層顯示預定之調變圖案(modulation pattern)，藉此，以第一空間光相位調變器21A及第二空間光相位調變器21B使雷射光如預期地調變。在此，顯示於液晶層的調變圖案，例如是基於想要形成加工痕跡的位置、欲照射的雷射光之波長、加工對象物之材料、以及第一傳輸光學系統5A及第二傳輸光學系統5B或加工對象物之折射率等所事先導出，且儲存於控制部9者。

結果，如第2圖所示，第一空間光相位調變器21A及第二空間光相位調變器21B，係可以形成任意的多數個光束(beam)，且能夠進行藉由多數個光束所為的同時加工。

雷射加工裝置1，係具有保持基板W並予以驅動的驅動裝置7。驅動裝置7，係藉由驅動裝置操作部13所移動。驅動裝置操作部13，係使驅動裝置7向水平方向移動。

雷射加工裝置1，係具備控制部9。控制部9，係指具有處理器(processor)(例如，CPU(Central Processing Unit；中央處理單元))、和記憶裝置(例如，ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、HDD(Hard Disk Drive；硬碟機)、SSD(Solid State Drive；固態硬碟機)等)、和各種介面(interface)(例如，A/D轉換器(Analog/Digital converter；類比/數位轉換器)、D/A轉換器、通信介面等)的電腦系統(computer system)。控制部9，係藉由執行已保存於記憶部(記憶裝置的記憶區域之一部分或全部)的程式(program)，來進行各種控制動作。

雖然控制部9亦可由單一的處理器所構成，但是為了各個控制亦可由獨立出來的複數個處理器所構成。

控制部9，係可以控制第一雷射控制部17A及第二雷射控制部17B。控制部9，係可以控制驅動部25。控制部9，係可以控制驅動裝置操作部13。

在控制部9，係連接有未圖示之檢測基板W之大小、形狀及位置的感測器(sensor)、用以檢測各個裝置之狀態的感測器及開關(switch)、以及資訊輸入裝置。

(2)劃線加工方法

使用第3圖來說明藉由雷射加工裝置1所為的劃線加工方法。第3圖係刻劃線形成工序中的基板之示意剖面。

(2-1)第一雷射光照射步驟

藉由從第一基板W1側照射第一雷射光L1，來形成第一刻劃線S1。具體而言，沿著光軸已形成於第一基板W1內部的複數個第一加工痕跡31，係連續地形成於平面方向(紙面正交方向)。第一加工痕跡31之厚度方向的形成位置，係指第一基板W1之外側面35與內側面36之間。

第一刻劃線S1之第一加工痕跡31，係具有相對於第一基板W1從外側面35延伸的倒角部41。第一加工痕跡31，係復具有從倒角部41朝向內側面36延伸的直線部43。倒角部41，為剖面直線狀，且為將端面的外側面35之角予以去掉的形狀。

在該實施形態中，係在第一刻劃線S1之俯視觀察下的1處，於厚度方向同時形成有複數個第一加工痕跡31。

再者，第一加工痕跡31當中之構成倒角部41的基板W之厚度方向的長度，係比構成直線部43的基板W之厚度方向的長度還短。原因在於：倒角部41之聚光點的聚光之NA(numerical aperture；數值孔徑)，係成為比直線部43之聚光點的聚光之NA更大。結果，在直線部43係於基板W之厚度方向形成有長的第一加工痕跡31，在倒角部41係於基板W之厚度方向形成有短的第一加工痕跡31。

(2-2)第二雷射光照射步驟

藉由從第二基板W2側照射第二雷射光L2，來形成第二刻劃線S2。具體而言，沿著光軸已形成於第二基板W2內部的複數個第二加工痕跡33，係沿著第一加工痕跡31連續地形成於平面方向(紙面正交方向)。

第二加工痕跡33之厚度方向的形成位置，係指第二基板W2之內側面38與外側面37之間。

第二刻劃線S2之第二加工痕跡33，係具有相對於第二基板W2從外側面37延伸的倒角部45。第二加工痕跡33，係復具有從倒角部45朝向內側面38延伸的直線部47。倒角部45，為剖面直線狀，且為將端面的外側面37之角予以去掉的形狀。

在該實施形態中，係在第二刻劃線S2之俯視觀察下的1處，於厚度方向同時形成有複數個第二加工痕跡33。

再者，第二加工痕跡33當中之構成倒角部45的基板W之厚度方向的長度，係比構成直線部47的基板W之厚度方向的長度還短。原因在於：倒角部45之聚光點的聚光之NA，係成為比直線部47之聚光點的聚光之NA更大。結果，在直線部47係於基板W之厚度方向形成有長的第二加工痕跡33，在倒角部45係於基板W之厚度方向形成有短的第二加工痕跡33。

(3)基板分斷裝置

使用第4圖至第6圖來說明基板分斷裝置201。第4圖及第5圖係說明基板分斷裝置之構成及動作的示意圖。第6圖係分斷後的基板之示意剖視圖。再者，基板分斷裝置201，係既可藉由雷射加工裝置1之控制部9所控制，又可藉由其他的控制部所控制。

基板分斷裝置201，係指藉由從形成有刻劃線的基板分割除去端材(end material)來切出製品的裝置。

基板分斷裝置201，係具有保持台(holding table)203。保持台203，係具有水平的吸附面203a，且於該處載置有成為加工對象的基板W。在保持台203之吸附面203a，係設置有穩定保持基板W的多數個吸氣孔(air suction hole)(未圖示)。

保持台203，特別是指吸附固定基板W之製品部分的吸附台。基板W係以使第二刻劃線S2一致於保持台203之邊緣部的方式置放於保持台203。

基板分斷裝置201，係具有夾頭機構211(chuck mechanism)。夾頭機構211，係指以夾住端材W3之方式來夾持的裝置，該端材W3係已從保持台203之吸附面203a露出的基板W之一端。

夾頭機構211，係具有夾頭構件213。夾頭構件213，係構成開閉自如。

夾頭機構211，係具有用以驅動夾頭構件213的夾持動作機構(未圖示)。

基板分斷裝置201，係復具有：用以從上側壓住基板W之製品部分(夾住第一刻劃線S1及第二刻劃線S2並與端材W3為相反側的部分)並予以固定的按壓機構215。

基板分斷裝置201，係具有轉動機構(未圖示)。轉動機構，係以夾頭構件213能以朝向紙面正交方向延伸的軸作為支點僅轉動預定角度的方式，來保持夾頭構件213。轉動機構，例如是具有旋轉馬達。

基板分斷裝置201，係具有升降機構(未圖示)。升降機構，係指用以使夾頭構件213及轉動機構升降的裝置。升降機構，例如是具有壓力缸(pressure cylinder)。

如第4圖所示，基板分斷裝置201，係藉由夾頭構件213來夾持端材W3。

其次，如第5圖所示，基板分斷裝置201，係藉由升降夾頭構件213並傾斜，來將端材W3從製品切離。此時，按壓機構215，係在與保持台203之間夾住基板W之製品部分，藉此使該部分不會從保持台203浮起。

再者，夾頭構件213，亦可在朝向一方向傾斜之後，朝向相反方向傾斜。藉此，可更確實地進行分斷。

結果，可沿著第一基板W1之第一刻劃線S1和第二基板W2之第二刻劃線S2進行分斷。

結果，如第6圖所示，當基板W被分斷時，就會在留下來的基板W之端面形成有倒角部41、45。換句話說，可同時實現分斷和倒角。從而，可以藉由較少的作業工序，在基板W之端面形成倒角部41、45。

2.第二實施形態

在第一實施形態中，雖然複數個加工痕跡係在俯視觀察下的1處同時形成於基板之厚度方向，但是亦可分成複數次來形成加工痕跡。使用第7圖及第8圖來說明如此的實施形態。第7圖及第8圖係第二實施形態之刻劃線形成工序中的基板之示意剖面。

以下，說明第一基板的第一刻劃線S1之形成。

最初，如第7圖所示，在直線部製作位置43A形成有第一加工痕跡31。此時，同時在倒角部製作位置41A相對於例如最終的第一加工痕跡31每隔一個形成有第一加工痕跡31。換句話說，複數個第一加工痕跡31，係在倒角部製作位置41A，隔出間隔地形成於平面方向。

其次，如第8圖所示，複數個第一加工痕跡31，係在倒角部製作位置41A，形成於先前所形成的複數個第一加工痕跡31之平面方向間。具體而言，在逐個獨立所形成的第一加工痕跡31之間，形成有一個第一加工痕跡31。

在該實施形態中，由於是將複數個第一加工痕跡31至少分成二次來形成，藉此形成倒角部41，所以即便降低雷射光照射脈衝之強度，仍可以藉由連續地形成第一加工痕跡31來加工倒角部41。為此，在倒角部41之第一加工痕跡31不會在例如上下方向極端地變長，從而，倒角部41之形狀會變得平滑。

再者，在前述實施形態之倒角部製作位置41A中的第一步驟，雖然第一加工痕跡31係逐個獨立所形成，但是亦可形成有複數個群組(group)，該群組係複數個第一加工痕跡31彼此連續所形成。

3.第三實施形態

在第一實施形態及第二實施形態中，雖然倒角部為C面，但是亦可為其他的形狀。使用第9圖來說明該種的實施形態。第9圖係第三實施形態之刻劃線形成工序中的基板之示意剖面。

如第9圖所示，亦可以將藉由第一實施形態及第二實施形態之雷射光照射所為的刻劃線形成應用於R面之倒角部41B、45B。

4.其他的實施形態

以上，雖然已針對本發明之複數個實施形態加以說明，但是本發明並非被限定於上述實施形態，而是能夠在未脫離發明之要旨的範圍內進行各種的變更。特別是，本說明書中所描寫的複數個實施形態及變化例係能夠依需要而進行任意組合。

基板，係只要是玻璃、半導體晶圓(wafer)、陶瓷(ceramics)等的脆性材料基板即可，並未被特別限定。

亦可以將本發明應用於貼合基板以外的基板。

雖然在前述實施形態中，基板分斷裝置係指除去基板之端材的裝置，但是亦可為其他的基板分斷裝置。

〔產業上之可利用性〕

本發明係可以廣泛地應用於：使用雷射裝置朝向平面方向斷續地進行藉由脈衝所為的基板之內部加工，藉此來形成刻劃線的方法及裝置。