TWI344947B

TWI344947B -

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Publication number: TWI344947B
Application number: TW094102891A
Authority: TW
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltdl
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2011-07-11
Also published as: JP2005212473A; TW200602279A; JP4615231B2

Description

1344947 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於使用雷射光束將劃線形成於脆性材料基板之劃線裝置以及使用該裝置之劃線方法。【先前技術】屬平面顯示面板（以下稱之為FPD)之一種的液晶顯示面板’係將二片玻璃基板彼此貼合，再將液晶注入其間隙來構成顯示面板。又’若係稱之為石夕液晶（Liquid Crystal On φ Sillcon，LC〇S)之投影機用基板内的反射型基板時，則使用將石英基板與半導體晶圓彼此貼合之一對脆性基板。將此種脆性基板彼此貼合之貼合基板，通常係將劃線形成於母基板之貼合基板表面，其次藉由沿形成之劃線彎折基板來 • 加以割斷’而得到作為個別單體之單位貼合基板。 - 專利文獻1中，已揭示一種使用雷射光束將劃線形成於脆性基板表面之方法。

[專利文獻1]日本專利第3027768號公報 [專利文獻2]曰本特願2002 — 1 70520號 [專利文獻3]日本特願2002 - 234049號 [專利文獻4]日本特開2〇〇〇— 23393〇號公報第14®，係說明使用劃線農置（使用雷射光束將㈣形成於脆性材基板）進行劃線之狀況的圖，第15圖，係說明第14圖之劃線裝置之光學系統的圖。 “況如第14圖所示，劃線裝置主要包含：雷射照射裝 101 ’其包含用以對將雷射照射裝置所輸出之雷射光： 5 1344947 行加工的光學系統；以及喷嘴102，係吐出冷卻水等冷卻媒體。如第15圖所示’雷射照射裝置1 〇 1，主要係由射出雷射光束之雷射振盪器110、反射鏡111、以及將雷射光束形成為既定尺寸及形狀的透鏡群112所構成。第16圖，係說明從雷射照射裝置ιοί照射玻璃基板^ 之第15圖之雷射光束LB0的能量分布（上段），以及射束點 BS0之形狀（下段）的圖。第16圖所示之雷射光束LB0的能量分布形狀，被稱為高斯分布，雷射光束LB0之能量強度，係沿劃線呈現常態分布。此外，射束點BS0係橢圓形，並形成為其長軸與劃線一致。將劃線形成於玻璃基板G時，如第14圖所示，首先，於玻璃基板G側緣部，沿劃線形成預定線預先形成初期龜裂TR，並從該初期龜裂TR沿劃線形成預定線照射來自雷射照射裝置101的雷射光束LB0。從雷射照射裝置1〇1照射之雷射光束LBG ’係沿劃線形成預定線將橢圓形射束點 BS0形成於基板上。玻璃基板G ’係相對雷射光束匕刖‘’，沿射束點BS0之長邊方向移動。攸W射照射裝置1〇1射出的雷射光束LB〇，其能度分布為常態分布，藉由設於雷射照射裝置内之系統’形成如帛16圖所示之橢圓形射束點bs〇，且以軸方向平行於劃線預定線之方式八射於裝載在劃線之叙轉台26上的玻璃基板G。 1344947 又’在玻璃基板G表面被雷射光束LBO照射並加熱之區域附近’以冷卻喷嘴1 〇2喷吹有冷卻水等冷卻媒體。於雷射光束LB0照射之玻璃基板g表面，藉由雷射光束lb〇之加熱產生壓縮應力，且藉由將冷卻媒體喷於其附近區域，而產生拉伸應力。在產生壓縮應力之區域與產生拉伸應力之區域之間，產生根據各應力之應力梯度，於玻璃基板G，沿劃線形成預定線之垂直裂痕即從預先形成之該初期龜裂TR逐漸延伸。由於此垂直裂痕相當細微，無法以肉眼目視，因此被稱為盲裂痕。盲裂痕形成於玻璃基板G後，即對玻璃基板 G施加外力，使彎曲力矩作用於盲裂痕之寬度方向，藉此沿盲裂痕分割玻璃基板G。專利文獻1中，揭示一種藉由使用放射束，來沿脆性非金屬材料表面以所欲方向形成從表面至内部之龜裂來加以分割的方法。此方法’係將該表面加熱至低於脆性材料之軟化點的溫度，於預定之龜裂形成預定線上，使流體冷媒流向從被加熱之該目標區域往後方相隔所選距離的加熱表面區域，以包含刖述距離之公式：v = ka(b +L)/占所規定的速度，進行放射束與脆性材料之相對移動的斷裂方法。上述公式中，各記號係代表以下意義，並分別代入各值： V .射束點與材料之相對移動速度 k .取決於材料熱物理特性及射束輸出密度的比例係數 7 1344947 材料表面上加熱射束點之短軸方向尺寸 b.材料表面上加熱射束點之長軸方向尺寸 L :從加熱射束點後端至 ?丨v别鈿緣的距離 0 .盲裂痕的深度專利文獻2 _ ；y 祖其4c主二丄文用由射先束，沿脆材科基板表面向所欲方向形攻從表面至内部之盲以分割的裝置。首裂痕來力此裝置，係照射雷射光束來 v 不水加熱彺方向移動的玻轉之T游側以噴嘴喷吹冷媒速冷卻來加以切斷，此時，藉 4坡璃板- 町稭田將噴嘴對玻璃板之喷吹角度’相對玻璃板的移動方向保持丁付κ符疋角度，即能防止冷媒/瓜入加熱部位。藉此，由於能永卩制、人丄甘田πi抑制冷媒之飛散，在射束點形成區域與冷卻點之間形成良 J應刀梯度，因此能沿垂直方向形成較深之盲裂痕。專利文獻3中，揭示-種藉由使用雷射光束，沿脆性材料基板表面向所欲方向形成從表面至㈣之盲裂痕來加以分割的方法。此方法，係料卻媒體喷於卩雷射光束照射戶斤形成之射束點之内部任意位置的技術。如此，可在不整個切斷較薄之脆性基板的狀態下，形成適於分割之深度的盲裂痕，並可擴大雷射光束之輸出幅度。專利文獻4中，揭示一種藉由使用雷射光束，沿脆性材料基板表面向所欲方向形成從表面至内部之盲裂痕來加以分割的方法。 8 1344947 此方法之技術，係形成：主冷卻點，用以冷卻沿以雷射光束照射所形成之射束點後方之劃線預定線的區域附近’輔助冷卻點，係用以冷卻較該主冷卻點更靠近雷射光束點側、沿劃線預定線的區域附近。藉此，由於可在射束點形成區域與冷卻點之間形成良好的應力梯度，因此可沿垂直方向形成較深之盲裂痕。【發明内容】該習知劃線方法中，由於所使用之雷射光束的能量分布為间斯分布’因此若使用雷射光束之射束點來進行劃線’會產生如下之問題。亦即’由於在射束點中央附近能量強度較高，相較之下射束點二端部之能量強度相當低，因此雖然在射束點中央附近之基板表面會立刻接近基板材料的熔融溫度，但射束點二端部卻未充分加熱，產生無法有效利用射束點之廣大區域的問題。

由於難以在短時間内對基板内部之廣大區域進行充分的熱傳輸’因此在不降低分割面、亦即沿劃線分割之基板端面之品質的情況下，欲提升切斷速度是困難的。 ^方面，若為謀求提高劃線速度，而將雷射光束之輸出提高Η夺，不但會使劃線裝置變大、價格變得高昂，且會使設置面積增大。 :發明有鑑於此種習知問題…的係提供一種在得頁裂痕之深度的同時，摇古挺问線速度，形成穩定劃線 d、，良裝置及使用該裝置之劃線方法。 ⑧ 9 面之2發明為一種基板之劃線裝置，係沿待形成於基板表線的劃線形成預定線來形成裂痕，其特徵在於，具照、射機構，係使雷射光束一邊相對基板移動一邊連續 :、射’以形成溫度低於該基板軟化溫度的射束點；以及冷 ^ .冓係用以冷卻被照射機構加熱之基板表面區域附盘…射機構，其射束點大致呈長方形，其長邊方向之軸 1劃線形成預定線平行，且以劃線形成預定線位於與劃線預疋線正交之方向寬度之大致中心的方式，對基板昭 6丄 _.-r】, ’ I’人 $ 射雷射光束。，本發明另一觀點為一種基板劃線方法，係沿基板表面待形成劃線之區域，使雷射光束一邊連續照射基板一邊相反移動以形成溫度低於該基板軟化溫度的射束點，並追Ik該射束點，沿劃線形成預定線連續冷卻接近射束點區域藉此/ 口畫]線形成預定線來形成裂痕，其肖徵在於：射束點大致呈長方形，其長邊方向之軸與劃線形成預定線平行，且以劃線形成預定線位於與劃線形成預定線正交方向寬度之大致中心的方式，對基板照射雷射光束。由於本發明之基板劃線裝£中，照射機構，其射束點大致呈長方形，其長邊方向之軸與劃線形成預定線平行’：且以割線形成職線位於與_形成狀線正交之方度之大致中心的方式，對其 ^對基板照射雷射光束，因此，射束點能均等地形^靠形成預定線兩側，且由於大致形之射束點於其寬度方向能量分布均勻，因此能在劃對基板内部進行均勾熱傳輸，課求劃線動作之穩定。、 1344947 藉此，能容易地形成適於分割基板之深度的垂直裂痕，防止在形成劃線後，欲分割基板時產生不良裂痕或基板之缺陷，使分割面之品質更為提升。又’由於能謀求劃線速度之提高’並抑制雷射光束的輸出’因此能使裝置更小，縮小設置面積。由於照射機構，具備：雷射振盪器，係用以射出雷射光束，以及光學系統，其包含用以改變從雷射振盪器射出之雷射光束的能量分布後，再射出至基板上的光學元件； •該光學系統具有光學系統校正機構，其係根據從雷射振盪器射出、射入該光學元件前之雷射光束的能量分布，來使該光學元件在從雷射振盪器至該光學元件之光路中相對移動，然後，使基板相對該光學元件移動，因此，照射於基 • 板表面之射束點不會大幅偏離劃線形成預定線。承上所述，將Λ致長方形之射束點財央沿劃線形成預定線進行照射，即能於劃線時對基板内部進行充分之熱傳

因此可視情況適當使用不同光學特性之元件。 c*果現射並加以透射，之元件。

1344947 比心部’係將所測出之該峰值位置與預先^定之基準峰值立置加以比較；以及驅動控制部，係根據所得比較結果， =元件移動機構部之驅動以校正光學系统，進而控制元件移動機構部及基板移動機構部之驅動。

由於本發明之劃線方法中’射束點大致呈長方形，盆 :邊方向之軸與劃線形成預定線平行，且係以劃線形成預疋線位於與劃線形成預定線正交方向寬度之大致中心的方式’照射雷射光束於基板，因此射束點能均等地形成於劃線形成預定線兩側’且由於大致長方形之射束點於其寬度方向能量分布均勻，因此能在劃線時對基板内部進行充$ 熱傳輸’提升劃線速度。又，能容易地形成足以分割基板之深度的垂直裂痕。藉此，能易於搬送劃線形成後之基板，且能防止在形成劃線後，要分割基板時產生不良裂痕或基板之缺陷，使分割面之品質更為提升。又，由於能謀求劃線速度之提高，並抑制雷射光束的輸出’因此能使裝置更小，縮小設置面積。再者，由於照射於基板表面之射束點不會大幅偏離劃線形成預定線，因此能提高所形成之劃線的精度，使製品良率更為提高。由於係於光學系統設置光學元件，該光學元件，係用以改·憂從射出雷射光束之雷射振盪器所射出之雷射光^的能量分布後’再射出至基板上；光學系統，係根據從雷射振盪器射出、射入該光學元件前之雷射光束的能量分布，來使該光學元件在從雷射振盪器至該光學元件為止之光路 12 1344947 中相對移動’然後，使基板相對該光學元件移動，因此，照射於基板表面之射束點不會大幅偏離劃線形成預定線。因此’沿劃線形成預定線照射大致長方形之射束點的中央，即能於劃線時對基板内部進行充分之熱傳輸。由於光學元件選自下述元件，即：doe(繞射型光學元件），係使一射入之雷射光束繞射而分岐成出射角度不同之複數光束；反射鏡’係反射射入之雷射光束俾使其折返至内側；或繞射光柵’係使射入之雷射光束繞射而加以截斷， Φ 因此，可視情況適當使用不同光學特性之元件。作為光學糸統校正之具體方法，係測出射入該光學元件之雷射光束能量分布的峰值位置後，將所測出之該峰值位置與預先設定之基準峰值位置加以比較，根據所得之比較結果’來移動光學元件並校正光學系統，進而使基板相對校正後之光學系統移動。【實施方式】以下’參照圖式詳細說明本發明之實施形態。 ® 作為本發明基板之材質形態，包含脆性基板之陶瓷基板、石英基板、半導體基板及玻璃基板。又，作為本發明基板之構成形態，包含由一片基板構成之單板、將一對基板彼此貼合之貼合基板以及層疊複數基板之積層基板。以下實施形態中，雖以製造FPD的面板基板時，將貼合一對脆性基板而成的母基板、或小母基板分割成單位基板為例’來顯示使用液晶顯示面板進行加工之情形，不過， 13 1344947 本發明之基板割斷裝置及基板割斷方法並不僅限於此等適用例。〔實施形態1〕第1圖，係顯示本發明脆性材料基板之劃線裝置實施形態的概略構成圖。本發明之劃線裝置，例如係用來形成用以將母玻璃基板G分割成複數片用於FPD之玻璃基板的劃線。此裝置具有能在水平架台i i上沿既定水平方向(Y 方向）進行往復移動之滑動台12。 /月動〇 12，被支撐為能以水平狀態沿各導軌μ及Η /月動肖導軌14及15係沿Y方向平行配置於架台丄）上面於一導軌14與15之中間部，設有與各導執Μ及u ^订、猎馬達（未圖示）旋轉之滾珠螺桿13。滚珠螺桿U 月fc*正轉及反轉，遼接硬丨曰将泉珠螺巾目16以螺合狀態安裝於該滾珠螺桿 13 〇 '、滾珠螺帽1 6，伟]；2 τ & 係以不紅轉之狀態一體安裝於 1 2，藉由滾珠螺桿1 3之不絲n ° 之正轉及反轉，使滾珠螺帽丨6能泸滾珠螺桿1 3彼-古a* 一方向α動。藉此，與滾珠螺帽16 一裝之滑動台12即能沪夂道紅女 1月"*/〇各導軌14及15滑動於Υ方向。 -座19係以水平狀態配置於台！ 2上係被平行配置於滑動^ μ 坻座19, 叙夂道上之一對導轨21支撐成能漘動。各導軌21 ’係沿荖盥月你化者與滑動台12滑動方向交的X方向加以配置。又、 Y方向正 H M i道，於各導轨21間之中央部，配置有與各導軌21平扞酉己十仃之滾珠螺桿22,滾珠螺桿22可藉馬達23進行正轉及反轉。稽由 14 1344947 滾珠螺鴨24，以螺人辟能—# 、 ’、σ狀匕、女裝於滾珠螺桿22。滾珠螺 :24以不能旋轉之狀態一體安裝於底纟…藉由滾珠螺干之正轉及反轉’使滚珠螺帽24能沿滾珠螺桿22往二方向滑動。藉此，底座19即能沿各導軌21滑動於乂方向0 於底座19上設有旋轉機構25，此旋轉機構25上，以水平狀態設有用以裝載切斷對科酃對象之母玻璃基板G的旋轉台 26。旋轉機構25’係構成為能使旋轉台％繞垂直方向之中心軸旋#，且能以相對基準位置之任意旋轉角度Θ來旋轉旋轉台26。母玻璃基板G，例如係以吸附爽頭固定於旋轉台26上。 :旋轉D 26上方’ g己置有與旋轉台％相距適當間隔的支撐台3丨。該支樓台31，係以水平㈣支#在垂直配置之光學保持具33的下端部。光學保持具33之上端部，係被安裝在架台η上所設置之安裝座32的下面。於安裝座32上，設有用以射出雷射光束之雷射振盪器科，從雷射振藍器34射出之雷射氺击，总和山由町尤采，係照射於被保持在光學保持具3 3内之光學系統4。第2圖，㈣明保持於光學保持具33内之光學系統4 之構成的圖。如第2圖所示，光學系統4主要係由下列裝置構成：反射鏡41，用以反射從雷射光束振盪器34射出之雷射光束；透鏡群42,用以將雷射光束形成為既定尺寸及形狀；後述DOE ;檢測機構45，係構成為反饋方式之光學系統校 15 1444947 正機構的一部分，用以檢測雷射光束之強度；以及3轴台 46 ° 於第1圖之支撐台31上，與光學保持具33相距適當間隔、並與旋轉台26上之母玻璃基板G對向之處設有輔助冷郃噴嘴20。該輔助冷卻噴嘴20 ,係將冷卻水、水與壓縮空氣的混合流體、壓縮空氣、He(氦）氣等冷媒氣體，噴於藉由k光學保持具33照射之雷射光束而形成於母玻璃基板之射束點BS1(第2圖）的後方位置。於支撐〇 31上’與該輔助冷卻噴嘴20相距4mm 以上之間隔設有主冷卻喷嘴37。該主冷卻噴嘴”，係將 :卻水：水與壓縮空氣的混合流體、壓縮空氣、以(氦)氣寺冷媒乳體，喷於被輔助冷卻喷冑2()冷卻之母玻璃基板的後方位置。主冷卻喷们7喷料玻魏板G之冷卻媒體的冷部溫度’低於從辅助冷卻喷嘴2Q喷於母破璃基板G之卻媒體的冷卻溫度

入，於支撐台31上，相對於 ,,,„ 仰耵於從先學保持具33照射之射束點BS1，在主冷卻喷嘴3 _ , 之相反側'與裝载於旋轉台 26上之母玻璃基板〇的，八伞與奴扯Η ο 免又’刀輪35。刀輪35，係伯先學保持具33照射之射束點⑽的以將切口（切痕）沿劃線預定》置，上之母玻璃基板G側緣部。° ^力裝載在旋轉台26 此外，滑動台12 及雷射振盪器34等，及底座19的定位、旋轉機構25、以係藉由控制部(未圖示)來控制。 1344947 以此種劃線裝置將盲裂痕形成於母玻璃基板G之表面時，首先，要先將母玻璃基板G之尺寸 '劃線預定線之位置等資訊輸入控制部。接著，將母玻璃基板G裝載於旋轉台26上並以吸附機構加以固定。呈此種狀態時，即藉由CCD(電荷耦合裝置）攝影機38及39來拍攝設於母玻璃基板G之對準標記。以監視态28及29顯不所拍攝之對準標記，並以影像處理裝置處理母玻璃基板G上之對準標記的位置資訊。將旋轉台26對支撐台31進行定位後，旋轉台％即沿 X方向滑動，母玻璃基板G側緣部之劃線預定線，即與刀輪35對向。接著，刀輪35降下，將切口 (切痕)tr形成於母玻璃基板G之劃線預定線的側緣部。之後，在旋轉台26沿劃線預定線向χ方向滑動之同時’從雷射振遂H 34射出雷射光束，此夕卜，從輔助冷卻喷嘴20喷射冷卻水等冷卻媒體，且同時從主冷卻噴嘴π 喷射冷卻水等與壓縮空氣。如第2圖所示，藉由從雷射振盪器34 將射束點則沿母玻璃基板G之掃晦方向形成於母= 板G上。接著，從輔助冷卻喷嘴2〇沿劃線預定線喷吹卻媒體於該射束點順後方’形成辅助冷卻點。進一步地主冷卻喷嘴37亦沿劃線預定線SL噴吹冷卻媒體於此輔令卻點後方，形成主冷卻點》藉此’如前述般’以射束點BS1加熱時，藉由㈣部點及主冷卻點之冷卻形成應力梯度，即能於母玻璃基 17 ⑧ 1344947 G上形成較深之垂直盲裂痕。將盲裂痕形成於母破璃基板G後，母玻璃基板G，即會被供應至次一分割製程，對母玻璃基板施加力量，以在盲4痕之寬度方向產生彎曲力矩。藉此，即能將母玻璃基板G，從設於其側緣部之切口 TR沿盲裂痕加以分割。接著，說明第2圖之D〇E(繞射型光學元件（mffractive

Optical Element))43。所謂的DOE，係一種可藉由在其表面以以m級尺寸形馨成之凹凸微細形狀圖案，來自由改變光之方向、相位、強度等的繞射型光學元件，以具優異溫度穩定性之材料例如 Ge(鍺）、ZnSe(砸化鋅）、石英、水晶等為材料構成。 doe可利用包含微影及蝕刻之習知LSI製造技術來製造。具體而言，係將塗布於Znse基板上之光阻透過光罩以UV(紫外線）進行曝光以及顯影，藉此來轉印圖案。其次，藉由反應性離子蝕刻（RIE)將基板蝕刻至既定深籲度，最後再除去光阻。接著，說明第2圖之光學系統。光學系統4,係根據從雷射振盪器34射出、射入dOE43 前之雷射光束的能量分布，使D0E3之位置在從雷射振盪為34至DOE43之光路中相對移動，或變化D〇E43的傾斜角度，來控制射入DOE43之雷射光束的入射角度。一邊執行此種控制，一邊使基板G相對DOE43移動。接著，說明光學系統4之動作的一例。 18 ⑧ 1344947 於透鏡42與DOE43之間的光路設有檢測雷射光束之能量強度的檢測機構45。DOE43，係被具有X、γ轴以及 Θ軸之座標資料的3軸台46支撐。檢測機構45以及3軸台46,係連接於具有反饋電路、未圖示之光學系統校正控制部。從雷射振盪器34射出之雷射光束，經由透鏡42射入檢測機構45。光學系統校正控制部測量射入檢測機構之雷射光束的能量強度，並根據所得之測量值，求得雷射光束之能量強度分布。接著，求出能量強度分布之峰值位置’將其與目前為止的峰值位置比較，以測出峰值位置之偏差量。其次，根據所測出之峰值位置偏差量來校正D咖的座標資料，並根據校正後之座標資料，驅動3轴台46之驅動馬達。藉此’射入DOE43之雷射光束’藉由連續掌握豆能

強度分布之峰值位置的變化，並以光學系、统4之内部相加以校正，來使雷射光束能以適當入射角度及入射位置入DOE43。置其次，光學系統校正控制部，使已校正之光學相對基板G移動，俾使已校正、設定於基在圖中以虛線表示)之:;線與預點一致。線預疋線上的基例例 —疋〇仪止之光學系統4相i 如係具有使破璃基板G於第2 G移動的具體右移動之機構 19 1344947 部’並具有在固定雷射振盪器34之狀態下、 &第2圖中與紙面正交之方向移動光學系統4之機構部的構成。第3圖，係說明透過第2圖之光學系統4，從雷射振盪器34照射於玻璃基板g之雷射光束LB1的能量分布（上& 段），及射束點BS1之形狀（下段）的圖。第3圖所示之雷射光束LB1的能量分布形狀，相較於圖中虛線所示之高斯分布，其頂部平緩，沿劃線近似均句分布之形狀。又’射束點BS1大致呈長方形’其長邊方向之轴與割線形成預定線平行，且劃線形成預定線位於與劃線形成預定線正交方向之寬度的大致中心。〔實施形態2〕使用第4圖〜第6圖說明本發明劃線裝置之實施形雜 2 〇〜實施形態2之劃線裝置中’光學系統之構成與前述實施形態之光學系統的構成相異。由於除了此部分以外比盘口 /、前述實施形態共通，因此省略共通構成之說明。第4圖，係說明保持於光學保持具33内之光學系統6 之構成的圖。如第4圖所示，光學系統6主要係由下列裝置構成. 反射鏡61，用以反射從雷射光束振盪器34射出之雷射光束；透鏡群62,用以將雷射光束形成為既定尺寸以及形狀；後述之反射鏡單元65 ;檢測機構45，用以檢測雷射光束之能量強度。 1344947 此外’反射鏡單元65具有3轴台，此3軸台具有X 軸、Y軸以及0軸之座標資料。第5圖係說明光學系統6之反射鏡單元65之構成的圖。

如第5圖所示’反射鏡單元65具備：反射鏡本體71 ; 支樓台72，用以支樓反射鏡本體71;馬達73，用以使支撐台72傾斜於角度0方向；各一對之χγ台74，係透過馬達7?使反射鏡本體71移動於X及γ軸方向；以及保持構件75 ’係透過χγ台74保持反射鏡本體71。以第4圖及第5圖說明作為機構45及具有3軸台之反射鏡單元65。第4圖之光學系統6，根據從雷射振盪器34射出、一入反射鏡單元65前之雷射光束之能量分布的變化，來〇反射鏡單元65之位置在雷射振盪器34至反射鏡單元6 之光路中相對移動，或變化反射鏡單元65之傾斜角度，以控制射入反射鏡單元65之雷射光束的入射角度。一^ 執行此種控制，一邊使基板G相對反射鏡單元65移動。接著’說明光學系統6之動作的一例。入從雷射振i器34射出之雷射光束，經由透鏡62射乂核：機構45。光學系統校正控制部，測量射入檢測機構4 之雷射光束的能量強度，並根據所得之測量值來求得雷务光束之能量強度分布。接著’求出所作成之能量強度分布的峰值位置’與至目前為止之峰值位置比較，以測出峰位置之偏差量。 21 ⑧ 1344947 其：，光學系統校正控制部，根據所測出之峰值位置的偏差量，來校正反射鏡單元65 ^ 之3軸台的座標資料，並根據校正後之座標資料，驅動前引返3轴台的驅動馬達。藉此’射入反射鏡單元65 灶丄土主由射先束’藉由連續掌握该能量強度分布之峰值位置的變變化，來杈正光學系統6，俾使雷射光束能以適當入射角卢元65。射角度及入射位置射入反射鏡單其认，光學糸統校正控制部，胺口 > ^ 役钔邛將已校正之光學系統6 相對基板G移動，俾使已校正 --^ ^ ^ 元于糸統ό的光轴與預先 -疋於基板G之劃線預定線上的基準點一致。第6圖，係說明透過第*圖湯驻罢h卩” ώ 之光予系統6，從雷射振 •1裝置34照射於玻璃基板 (h \ B 64- 4, 光束LB2的能量分布 (上奴）’及射束點BS2之形狀（下段）的圖。圖中1二Γ示ί雷射光“B2的能量分布形狀，相較於

i布：开τ之W刀布’其頂部平緩，沿劃線近似均勻分布之形狀。 J J 線开束g脱大致呈長方形，其長邊方向之轴與割开成預疋線平行，且劃線形成預定線形成預定線正交方向之寬度的大致中心。 ^線亦即，第4圖中，從雷射振逢 m # - ^ ^ ^ 派盈為34射出之雷射光束， '、^為具有前述高斯模式之能量分;

AA ^ ^ . 刀I之射束點BSO 旦如第ό圖所示，射束點BS0 藉由反射鏡單元65由楚^ ㈣方向二端部’ 線L1及中第5圖之反射鏡71的控制動作而在 2折返，使從反射鏡單元㈣出之雷射光束LB2 22 1344947 形成大致長方形之射束點BS2照射於基板上。設定於射束點BSO劃線方向二端部、用以折返射束之線L1及L2，可設定於任意位置，且能改變距各端部之長度。藉由任意設定此種用以折返射束之線，能使射束點之能量分布的峰值位置例如偏向射束點的前後或左右。〔實施形態3〕使用第7圖〜第10圖說明本發明劃線裝置之實施形態 3 〇 • 實施形態3之劃線裝置，其光學系統之構成與前述實她形態之光學系統構成相異。由於除此部分外皆與前述實施形態共通’因此省略共通構成之說明。第7圖，係說明保持於光學保持具33内之光學系統8 的構成的圖。 . 如第7圖所示’光學系統8主要係由下列裝置構成. 反射鏡81，用以反射從雷射振盪器34射出之雷射光束；透鏡82，用以將雷射光束形成為既定尺寸及形狀；後述之 _ 繞射光栅85 ;檢測機構45，係檢測雷射光束之能量強产. 以及3轴台46。光學系統8，根據從雷射振盪器34射出、射入繞射光柵85前之雷射光束之能量分布的變動，來使繞射光拇之位置在從雷射振盪器34至繞射光柵85之光路中相對移動’或變化繞射光柵85之傾斜角度以及位置，俾控制射入繞射光柵85之雷射光束的入射角唐。一、息 %月反邊執行此種控制’一邊使基板G相對繞射光柵8 5移動。 23 ⑧ 1344947 接著，說明光學系統8之動作的一例。從雷射振盈器34射出之雷射光束，經由透鏡82射入檢測機構45。光學系，统校正控制部，測量射入檢測機構c 之雷射光束的能量強度，並根據所得之測量值來求得雷射光束之能量強度分布。接著，將求出所作成之能量強度分布的峰值位置，與目前為止之修值位置加以比較，以測出峰值位置之偏差量。其次，光學系統校正控制部根據所測出之峰值位置偏差量’來校正繞射光栅85 < 3抽台的座標資料，並根據校正後之座標資料，驅動該3軸台之驅動馬達。藉此’射入繞射光柵85之雷射光束，藉由連續掌握其能量強度分布之峰值位置的變化，校正光學系、統8,俾使雷射光束能以適當入射角度及入射位置射入繞射光栅I。其次，光學系統校正控制部將已校正之光學系统*相對基板G移動’俾使已校正之光學系統8的光轴與預先設定於基板G之劃線預定線上的基準點一致。叹第8圖’係說明透過第7圖之光學系統8 盪裝置34照射於玻璃基板G之雷射光束咖的能量八' (上段）’及射束點BS3之形狀（下段）的圖。靶置为第8圖所示之雷射光束LB3的能量分布形狀，相❹ 圖中虛線所不之高斯分布，其頂部平緩，沿劃今分布的形狀。 u巧句又’射束點BS3具有大致呈長方形的形狀向之軸與劃線形成預定線平行，且 /、遺方风在該長邊方向之軸 24 ⑧ U44947 與劃線形成預定線正交方向之寬度的大致中心。亦即’第7圖中’從雷射振盪器34射出之雷射光束，雖形成為具有該高斯模式之能量分布之射束點BS〇的射束，但如第8圖所示，射束點BS〇之劃線方向二端部，因繞射光栅85而繞射並被截斷，形成大致長方形之射束點 BS3。第9圖’係說明繞射光栅85之另一實施形態的圖。如第9圖所示，作為繞射光柵85之另一實施形態，例如係（a)於繞射光栅之單面或兩面，分別於表面局部形成有槽^凹凸微細狀圖案之繞射光柵95，以及（b)於繞射光栅的早面或兩面’分別於表面局部形成有槽狀凹凸微細狀圖案之繞射光柵96。亦可將凹凸微細形狀圖案形成於基板表面的周圍，將基板表面之中央部加以穿孔或貫通。此等凹凸微細形狀圖案係以# m級大小形成，以具優異溫度穩定性之材料，例如Ge(鍺）、ZnSe(硒化鋅）、石英、籲水晶專為材料構成。繞射光栅85、95及96，可利用包含微影及蝕刻之習知L SI製造技術來加以製造。第1 〇圖’係說明透過第9圖所示之繞射光柵照射玻璃基板G之雷射光束LB4的能量分布（上段），以及射束點BS4 之形狀（下段）的圖。第1〇圖所示之雷射光束LB4的能量分布形狀，相較於刖述圖中虛線所不之高斯分布，其頂部平緩，沿劃線近 25 似均勾分布之形狀。又’射束點BS4,具有大致呈長方形之形狀，其長邊 :向之轴與劃線形成預定線平行，且形成在該長邊方向之轴與劃線形成狀線正交方向之寬度的大致中心。亦即’如第10圖所示，當射入繞射光柵85之雷射光束係-具有肖高斯帛式之&量強度之射束點BS0的射束時’射入繞射光柵85之雷射光束，其射束點BSG之四個端部’因繞射光栅85巾繞射並被局部截斷。此時所謂之四個、部，係中心具有長軸之二個兩端部以及中心具有短軸之二個兩端部。藉此，即可形成具有長方形形狀的射束點 BS4。此外，上述例中’雖說明了射束點BS〇之四個端部因射光栅8 5而繞射並被局部截斷的情形，但亦可構成為射束點之至少一端部繞射並被局部截斷。第U圖，係將以該光學系統4, 6, 8形成、照射於玻璃基板G之雷射光束的能量分布，沿劃線預定線投影於與玻璃基板G正交之面的圖。第1 Ua)至（e)圖所示之雷射光束能量分布的形狀，例如係（a)高原狀51、（b)矩形52、（c)梯形53、（d)相對劃線進行方向於後方具有峰值之水滴型54、以及（e)相對劃線進行方向於前方具有峰值之水滴型55。〔實驗例〕以下係顯示使用實施形態1〜3之劃線裝置的實驗。第12圖，係顯示使用實施形態1〜3之劃線裝置之實驗結果的表。第12 , 輛A 中’縱軸為劃線速度〔mm / s〕S，橫神為雷射輪出〔w〕p。將前述光學系统的光風元4, 6, 8保持於第1圖所示之劃線裝置線。呆持具33内，對裝載於旋轉台26之基板G實施劃變化里Γ線速度（咖/ s)與雷射輸出⑻，當形成良好線時，將〇記號記入表中。中之射束種類，係顯示下列結果，即使用習知光學絲01(第15圖）之情形、BS1使用實施形態1之光學系 έ (第2圖）之情形、以及BS3使用實施形態3之光學系 ^ 8(第7圖）之情形等來作為BSO之參考例。風從第12圖可清楚得知，在使用安裝有實施形態丨之光系、先4及實施形態3之光學系統8的劃線裝置時，與使 :習知劃線裝置之情形相較，其劃線速度(咖/ s)更為提 133，且能更為減低雷射輸出（w)。再者，為能良好地分割基板，雖須將所形成之劃線維 ^於既定深度，但由於在使用安裝有實施形態丨之光學系、’充4及實施形態3之光學系統8的劃線裝置時，可在廣泛條件範圍内容許劃線速度與雷射輸出之組合，因此劃線之加工條件等的設定範圍亦較為廣泛。第13(a)〜（e)圖係顯示使用實施形態丨〜3之劃線裝置之實驗結果的照片。此等照片，係對丙烯板小片照射雷射光束，從與該小片正交之二方向所拍攝者。第13(a)圖係就使用實施形態3之光學系統8(第7圖） ⑧ 27 1344947 的B S 3 ’從對基板平面之直角方向拍攝的俯視照片。第13(b)圖係就使用實施形態1之光學系統4(第2圖）的BS1，從對基板平面之直角方向拍攝的俯視照片。第13(c) 圖係就BS 1，從基板平面之平行方向拍攝的側視照片。第13(d)圖係就使用習知光學系統丨〇丨（第15圖）的 BSO，從對基板平面之直角方向拍攝的俯視照片。第i3(e) 圖係就BSG ’從對基板平面之平行方向拍攝的側視照片。〔其他實施形態〕 (1)關於撓曲劃線隔著劃線加工預定線對加工對象之基板從左右施加撓曲力量’使基板在變形狀態下執行劃線。亦即，a)將被加工材料放置於材料保持面呈部分向上凸出形狀的載口上’在將該材料吸附於該保持面之狀態下，對該材料表面照射雷射光束，以進行上述龜裂之產生及其誘導。 b)於被加卫材料裏面側以突起支#沿割斷預定線的位在4材料的裏面側②置m將此空間的環境氣氛维夺於負壓之狀態下’對該材料表面照射雷射光束，以進行上述龜裂之產生及苴讀道雜，，、誘導藉此，可形成更深之裂痕，使 •f折製程更為簡化。 (2)關於加熱流體之噴吹於二t大：與裂痕形成之同時’噴吹加熱流體或蒸氣 “。束雷射之劃線後的裂痕形成處，來促進裂痕之產生，以謀求簡化彎折製程。屋生 28 1344947 (3) 以上述（2)之方法形成裂痕後，藉由喷吹加熱流體或蒸氣擴大裂痕之深度，來促進裂痕之產生，以謀求簡化斷裂步驟。 (4) 以上述（2)之方法形成裂痕後，進一步將來自以加熱器或雷射產生之加熱源的熱供應至裂痕形成處，來擴大裂痕之珠度，促進裂痕的產生，以謀求簡化斷裂步驟。本發明中，由於射束點能平均形成於劃線形成預定線兩側，且大致長方形之射束點的能量於其寬度方向大致均 ♦勻分布，因此能於劃線時對基板内部進行充分之熱傳輸，提南劃線速度。又，由於能容易形成良好深度之垂直裂痕來分割基板，因此能防止形成劃線後、分割基板時產生不良裂痕或基板之缺陷’使分割面的之品質更為提升。 • 又，由於能謀求劃線速度之提高，並抑制雷射光束之輪出’因此能使裝置更小，縮小設置面積。 •，再者，由於照射於基板表面之射束點不會大幅偏離劃線形成預定線，因此所形成之劃線的精度高，產品良率更加提高。 μ ' “由於照射機構，具備：雷射振盪器，係用以射出雷射光束；以及光學系統，其包含用以改變從雷射振盪器射出之雷射光束的能量分布，再射出至基板上的光學元件丨光 f系統，係具有光學系統校正機構，其係根據從雷射振盪器射出、射入該光學元件前之雷射光束的能量分布，來使該光學元件在從雷射振盪器至該光學元件之光路中相對移 29 1344947 ，然後，使基板相對該光學元件移動，因此，照射於基板表面之射束點不會大幅偏離劃線形成預定線。承上所述，將大致長方形之射束點的中央沿劃線形成預定線照射，即能於劃線時對基板内部進行充分之熱傳輸。本發明，能在維持盲裂痕之深度的同時，提高劃線速度。【圖式簡單說明】第1圖，係顯示本發明實施形態丨之劃線裝置之全體 φ 構成的概略構成圖。第2圖，係說明保持於第丨圖之劃線裝置之光學系統構成的圖。第3圖，係說明透過第2圖之光學系統照射於玻璃基 .板之雷射光束的能量分布（上段），以及其射束點之形狀（下 . 段）的圖。第4圖，係說明本發明實施形態2之劃線裝置中光學系統構成的圖。 # 第5圖，係說明第4圖之光學系統之鏡單元構成的圖。第6圖，係說明透過第4圖之光學系統照射於玻璃基板之雷射光束的能量分布（上段），以及射束點的形狀（下段）的圖。第7圖，係說明本發明實施形態3之劃線裝置中之光學系統構成的圖。第8圖，係說明透過第7圖之光學系統照射於玻璃基板之雷射光束的能量分布（上段），以及其射束點之形狀（下 30 ⑧ 1344947 段）的圖。第9(a)、（b)圖，係說明繞射光柵的圖。第10圖，係說明透過|有第9圖之繞射光栅的光學系統，照射於玻璃基板之雷射光束的能量分布（上段），以及射束點之形狀（下段）的圖。第U⑷〜⑷圖，係沿劃線職線，將以實施形態卜3 之劃線裝置形成並照射於玻璃基& G之雷射光束能量分布 •投影於與玻璃基板G正交之面的圖。

第12圖，係顯示使用實施形態驗結果的表。第13(a)〜(e)圖，係顯示對應第案的照片。 1〜3之劃線裝置之實 12圖之實驗結果之圖的圖 -θ· «V 闽 0 第15圖，係說明第14圖之胃纟_ 為知^線裝置之光學系〇

第16圖，係說明從習知雷射照射裝置之雷射光束的能量分布(上段）、玻璃基板的圖。乂及其射束點之形狀(下段: 【主要元件符號說明】 4, 6，8 11 12 13，16, 22, 24 14, 15, 21 光學系統架台滑動台滾珠螺桿導軌 31 ⑧ 1344947

19 底座 20 輔助冷卻噴嘴 23, 73 馬達 25 旋轉機構 26 旋轉台 28, 29 監視器 31, 72 支撐台 32 安裝座 33 光學保持具 34, 110 雷射振盪器 35 刀輪 37 主冷卻喷嘴 38, 39 攝影機 41, 61, 81, 111 反射鏡 42, 62, 112 透鏡群 43 DOE(繞射型光學元件） 45 檢測部（光學系統校正機構） 46 3軸台（光學系統校正機構） 51 高原狀 52 矩形 53 梯形 54, 55 水滴形 65 反射鏡單元 71 反射鏡本體 32 1344947 74 XY台 75 保持構件 82 透鏡 85, 95, 96 繞射光柵 101 雷射照射裝置 102 噴嘴 BSO, BS1, BS2, BS3, BS4 射束點 G 玻璃基板 LI, L2 線 LBO, LB1, LB2, LB3 雷射光束 TR 切口 33 ⑧

Claims

丄544947 ____ J 100年4月21日替換頁十、申請專利範圍： - 1_ 一種基板劃線裝置，係沿待形成於基板表面之劃線的 sij線形成預疋線來形成裂痕，其特徵在於，具備：照射機構，係使雷射光束一邊相對基板移動一邊連續照射，以形成溫度低於該基板軟化溫度的射束點；以及冷卻機構，係用以冷卻被該照射機構加熱之基板表面區域附近；該照射機構，包含：雷射振盪器，係射出具有高斯分布之能量分布之雷射光束；以及反射鏡單元，係將從該雷射減器射出之雷射光束能量分布改變成較高斯分布均句後再射出至基板上；之該反射鏡單元，具有使射二端部反射而照射於基板上之該一對反射鏡，係使射入端部反射成折返至内側。入之雷射光束之劃線方一對反射鏡；之雷射光束之劃線方向向之之二 Ί 、圖式：如次頁。 34