TWI375602B - - Google Patents

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1375602 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/d於別述脆性材料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，將 、:罙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、單結晶矽、半導體晶圓、藍寶石基板、陶究基板等。 【先前技術】 在對高速旋轉之多邊形鏡照射雷射光束，將在多邊形 皮反射之雷射光束導向基板上後被多邊形鏡之1個鏡 ::射之雷射光束之掃描執跡之範圍以高速重複被掃描， 被—個鏡面反射之雷射光束之掃描㈣之範@全 體恰如 1個井击I h 先束2舣被照射。因此，將被高速旋轉中之多 邊形鏡之一個鐘而fl; # μ j 「 ^ ; 土板上之掃描執跡之範圍全體稱 无采點」。 照射 在使用多邊形鏡與 雷射光以整形橢圓 透鏡對脆性材料即半導體晶圓 形之光束點，並掃描此光束點以磨 3 1375602 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 果形成裂痕〇 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且必須分斷 玻璃基板等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」 與裂痕到達基板之背面而將基板直接分斷之「貫通裂痕」（參 考例如專利文獻2)。 .、 *以下，將由前者之「有限深度裂痕」形成之切痕稱為 」線由後者之「貝通裂痕」產生之分斷線稱為全切線。 此等係由不同機制形成。 圖14為以不意方式顯示形成有限深度之裂痕之機制之 基板之剖面圖。亦即先行之雷射加熱使如圖14 (a)所示於基 板GA有壓縮應力HR產生。之後，加熱後之冷卻使如圖14 ‘⑻所示於基板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㈣，形成有内部應力場Hin。 籲其結果，如目14(c)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場Hin前停止，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 隹面，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為以示意方式顯示形成貫通裂痕之機制之基板之 立體圖（圖15 (a))及平面圖（圖15 (b))e亦即從初期龜裂tr 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（劃線 預定線L上）形成前後方向之應力梯度，此應力梯度使沿掃 5 1375602

描線方向將基板往左右裂開之力作用而形成貫通裂痕& 板被分斷。 A 形成此「貫通裂痕」時，有不必進行折斷處理便可將 基板分斷(全切)之便利點，隨加工用途不同亦可能有希望以 此種機制分斷之狀況，但比起上述之劃線加工之加工端 面，全切線之加工端面之直進性可能受損，且全切線之端 面之美觀度（表面之凹凸）比起上述之劃線品質亦較差。而 另外，以雷射劃線加工形成劃線或形成全切線係依存 於加熱條件（雷射波長、照射時間 '輸出能量、掃描速卢、 光束點形狀等）、冷卻條件（冷媒溫度、吹送量、吹2 等）、基板之板厚等。 -般而言’在玻璃基板之板厚較薄時比較厚時容易成 為全切線’可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 :口工：，不形成全切線’係選擇形成劃線之機制之加熱條 、“p條件進行雷射割線加工’之後，進行折斷處理。 =射劃線加工後進行之折斷處理方法可利用將折斷 厂堅於劃線施加彎曲力矩之機械式折斷處理。機械式 生=理時，對基板施加大f曲力矩可能會有玻璃屬產 可能妒在不希望有玻璃屑發生之製造過程中，必須盡 理。/成車乂冰之劃線，以使僅施加小彎曲力矩便可折斷處 :對此點，係進行沿以雷射劃線加工形成之劃線進行 :入之雷射照射，使有限深度之裂痕更深入滲透（此時再 1375602 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 理（參考例如專利文獻2〜專利文獻4)。 〔專利文獻1〕日本特開2〇05_288541號公報 〔專利文獻2〕日本特開2〇〇1_13〇921號公報 〔專利文獻3〕日本特開2〇〇6_256944號公報 〔專利文獻4〕WO 2003/0083 52號公報 【發明内容】

如上述，進行以第—次之雷射照射形成劃線之雷射劃 線加工，再以第二次之雷射照射進行雷射切斷處理可達 成抑制玻璃屑之發生之分斷加工。 然而，右以雷射劃線加工，亦即第一次之雷射照射形 成之：線較淺，以後續之雷射切斷處理便難以使裂痕到達 基板月面。因此’欲以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’即使不以雷射切斷處理將基板完全分斷，在雷射 劃線加工時形成越深之劃線，以後續之雷射切斷處理便可 越簡單使劃線加深，故較理想。 仁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人熱量，增大冷卻時之 冷媒吹运$ ’作成比至此更容易產生深度方向之溫度差之 激烈條件，，增加於基板發生之深度方向之應力梯度。 右於以往之雷射劃線加工之加工流程直接改採 7

JOUZ 力梯度之加熱條件、冷卻條件，無法… 形成較深之劃線，裂痕會直接貫通基板(變為形成貫 !=:)‘形成全切線。亦即，適當選擇雷射劃線加 工¥之加熱條件與冷卻條俥維 丨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 :比至此使用之條件稍微激烈之條件，可設定之加執條件 或冷卻條件之範圍不存在 隹次即使存在亦因可設定範圍狹窄 而不安定，變為突絲成全切線之條件，_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 象容易發生之問題。所謂「先行」係如圖16所示，於割線 預定線L之始端附近，在形成於始端之初期龜裂TR被光束 ^ ^光束點邮而產生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，劃線之直進 性會顯著受損。 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」之發生頻率會提高。 針對此點，本發明以提供可安定實行以雷射劃線加工 於基板形成劃線，再進行雷射切斷處理以完全分斷基板或 形成較殊之劃線之加工之脆性材料基板之加工方法為目 的0 又’以提供不使「先行」現象發生便可形成較深之劃 1375602 線或70王为斷之脆性材料基板之加工方法為目的。 又，以提供可安定進行加工端面之端面品質優良之分 斷加工之跪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雷射點，在掃 描此雷射點以進行雷射切斷時可利用多邊形鏡調整雷射點 之能量分布，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動前述光束點以加工前述基板之脆 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對帛-光束點通過後 之。卩位吹送冷媒以冷卻，以產生於深度方向變化之應力梯 又以形成由有限深度之裂痕構成之劃線之雷射劃線步驟。 若基板’谷化便無法進行利用應力之加工，故使加熱溫度 始终保持為未達軟化溫度以免基板溶化。 藉此於釗線預定線有於深度方向變化之應力梯度（稱 為第一應力梯度）發生.第一應力梯度為於基板表面側有 拉伸應力，於基板内部側有壓縮應力分布之應力梯度。利 用此第一應力梯度形成由有限深度之裂痕構成之劃線。 之後，使第二次雷射照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步驟。此時， 9 調整為射入多邊形鏡之雷射光束徑小於雷射劃線步驟時射 入之雷射光束徑。此調整具體而言可使雷射光束之光束徑 =身縮小，亦可於光路上設置調整光束徑之機構。藉此調 王被照射至多邊形鏡之雷射光束僅被照射至多邊形鏡之1 個鏡面時之比例增加’在被相鄰之2個鏡面分割之狀態下 ”時之比例減少，其結果，帛二光束點之能量分布係 此里增減之兩端之區域變短，第二光束點全體之長度短於 第一光束點全體之長度，成為能量平均之中央部之區域較 長之问目型之能$分布（在圖丨丨詳述）。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， 而在光束點兩端之區域能量會變化之能量分布。 使第二光束點之能量分布如上述變化可增加每單位時 間之入熱罝’ t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-應力梯度）為於深度方向反向變化之應力 梯度（第二應力梯度）。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，#由於拉伸應力集中作用於此 裂痕前端’故裂痕前端更深入滲透，到達基板背面後被完 全分斷。 利用不赞 …-小几，P K 冗4丁」現豕 生’可擴大可實行以雷射劃線步驟於基板形成劃線（有限 度之裂痕）’再進行雷射切斷處理以完全分斷基板或形成 深之劃線之加工之處理範圍，實現安定之加工。 10 1375602 又’可安定進行加工端面之端面品質優良之分斷加 工。此外，利用本發明，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 田射光束之光路上之聚光光學元件之位置以調整射入多邊 形鏡之雷射光束經。 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 區域較長之高帽型之調整。 述I月中可凋整為雷射切斷步驟時使多邊形鏡接 近前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。 ,上述發明中，可同時調整聚光光學元件之位置與多邊 幵> 鏡與基板之間之距離。 藉此，引吏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形故每單位時間之入熱量與入熱 區戍白可凋整’可更擴大雷射切斷之處理範圍。 【實施方式】 ]] 1375602 (裝置構成） 以下，基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為本發明之一實施形態之雷射分斷裝置L C 1 之概略構成圖。圖2為顯示圖1之雷射分斷裝置LC1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。 沿平行配置於水平之架台1上之一對導執3、4設有於 圖1之紙面前後方向（以下稱Y方向）往復移動之滑動平台 2。於兩導軌3、4之間沿前後方向配置有導螺桿5，於此導 螺桿5螺合有固定於前述滑動平台2之支柱6,以馬達（圖 示外）正反轉導螺桿5使滑動平台2沿導軌3、4於γ方向 往復移動。 於滑動平台2上沿導轨8配置有於圖丨之左右方向（以 下稱X方向）往復移動之水平台座7。於固定於台座7之支 柱1〇貫通螺合有藉由馬達9旋轉之導螺桿1〇a，導螺桿i〇a 正反轉會使滑動台座7沿導軌8於χ方向往復移動。 於〇座7上6又有以旋轉機構丨丨旋轉之旋轉平台I]，於 此旋轉平台12以水平之狀態安裝切斷對象之脆性材料基板 即玻璃基SG。旋轉機構η係、使旋轉平纟12繞垂直之轴旋 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。 光路調整機 調整從雷射 於旋轉平台12之上方有雷射振盪器13 構14受安裝架15保持。光路調整機構14得 12 1375602 振盈器13射出之兩私本夕土枚 曰/ 田射先之光路之先路調整元件群l4a (新 此 射鏡32、多邊形鏡33)、移動光路調整元 件群14a之位置之黾，告我〗几,E 兀 之馬達群⑽（馬達34,、連結光路調整 兀件群…與馬達群14b之臂群…（臂37 形透鏡31錢過臂37連接於升 ^新月 可調王。又，反射鏡32係透過臂38連接於升降馬達35 2下：向之位置可調整。又，多邊形鏡33係透過臂39 接於升降馬達36且上下方向之位置可調整。 件乂雷射振靈器13射出之雷射光束通過此等光路調整元 羊14a形成具有所欲之剖面形狀之尖击 ,r 〇]曲形狀之先束，以光束點被照射 土板G之上。在本實施形態係射出圓形之雷射光束，以 =形透鏡31調整光束徑，以多邊形鏡掃描，於基板〇上 貫質上形成橢圓形狀之雷射點LS <"闰〇、 啯m , _射點LS (圖2)。且，以調整光路 ° : 切換第1次雷射照射（雷射劃線步驟）時使用 束占第2 _人雷射照射（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㈣ 可微調，但調整作業會變複雜。因此，可—體移動反射鏡 、夕邊形鏡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g與多邊形鏡u 之間之距離調整’移動新月形透鏡31以進行新月形透鏡31 與多邊形鏡33之距離調整。 於安裝架15接近光路調整機構14設有冷卻喷嘴丨6。 由此冷卻喷嘴16對玻璃基板G嘴射冷卻水、氦氣、、二氧化 13 1375602 碳氣體等冷卻媒體《冷卻媒體被吹送至被照射至玻璃基板G 之橢圓形狀之雷射點LS之附近，於玻璃基板〇之表面形成 冷卻點CS (圖2)。

於安裝架15透過上下移動調節機構I?安裝有刀輪 18。此刀輪18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字形之棱線部，且可藉由上下移 動調節機構17微調對玻璃基板G之壓接力。刀輪18係專 用於在玻璃基板G之端緣形成初期龜裂TR (圖2)時於χ方 向移動台座7並暫時下降。 又，於安裝架15之上方固定有一對攝影機2〇、21，可 映出刻於基板G之定位用標記。 Φ 其次，基於圖2說明控制系統。雷射分斷裝置lc i 備以記錄於記憶體之控制參數與程式（軟體）與cpu實行 種處理之控制部5卜此控制部50係控制驅動進行滑動平 2、台座7、旋轉平台U之定位或移動之馬達（馬達9等） 平台驅動部51、進行雷射照射之雷射驅動部52 (包含驅】 雷射振盪3 13之雷射光源驅動部52a、驅動光路調整元彳 群Ua用之馬達群14b之光路調整機構驅動部叫、驅; 控制以冷卻喷嘴16進行之冷媒噴射之開閉閥（不圖示）之。 嘴驅動部53'以刀輪18及上下移動 w切碉即機構1 7於玻璃;? 板G形成初期龜裂之刀驅動部54、以揣 M攝影機20、21映出3 P於基板G之定位用標記之攝影機 , .. 例视2勤部55之各驅動） 統。又’控制部5〇連接有由鍵盤' 执專構成之輸入部56 ;顯不里面上進行各種顯示之顯 ^ 。1 ：> 7 ,可將必要資訊鼻 14 1375602 示於顯示畫面且必要指示或設定可輸入。 又，控制部5〇具備總合驅動平台驅動部51、雷射驅動 部52(雷射光源驅動部52a、光路調整機構驅動部叫、嗔 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實行 .貝仃依第1次雷射照射 '冷 卻、第2次雷射照射之順序之雷射加工。

具體而言，加工控制部58先控制刀驅動部54盘平二 驅動部51在降下刀輪18之狀態下移動基板〇,藉此進行： 成初期龜裂TR之處理。之後控制平台驅動部51、雷射驅動 部52、喷嘴驅動部53在照射雷射光束(第i光束點)並喷 射冷媒之狀態下移動基板G。藉此進行第丨次雷射照射及冷 卻，進行於基板形成由有限深度之裂痕構成之劃線之處 理》之後控制平台驅動部5丨、雷射驅動部52在照射雷射 光束（箄2光束點）之狀態下移動基板G。藉此進行第2次雷 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控制光路調整機構14 (光路 調整元件群14a、馬達群14b、臂群14c)進行之光路調整。 圖3為顯示光路調整機構μ之動作例之圖，具體而 吕，係說明以新月形透鏡3 1之上下移動使照射至多邊形鏡 3 3之光束徑變化’使被照射至基板G之光束點之能量分布 變化之動作之圖。 從雷射光源1 3射出之圓形剖面之雷射光束lb〇之行進 方向為朝向鉛直下方’雷射光束LB0係射入新月形透鏡 15 1375602 3 1。通過新月形透鏡3 1之雷射光束LB 1被聚光並繼續於錯 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LB2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 鏡33。此時，被照射至多邊形鏡33之鏡面之光束徑會隨新 月形透鏡3 1與多邊形鏡3 3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 1靠近反射鏡32， 調正為新月形透鏡3丨之焦點比多邊形鏡3 3之鏡面更接近 土板G側時被貫現。且此狀態之光束徑係於雷射劃線步驟 時被使用。 於圖4 (a)中，注意順時針方向旋轉中之多邊形鏡33之 個鏡面MO、Ml。鏡面M0為至前一瞬間皆有雷射光束2 照射之鏡面。在旋轉進行’到達雷射光束LB2對鏡面M〇 之”，、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M〇之终端與次一鏡面⑷之始端。圖4⑷ 為顯示被照射至鏡面M0之雷射光束LB2之剖面形狀之 . 圖4 (d)為顯示被.¼射至鏡面μ 1之雷射光束lb2 之剖面形狀之圖。 破照射至鏡面M〇、Ml之雷射光束之能量隨被分割之 16 1375602 雷射光束之剖面之面積比被分配。此時，在鏡面M〇側被反 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Μ1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LSI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 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M1。圖5 (c)為顯示被照射至鏡面μι之 雷射光束LB2之剖面形狀之圖。雷射光束LB2具有之圓形 面厶光束直接被照射。此時，在鏡面Mi被反射之雷射光 束LB3c係照射光束點LS1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ls丨之位置之能量 刀布月b里被施予光束點⑶之位置之中央部分集中加 .熱此部分。 ” Θ 6為旋轉再繼續進行，雷射光束⑶被分割後同時 射至鏡面Ml之終端與次一鏡面m2之始端之狀態。圖 6⑷為顯示被照射至鏡面M1之雷射光束⑻之剖面形狀 ^ 圖6⑷為顯不被照射至鏡面M2之雷射光束LB2 之剖面形狀之圖。 17 1375602 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Μ1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。在鏡面 M2側被反射之雷射光束LB3e係照射光束點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g之光束點LS 1之位置之能量 刀布。被照射至基板G之能量被分為2部分，光束點l S1 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5 (b)、圖ό (b)顯示之能量 分布疊加之能量分布之光束點LSI。 圖7為顯示被照射至高速旋轉之鏡面Μι之雷射光束 LB2之剖面形狀隨時間之變化與被鏡面Μι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7 (a)所示，被照射至鏡面Ml之雷射光束LB2之 剖面形狀隨旋轉進行而變化。 亦即於鏡面]νπ之始端（與鏡面M〇之境界）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—部缺乏之形狀，在此期 間剖面積逐漸增力"之後，被照射至鏡面m <雷射光束 LB2之剖面形狀成為圓形，至 w 1之終端（與鏡面M2 之境界）進入雷射光束LB2之昭鼾r固％ 兄囬 …、射乾圍為止圓形剖面皆持 貝。之後，於鏡面Ml之終端通過φ 而坶心田射先束LB2之照射範 18 1375602 圍之期間，被日3射5卷· ； Ayr 1

…、身了主鏡面1之+如i TOO 田射先束LB2之剖面形狀 冉度成為圓形剖面之一部缺 少。 卩缺乏之剖面形狀，剖面積逐漸減 以鏡面Ml形成於基板〇上夕本击科TC, ^ 似·上之先束點LS 1之能量分布 會對應於此種剖面積之辔彳卜 • 槓之變化而變化。於圖7 (b)顯示能量分 布。光束點LSI之能吾公右及山丄 里刀布係中央部之能量為平均（高帽 裂）’其兩端和緩變化之能詈公右 此里刀布。兩端之和緩部分之寬度

係相當於在鏡面]Vi 1之始端戎铁*山-s .a ; A 卜 細及終知通過雷射光束LB2之照 卜 町I宙射光束破照射至基板G上 之範圍。因此’光束點Ls !之兩端之能量分布和緩變化之 部分之寬度會隨雷射光纟LB2之光束徑變大而變大。之後 以旋轉之多邊形鏡33之各鏡面重複具有圖7(b)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。_ 8〜圖 1〇為顯示被照射至鏡面之雷射光束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31之焦點來到多邊形鏡33之鏡面Μι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8 (a)中，與圖4 (a)同樣注意順時針方向旋轉中之 多邊形鏡33之2個鏡面MO、Ml。鏡面Mo為至前一瞬間 皆有雷射光束LB 2知射之鏡面。在旋轉進行，到達雷射光 柬LB2對鏡面M0之照射即將結束之時間點後，雷射光束 19 !3756〇2 LB2被分割後同時被照射至鏡面M〇之終端與次一鏡面m夏 之始端。圖8 (c)為顯不被照射至鏡面Μ〇之雷射光束lb2 之剖面形狀之圖。又，圖8 (d)為顯示被照射至鏡面M1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、M1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ΜΟ、Μ1之雷射光束之能量與圖4同樣 Ik被分割之雷射光束之剖面之面積比被分配。此時，在鏡 面M0側被反射之雷射光束LB3 a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係照射光束點Ls丨之位 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 分布。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。 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lb2僅 被照射至1個鏡面M1。圖9 (c)為顯示被照射至鏡面Ml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Μ1被反射之雷射光 束LB3c係照射光束點LS 1之位置之中央，對此部分給予全 部能量。 圖9 (b)為此時被照射至基板G之光束點lS丨之位置之 20 1375602 能莖分布。能量被施予光束點LS 1之位置之中央部分，集 中加熱此部分。 圖1 0為旋轉再繼續進行，雷射光束]LB2被分割後同時 破照射至鏡面M1之終端與次一鏡面M2之始端之狀態。圖 10 (C)為顯不被照射至鏡面M1之雷射光束LB2之剖面形狀 之圖。又，圖ίο (d)為顯示被照射至鏡面M2之雷射光束ίΒ2 ' 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6同樣 φ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側破反射之雷射光束LB3d係照射玻璃基板g之光束 點LS!之位置之左端部分，對此部分給予能量。在鏡面M2 側被反射之雷射光束LB3e係照射光束點lsi之 部分，對此部分給予能量。 右^ 圖10 (b)為此時被照射至基板G之光束點LS1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8至圖10之 -雷射照射’形成具有以圖8 (b)、圖9㈨、圖1〇⑻顯示之 . 能量分布疊加之能量分布之光束點LS1。 圖η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則射至玻璃基板 G之光束點LS 1之能量分布之關係之圖。 由於被照射至鏡面]νπ <雷射光束LB2之光束徑小， 故如圖η⑷所示，被照射之剖面積比以圖7⑷顯示之光 21 印5602 束徑較大之狀況全體性變小，但能量密度提高。此外，如 圖11 (a)所不’被照射至鏡面mi之雷射光束LB2之剖面隨 旋轉進行而變化。亦即，與圖7 (a)同樣於鏡面M1之始端（與 鏡面M0之境界）通過雷射光束LB2之照射範圍之期間及鏡 面Ml之终端（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M丨之雷射光束LB 2之剖面形狀 為圓形剖面之一部缺乏之剖面形狀，在此範圍内剖面積增 加或減少。其間之雷射光束LB2之照射範圍全體被照射至 鏡面Ml之期間被照射至鏡面M1之雷射光束LB2之剖面形 狀成為圓形剖面。 由於雷射光束LB 2之光束徑小，故在鏡面M i之始端 附近及終端附近被照射至鏡面M1之雷射光束LB2之剖面 積變化之範圍之大小比圖7 (a)小，剖面積劇烈增減。以鏡 面Ml形成於基板G上之光束點LS1之能量分布會對應於 此剖面積之變化而變化。於圖丨丨（b)顯示此時之光束點LS i 之能量分布。另外，為便於比較，以實線表示光束徑較小 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,日，?、射之雷射光束LB2之光束徑越小，光束點Ls丨之 能量分布便係能量變化之兩端之區域越短，光束點Lsi全 體之長度變紐，成為能量平均之中央部之區域較長之高帽 型之能量分布。 之後藉由旋轉之多邊形鏡33之各鏡面以具有與鏡面 Μ 1同樣之能量分布之光束點LS 1重複照射。 22 1375602 101年04月16日替換頁 如上述，僅調整新月形透鏡3 — 之能量分布之調整。 之-度即可進行光束點 a板另透鏡31之高度料調整被照射至 會變化。 此¥光束點全體之長度亦 ^之在不希望使光束點之長軸長度在各步驟變化 時=:雷射切斷步驟希望將長轴之長度調整為更短 :二! 形透鏡31與多邊形鏡33之距離同時-體 移動夕邊形鏡33、反射鏡32， 長軸長度。 U板G之距離並調整 執。藉此，以所欲之光束點形狀與所欲之能量分布進行加 於雷射切斷步驟時，藉由照射具有能量平均之中央部 之區域:父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卫法於雷射切斷 2時欲形成之應力梯度之剖面圖。使光束點為高帽型之 能量分布’從基板表層於短時間集中加熱，形成加熱區域 Η。之後’於基板表層形成大壓縮應力HR，受其影響而於 基：内部有相反之拉伸應力CR發生。若於基板内部有以不 ^别之雷射劃線步驟產生之裂痕Cr存在，拉伸應力會集中 於裂痕cr之前端，其結果，裂痕Cr更深入滲透。裂 痕Cr到達背面會使完全分斷。 、 (加工順序） 23 1375602 ___ 101年04月16日替換頁 以下說明使用加工裝置LC1分斷基板G時之加工順 序。圖13為加工順序之流程圖。 首先，將基板G載置於旋轉平台12之上，以吸引夾頭 固定。將旋轉平台12移動至攝影機2()、21之下，以攝影 機2〇、21檢測刻印於玻璃基板G之對準標記（不圖示）。基 =其檢測結果記錄劃線預定線與旋轉平台12、滑動平台 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刀前 緣來到形成初期龜裂之位置之附近（slG1)e 做 為加工開始位置記錄。 子之位置做 之後’作動升降機構17以降下刀輪18。 /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^以 上升刀輪18(S102)。 之後，將基板返回加工開始位置，作動雷射裝置Η昭 射第-次之雷射光束。此時調整新月形透鏡31之位置，: 多邊形鏡33之鏡面以較大之光束徑（參考圖*〜圖乃入射。 藉此使形成於基板G之光束點之能量分布為和緩上升之狀 態之能量分布。又’從冷卻喷嘴16嘴射冷煤。在此狀能下 移動旋轉平台12 (台座7)’藉由沿劃線預定線掃描光^點 及冷卻點形成劃線（S 103)。 ,、、、罘二次之雷 射光束。此時使新月形透鏡31比第一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 24 1375602 I1)。藉此，形成於基板G之光束點之能量分布急遽上升， 使其為比第一次更高帽型之能量分布。冷卻喷嘴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1 2 (台座7)，沿以前次之掃描形成之劃線掃描具 有问帽型之能量分布之光束點。藉此，已形成劃線之裂痕 深入滲透’到達基板背面後被完全分斷（s丨〇4)。 以此方式开^成之劃線為非常優良之加工刮面，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。 圖2為顯示圖丨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1 *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）。 圖6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終 25 1375602 端附近之狀況）^ 圖7為顯示光束徑較小時，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壤 基板G之光束點之能量分布之關係之圖。 圖8為顯示光束徑較小時之多邊形鏡之旋轉角度^

射光束之光路及光束點之關係之圖（被照射於一個鏡面之2 端附近之狀況）。 D 圖9為顯示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（被照射於—個鏡面之 央之狀況）。 圖10為顯示光束徑較小時之多邊形鏡之旋轉角度盘带

射光束之光路及光束點之關係之圖（被照射於一個鏡面之2 端附近之狀況）。 S 圖"為顯示光束徑較小時，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玻壤 基板G之光束點之能量分布之關係之圖。 圖12為以示意方式顯示於雷射切斷步驟時欲形成之應 力梯度之剖面圖。 圖13為根據本發明之基板加工方法之加I順序之流程 圖。 以 圖14為以示意方式顯示形成有限深度之裂痕之機制之 别面圖。 圖15為以示意方式顯示形成全切線之機制之立體圖及 平面圖。 26 1375602 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 冷卻噴嘴 17 升降機構 18 刀輪 3 1 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

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Claims (1)

1375602 J 098111342號申讀案申諳專利袼圍替換頁f99年丨2月） 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 動則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斜 移動，以使前述劃，線更深入滲透、s戈完全分斷之雷射切 步驟； ^前述雷射切辦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 ▲、划甲晴專利範圍第1項之脆性材料基板之加工； 去"其中’變更設於雷射光源與多邊形鏡之間之雷射光i 之光路上之聚光光學元件之位置，以調整射入多邊形鏡; 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; ’其中’於雷射切斷步驟時將多邊形鏡調整為接近至2 述聚光光學元件之焦點位置附近。 月 4、 如申請專利範圍第2或3項之⑽材料基板之力。 28 1375602 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） 29 1375602 四、 指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（13 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： (無） 五、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無）