TWI414497B - Laser processing device and laser processing method - Google Patents

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TWI414497B
TWI414497B TW098115647A TW98115647A TWI414497B TW I414497 B TWI414497 B TW I414497B TW 098115647 A TW098115647 A TW 098115647A TW 98115647 A TW98115647 A TW 98115647A TW I414497 B TWI414497 B TW I414497B
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Description

雷射加工裝置及雷射加工方法
本發明係關於利用雷射照射之脆性材料基板加工裝置及加工方法，更詳言之係關於以因雷射照射導致之加熱與其後立刻之冷卻對基板給予熱應力以使裂痕產生之雷射加工裝置及雷射加工方法。
在此所謂脆性材料基板係指玻璃基板、燒結材料之陶瓷、單結晶矽、半導體晶圓、藍寶石基板、陶瓷基板等。
若使用對玻璃基板等脆性材料基板照射雷射光束，掃描形成於基板上之光束點並以直線狀加熱，再在加熱後立刻吹送冷媒以冷卻之雷射劃線加工，與由刀輪等進行之機械加工相比可減少切屑之產生，且可使端面強度提高。
因此，雷射劃線加工在以平面顯示器為首必須分斷加工玻璃基板等之各種製造過程被採用。
一般而言，在雷射劃線加工係設定將欲加工之假想線(稱為加工預定線)。且於為加工預定線之始端之基板端以刀輪等形成初期龜裂(觸發)，從於始端形成之初期龜裂之位置沿加工預定線掃描由雷射光束之照射產生之光束點。之後，對光束點剛通過之加工預定線吹送冷媒以進行冷卻。此時，基於在加工預定線附近發生之溫度分布(深度方向之溫度分布或前後方向之溫度分布)產生應力梯度之結果形成有限深度之裂痕(稱為劃線)或到達基板之背面而將基板完全分斷之裂痕(稱為全切線)(參考專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3)。
欲以雷射加工使裂痕沿加工預定線高精度形成必須於加工預定線上使大熱應力發生，必須沿加工預定線形成陡峭之溫度梯度。又，選擇可形成盡可能深之有限深度之裂痕(劃線)之加工條件或可形成確實完全分斷之裂痕(全切線)雖利於進行雷射加工，但因此必須以加熱後之冷卻形成盡可能大之溫度梯度。然而，以時至今日一般冷卻方法即在非接觸狀態下吹送氣體(亦可使含有液體)冷卻可能不充分。
針對此點，使大溫度梯度發生之冷卻方法有在光束點通過後使冷卻構件機械式接觸基板面之方法被揭示。
例如，有使冷媒循環之冷卻管接觸基板以冷卻之方法被揭示(參考專利文獻4)。
又，有使滾輪狀之冷卻構件(固體)或球狀之冷卻構件(固體)或棒狀之冷卻構件(固體)之前端為低溫並接觸基板表面以冷卻之方法被揭示(專利文獻5)。
此外，亦有使由在常溫下蒸氣壓比水高之溶劑等構成之揮發性液體浸透由海綿、氈等素材構成之冷卻構件，藉由使此冷卻構件(海綿等)接觸基板塗布揮發性液體，利用揮發性液體蒸發時之氣化熱冷卻(參考專利文獻5)。
〔專利文獻1〕日本特開2001-130921號公報〔專利文獻2〕日本特開2006-256944號公報〔專利文獻3〕WO 2003/008352號公報〔專利文獻4〕日本特開2002-100590號公報〔專利文獻5〕日本特開2002-362933號公報
如上述接觸冷卻管或滾輪狀之冷卻構件或接觸使揮發液體浸透之海綿、氈等冷卻構件，藉由將固體物質機械式接觸基板進行冷卻可沿加工預定線高效率冷卻，可沿加工預定線高精度且確實形成裂痕。
然而，於冷卻管或滾輪狀之冷卻構件係使用能將接觸面冷卻至低溫之熱傳導率較高之金屬(銅、鋁)。若此種冷卻構件在機械式接觸基板之狀態下移動，會因摩擦而有金屬粉殘留於基板上，基板會被污染。特別是若於冷卻構件之接觸面因任何原因而產生小傷痕，金屬粉會更容易從傷痕之部分產生。又，由於傷痕部分之摩擦係數較高，故基板易因接觸此部分而損傷。
另外，在使用使揮發性液體浸透之海綿、氈等冷卻構件時，雖不會產生金屬粉或摩擦導致之傷痕之問題，但會有海綿或氈之一部剝落而附著於基板之虞。又，若污垢附著於海綿或氈，會使污垢附著於之後接觸之基板。
針對此點，本發明以提供於雷射劃線加工中之加熱後之冷卻使用在使固體之冷卻構件機械式接觸機板時無從冷卻構件本身產生金屬粉之問題或於冷卻構件附著之污垢附著於其他基板之問題，又，摩擦導致之傷痕之發生亦不會產生之冷卻方法之雷射加工裝置及雷射加工方法為目的。
為解決上述課題而為之本發明之脆性材料基板用之雷射加工裝置係藉由改良不得不具備機械式接觸基板之固體材料做為冷卻構件之性質而成。
亦即，本發明之雷射加工裝置係脆性材料基板用之雷射加工裝置，具備於脆性材料基板形成藉由照射雷射光束進行局部加熱之光束點之雷射照射機構、形成局部冷卻前述基板之冷卻區域之基板冷卻機構，並進而具備沿於前述基板設定之加工預定線以光束點後冷卻區域之順序相對移動前述光束點及前述冷卻區域之掃描機構。此外，基板冷卻機構係使用將常溫下為氣體或液體之冷媒材料冷卻而固體化之固相冷媒做為冷媒使用，並具備使前述固相冷媒接觸前述基板之接觸機構。
在此，相對移動前述光束點及前述冷卻區域之掃描機構可將前述光束點及前述冷卻區域為一定位置後移動基板，或使基板之位置為一定並使由雷射照射機構產生之光束點及由基板冷卻機構產生之冷卻區域對基板移動。
又，所謂「常溫下為氣體或液體之冷媒材料」之「常溫」係指進行雷射加工之周圍之空間之通常狀態之溫度(室溫)，具體而言係指5℃以上40℃以下之溫度範圍。
利用本發明，基板冷卻機構係以按壓機構使將常溫下為氣體或液體之冷媒材料冷卻而固體化之固相冷媒接觸基板，固相冷媒一端面接觸基板並被沿剛被加熱之加工預定線掃描。藉此，基板之加工預定線藉由冷媒之接觸面而高效率且高精度被冷卻，固相冷媒則接觸面氣化、液化而逐漸被消耗。
利用本發明，可在與固相冷媒之接觸面高效率冷卻，由於不會因摩擦使固相冷媒損傷故基板不易損傷。又，由於冷卻時接觸面氣化或液化而消耗，故即使以相同固相冷媒連續冷卻基板，附著於固相冷媒之接觸面之污垢亦不會附著於次一基板。
上述發明中，於前述固相冷媒可使用冰、固體狀態之酒精、乾冰其中之一。
使用冰做為固相冷媒，將其接觸經加熱之基板後，一部會液化成為水。又，若使用固體狀態之酒精做為固相冷媒，一部會成為液體酒精或氣體酒精。又，若使用乾冰做為固相冷媒，一部會氣化成為二氧化碳。此等材料由於皆不含如金屬粉或海綿等固形物質，故不會以固形物殘留於基板上使基板受傷或變髒。又，由於係在常溫下會自然蒸發之材料，故不必除去，或即使有以未蒸發之液體狀態附著亦可以純水洗淨簡單除去。
此外，在使冰、固體狀態之酒精、乾冰做為固相冷媒與基板接觸時，越將此等冷卻使越可使固體溫度低溫化。因此，藉由冷卻固相冷媒之溫度以形成低溫，可更加提高冷卻效率，形成陡峭之溫度梯度以進行精度良好之加工。
上述發明中，前述基板冷卻機構可另具備供給前述冷媒材料之冷媒供給部、將被供給之冷媒材料冷卻至前述冷媒材料固體化之溫度以下以形成固相冷媒之固體化部。
藉此，固相冷媒之一部氣化或液化而消耗後，從冷媒供給部供給冷媒材料並冷卻至固體化溫度以形成固相冷媒，可追加消耗之固相冷媒，可連續進行冷卻。又，即使固相冷媒有傷痕亦可修復。
在此，可為前述冷媒供給部具備噴射前述冷媒材料之噴嘴，前述固體化部係由設置對向於前述基板之端面並配置為從前述噴嘴被噴射之前述冷媒材料會附著於前述端面之芯材、將前述芯材之前述端面冷卻至前述冷媒材料固體化之溫度以下之芯材冷卻部構成。
藉此，從噴嘴對被芯材冷卻部冷卻之芯材(例如使前端面圓滑化之銅製之棒體)之端面噴射冷煤材料使附著於芯材端面之冷煤材料被冷卻至固體化溫度以下而固體化，附著於芯材端面，可形成覆蓋芯材端面之固相冷媒。
之後藉由使附著於芯材端面之固相冷媒機械式接觸基板可使基板高效率冷卻。此時由於芯材本身未與基板直接接觸，故不會有芯材之一部剝離而殘留金屬粉等。
又，於上述發明中，前述按壓機構可具備在使前述固相冷媒之一端面對向於前述基板之狀態下將前述固相冷媒支持為可裝卸之支持構件。
藉此，藉由支持構件被安裝為可裝卸之固相冷媒被按壓機構按壓於基板。此外，在固相冷媒因與基板之接觸而被消耗後，卸下之前使用之固相冷媒，交換為新固相冷媒。藉此，可繼續以固相冷媒冷卻。
又，於上述發明中，前述基板冷卻機構可另具備對固相冷媒整形與前述基板接觸之固相冷媒之接觸面之整形機構。
在此，整形機構整形之形狀並未特別受限。具體而言，可將前端整形為半球形，亦可整形為角狀。又，亦可為使易於配合加工預定線方向而整形為橢圓狀。
又，為解決上述課題而由另一觀點而為之本發明之雷射加工方法係藉由沿於脆性材料基板設定之加工預定線掃描以雷射光束之照射形成之光束點加熱前述基板，其次藉由冷卻光束點剛通過之位置而沿前述加工預定線形成由熱應力產生之裂痕之脆性材料基板用之雷射加工方法，以使將常溫下為氣體或液體之冷媒材料冷卻而固體化之固相冷媒接觸前述基板進行基板之冷卻。
利用本發明，可在與固相冷媒之接觸面高效率冷卻，由於不會因摩擦使固相冷媒損傷故基板不易損傷。又，由於冷卻時接觸面氣化或液化而消耗，故即使以相同固相冷媒連續冷卻基板，附著於固相冷媒之接觸面之污垢亦不會附著於次一基板。
又，上述方法中，於前述固相冷媒可使用冰、固體狀態之酒精、乾冰其中之一。
使用冰做為固相冷媒，將其接觸經加熱之基板後，一部會液化成為水。又，若使用固體狀態之酒精做為固相冷媒，一部會成為液體酒精或氣體酒精。又，若使用乾冰做為固相冷媒，一部會氣化成為二氧化碳。此等材料由於皆不含如金屬粉或海綿等固形物質，故不會以固形物殘留於基板上使基板受傷或變髒。又，由於係在常溫下會自然蒸發之材料，故不必除去，或即使有以未蒸發之液體狀態附著亦可以純水洗淨簡單除去。
在此，前述固相冷媒可含有介面活性劑或洗淨劑做為添加劑。
藉由使含有介面活性劑，在以固相冷媒冷卻時介面活性劑被塗布於沿加工預定線被形成之裂痕，其結果可防止裂痕之表面間固著。又，藉由使含有洗淨劑，在以固相冷媒冷卻時洗淨劑被塗布於加工預定線，其結果洗淨可簡單且有效進行。
 (實施形態1)
以下，基於圖面說明本發明之實施形態。
圖1為可實施本發明之加工方法之基板加工裝置LS1之全體構成圖。圖2為顯示為基板加工裝置LS1之一部之基板冷卻機構之構成之部分構成圖。
在本實施形態雖以加工玻璃基板為例說明，但即使為矽基板等脆性材料基板亦同。又，雖說明使用冰做為固相冷媒，但其他固相冷媒(固體酒精時係使用液態酒精，乾冰時係使用液化二氧化碳氣體)亦同。
首先說明基板加工裝置LS1之全體構成。沿平行配置於水平之架台1上之一對導軌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Y方向往復移動。
於滑動平台2上沿導軌8配置有於圖1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10a貫通螺合有藉由馬達9旋轉之導螺桿10，導螺桿10正反轉會使台座7沿導軌8於X方向往復移動。
於台座7上設有以旋轉機構11旋轉之旋轉平台12，於此旋轉平台12之上以水平之狀態安裝玻璃基板A。此玻璃基板A係例如切出小單位基板之母基板。旋轉機構11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。又，玻璃基板A係以例如吸引夾頭固定於旋轉平台12。
於旋轉平台12之上方有構成雷射照射機構之雷射裝置13與光學保持具14受安裝架15保持。
雷射裝置13做為脆性材料基板之加工用使用一般者即可，具體而言係使用準分子雷射、YAG雷射、二氧化碳氣體雷射或一氧化碳雷射等。於玻璃基板A之加工使用發射玻璃材料之能量吸收效率較大之波長之光之二氧化碳氣體雷射較理想。
從雷射裝置13射出之雷射光係藉由組裝有調整光束形狀之透鏡光學系統之光學保持具14，在玻璃基板A上形成具有長軸之形狀(橢圓形狀，長圓形狀等)之光束點。在此係使光束點之形狀為橢圓以使可沿劃線預定線高效率加熱。
於安裝架15接近光學保持具14設有基板冷卻機構20。如圖2所示，基板冷卻機構20主要係由由棒狀體構成之芯材21、噴射在常溫下為液體之水(水蒸氣)之噴嘴27之2個構造體構成。芯材21係以良好熱傳導性之金屬(例如銅、鋁)形成。芯材21之下方側之端面21a係形成為無凹凸之鏡面。此端面21a係使從噴嘴27被噴射之冷卻媒體附著。端面21a雖係形成為半球狀，但亦可為其他形狀，只要配合掃描之光束點之形狀或寬度形成為適當之形狀即可。於芯材21之上側設有翼片21b，以使可透過翼片21b高效率冷卻芯材21。
於芯材21之翼片21b之周圍設有箱狀之芯材冷卻部22，使冷卻媒體透過循環流路22a、22b流入、排出其中。被使用之冷卻媒體係使用可將端面21a之溫度冷卻至所要之溫度之低溫流體。例如從噴嘴27使水做為冷媒材料噴射時，由於端面21a成為冰點(0℃)以下即可，故使用比其低溫之氣體(在冷凍回路低溫化之氟氯烷氣體)或液體(液化二氧化碳氣體、液態氮)冷卻芯材21。另外，亦可於芯材冷卻部22使用帕耳帖(peltier)元件冷卻芯材21。
於芯材冷卻部22之上面安裝有絕熱材23(例如陶瓷板)，於絕熱材23之上面固定有升降桿24。絕熱材23係為防止芯材冷卻部22之低溫被傳達至升降桿24而被安裝。
升降桿24係連接於使芯材21接觸基板A之按壓機構25。按壓機構25係藉由由線圈彈簧與電磁閥(不圖示)構成之升降機構26上下移動升降桿24以升降芯材21。且被調整為芯材21下降而接觸基板A時，端面21a以由線圈彈簧產生之適度之力按壓基板A。
噴嘴27係噴射方向朝向芯材21，使透過開閉閥28被供給之水(水蒸氣)從噴嘴27被噴射並附著於端面21a。附著於芯材21之周圍之水會因芯材21被冷卻至0℃以下而成為冰，覆蓋端面21a。因此，若使此狀態之芯材21下降並接觸基板A，附著於端面21a之冰之部分會接觸基板，藉此基板被冷卻。
又，於安裝架15接近光學保持具14於與基板冷卻機構20相反側透過升降機構17安裝有刀輪18。此刀輪18係用於在玻璃基板A之端緣形成初期龜裂時從上方暫時下降。
又，於基板加工裝置LS1搭載有可檢出刻印於玻璃基板A之定位用對準標記之攝影機19。從以攝影機19檢出之對準標記之位置求取於基板A上設定之劃線預定線之位置與旋轉平台之位置關係，可正確定位為使刀輪下降之位置或使光束點照射之位置位於劃線預定線上。
其次說明基板加工裝置LS1之控制系統。圖3為顯示圖1之基板加工裝置LS1之控制系統之方塊圖。基板加工裝置LS1係雷射/光學系統驅動部31、基板冷卻機構驅動部32、掃描機構驅動部33、觸發機構驅動部34、攝影機驅動部35各驅動系統受以電腦(CPU)構成之控制部40控制。
於控制部40連接有由操作按鈕、鍵盤、滑鼠等輸入裝置構成之輸入部41、由進行各種顯示之顯示畫面構成之顯示部42，可將必要之資訊顯示於顯示畫面且必要之操作、指示、設定可輸入。
其次說明控制部40控制之各驅動部進行之動作。
雷射/光學系統驅動部31係作動、停止雷射裝置13以進行雷射光束之照射動作或停止動作。雷射光束被照射後，透過光學保持具14內之透鏡光學系統於基板上形成橢圓狀之光束點。
基板冷卻機構驅動部32係先以開閉閥28之控制進行從噴嘴27噴射冷媒之動作，再以按壓機構25之控制進行使芯材21下降並使附著於芯材21之端面21a之冰層接觸基板A之動作。
掃描機構驅動部33係驅動滑動平台2、台座7、旋轉機構11，進行移動基板A之動作。
觸發機構驅動部34係驅動刀輪18之升降機構17，進行於基板A形成初期龜裂之動作。
攝影機驅動部35係驅動攝影機，進行將基板A之位置顯示於顯示部42之動作。
其次說明上述基板加工裝置LS1之加工動作。圖4為顯示利用圖1之基板加工裝置LS1之雷射劃線加工之加工動作流程之圖。
首先，如圖4(a)所示，玻璃基板A被載置於旋轉平台12之上，以吸引夾頭固定。以攝影機20(圖1)檢出刻印於玻璃基板A之對準標記(不圖示)，基於該檢出結果連結加工預定線與旋轉平台12、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，調整位置使刀輪18之刃前緣方向與加工預定線之方向相同。再在作動升降機構17使刀輪18下降之狀態作動台座7，使刀輪18抵接於旋轉平台12上之玻璃基板A之端部，形成初期龜裂。形成初期龜裂後作動升降機構17使往上方迴避以使刀輪18不接觸基板A。
在進行以上之動作期間同時從噴嘴27噴射水(水蒸氣)以使附著於芯材21之端面21a，藉此形成覆蓋端面21a之冰層。
之後如圖4(b)所示，先移動旋轉平台12(台座7)至原本位置後作動雷射光源13使雷射光束照射。此外，停止從噴嘴27之水(水蒸氣)之噴射。在此狀態下驅動台座7開始旋轉平台12之移動。
之後如圖4(c)所示，藉由旋轉平台12(台座7)之移動使基板A通過雷射光束之下方近處。此時於基板A上光束點被形成、加熱。此外，藉由附著於芯材21之端面21a之冰接觸剛加熱後之位置，高效率被冷卻。此時冰之一部雖會溶解，但僅成為水，成為於基板造成傷痕之原因之金屬粉等不會產生。因此，不會於基板形成傷痕。此外，因固相冷媒之接觸形成大溫度差，藉此沿加工預定線(亦即光束點及冰移動之線)形成裂痕。
之後如圖4(d)所示，光束點及冰在基板A之加工預定線上移動之結果，在基板A之加工預定線上形成裂痕Cr。另外，裂痕Cr隨加熱條件、冷卻條件、基板之板厚，可能成為由有限深度之裂痕構成之劃線亦或由將基板完全分斷之裂痕構成之全切線。
(實施形態2)
圖5為為本發明之第二實施形態之基板加工裝置LS2之全體構成圖。藉由對圖中與基板加工裝置LS1(圖1)相同構成部分給予相同符號省略說明。在基板加工裝置LS2，具備調整形成於芯材21之端面21a之冰之大小或形狀之整形機構50之點與第一實施形態不同，此點以外之構成與第一實施形態相同。控制系統係基板冷卻機構驅動部32亦驅動整形機構50之升降移動、旋轉移動之點不同。此點以外之控制與第一實施形態之基板加工裝置LS1相同。
整形機構50係由加熱塊51、為迴避加熱塊51與旋轉平台12碰撞而使加熱塊51上下移動及旋轉移動之移動機構56構成。
如圖6所示，於加熱塊51形成有插入芯材21之前端部分以整形之型孔52、排出孔53，安裝有埋入加熱器54。藉由於此埋入加熱器54通電，加熱塊51被加熱。
圖7為顯示以基板加工裝置LS2進行之整形動作例之圖。
首先如圖7(a)所示，在載置有玻璃基板A之旋轉平台12位於從基板冷卻機構20遠離之加工開始位置之狀態時，作動移動機構56使加熱塊51位於芯材21之正下方。
之後如圖7(b)所示，上升加熱塊51，使芯材21插入型孔52。此時附著於芯材21之周圍之冰層一部溶化而從排出孔53被排出。其結果，附著於芯材21表面之冰層被整形為型孔52之底面形狀即半球狀。另外，型孔52之底面形狀為半球以外亦可。例如，欲使接觸面之面積盡可能小時可使其突起為角狀(即使在此狀況亦因為冰而在基版A上順利移動，故不會傷害基板A)。另外，欲增大接觸面之面積時可選擇平坦之底面。
結束整形後，如圖7(c)所示，加熱塊51下降，從芯材21遠離。之後，加熱塊51返回不與旋轉平台12碰撞之迴避位置(圖7(a)之位置)。
藉由於雷射劃線加工時加入以上之整形動作(加入至圖4(a)之後)，始終係形成有一定形狀之冰層之端面21a接觸基板A，故可使加工精度更加提高。
(實施形態3)
圖8為為本發明之第三實施形態之基板加工裝置LS3之全體構成圖。圖9為顯示為圖8之基板加工裝置LS3之一部之基板冷卻機構20a之構成之部分構成圖。藉由對圖8、圖9中與基板加工裝置LS1(圖1)相同構成部分給予相同符號省略說明。
在實施形態1之基板加工裝置LS1及實施形態2之基板加工裝置LS2係藉由於基板冷卻機構20冷卻從噴嘴27噴射之冷卻媒體而固體化形成固相冷媒。相對於此，在基板加工裝置LS3係另準備交換用之固相冷媒，在使用中之固相冷媒消耗時交換為新固相冷媒。具體而言，以另外設置之冷凍裝置形成圓柱狀之冰備用，於必要時交換。
因此，在基板加工裝置LS3具備具備可裝卸固相冷媒CL之支持構件61之基板冷卻機構20a。
說明支持構件61。支持構件61係由圓筒狀之外殼62、在使事先被整形為圓柱狀之冰(固相冷媒CL)之下端對向於基板A之狀態下以不圖示之夾固定冰(固相冷媒CL)之上端之把持部63、在把持部63內升降外殼62之把持部用之升降機構64、使冰(固相冷媒CL)朝向鉛直下方之導引部65構成。冰(固相冷媒CL)係藉由從外殼62下方沿導引部65插入而被以把持部63之夾固定。此外，把持部用之升降機構64對應於冰之消耗量逐漸下降，保持冰(固相冷媒CL)之下側端面始終露出至外殼62之外側。升降機構64之升降動作亦可計算基板A之冷卻次數並與其連動。
外殼62之上面係固定有升降桿24。升降桿24係連接於使支持構件61接觸基板A之按壓機構25。按壓機構25係藉由由線圈彈簧與電磁閥(不圖示)構成之升降機構26上下移動升降桿24以升降支持構件61。且被調整為支持構件61下降而冰(固相冷媒CL)接觸基板A時，冰(固相冷媒CL)以由線圈彈簧產生之適度之力按壓基板A。
基板加工裝置LS3之控制系統係基板冷卻機構驅動部32驅動把持部用之升降機構64之升降動作。此點以外之控制與第一實施形態之基板加工裝置LS1相同。另外，亦可藉由機械手臂使冰(固相冷媒CL)之交換自動化，此時，以機械手臂進行之交換動作亦由基板冷卻機構驅動部32控制。
說明以基板加工裝置LS3進行之加工動作。將最初之冰(固相冷媒CL)安裝於支持構件61，與實施形態1同樣藉由實行光束點之掃描及冰(固相冷媒CL)之掃描沿加工預定線於基板形成利用急遽溫度差之裂痕。隨最初之冰(固相冷媒CL)消耗，作動把持部升降機構64使冰(固相冷媒CL)下降。最後，最初之冰(固相冷媒CL)幾乎用盡後將剩餘抽出，交換為新冰(固相冷媒CL)。如此使雷射劃線加工續行。
本發明可利用於可對玻璃基板等脆性材料基板沿加工預定線高精度形成裂痕之雷射加工裝置。
2‧‧‧滑動平台
7‧‧‧台座(掃描機構)
12‧‧‧旋轉平台
13‧‧‧雷射裝置(雷射照射機構)
14‧‧‧光學保持具(雷射照射機構)
20、20a‧‧‧基板冷卻機構
21‧‧‧芯材(固體化部)
21a‧‧‧端面
22‧‧‧芯材冷卻部
24‧‧‧升降桿
25‧‧‧按壓機構
26‧‧‧升降機構
27‧‧‧噴嘴(冷媒供給部)
50‧‧‧整形機構
51‧‧‧加熱塊
52‧‧‧移動機構
61‧‧‧支持構件
A‧‧‧玻璃基板(脆性材料基板)
Cr‧‧‧裂痕
CL‧‧‧固相冷媒
圖1為為本發明之一實施形態之基板加工裝置之全體構成圖。
圖2為顯示為圖1之基板加工裝置之一部之基板冷卻機構之構成之部分構成圖。
圖3為顯示圖1之基板加工裝置之控制系統之方塊圖。
圖4為顯示利用圖1之基板加工裝置之加工動作流程之圖。
圖5為為本發明之第二實施形態之基板加工裝置之全體構成圖。
圖6為顯示圖5中之加熱塊之構成之圖。
圖7為顯示圖5之基板加工裝置中之整形機構之動作流程之圖。
圖8為為本發明之第三實施形態之基板加工裝置之全體構成圖。
圖9為顯示為圖8之基板加工裝置之一部之基板冷卻機構之構成之部分構成圖。
1．．．架台
2．．．滑動平台
3．．．導軌
4．．．導軌
5．．．導螺桿
6．．．支柱
7．．．台座(掃描機構)
8．．．導軌
9．．．馬達
10．．．導螺桿
10a．．．導螺桿
11．．．旋轉機構
12．．．旋轉平台
13．．．雷射裝置(雷射照射機構)
14．．．光學保持具(雷射照射機構)
15．．．安裝架
17．．．升降機構
18．．．刀輪
19．．．攝影機
20．．．基板冷卻機構
25．．．按壓機構
A．．．玻璃基板(脆性材料基板)
CL．．．固相冷媒
LS1．．．基板加工裝置

Claims (5)

  1. 一種脆性材料基板用之雷射加工裝置，具備於脆性材料基板形成藉由照射雷射光束進行局部加熱之光束點之雷射照射機構、形成局部冷卻前述基板之冷卻區域之基板冷卻機構、以及沿於前述基板設定之加工預定線以光束點後冷卻區域之順序相對移動前述光束點及前述冷卻區域之掃描機構，藉由冷卻區域通過光束點剛通過之位置而沿前述加工預定線形成由熱應力產生之裂痕，其特徵在於：前述基板冷卻機構係由將常溫下為氣體或液體之冷媒材料冷卻而固體化之固相冷媒、以及使前述固相冷媒接觸前述基板之按壓機構構成；前述基板冷卻機構另具備供給前述冷媒材料之冷媒供給部、以及將被供給之冷媒材料冷卻至前述冷媒材料固體化之溫度以下以形成固相冷媒之固體化部。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之雷射加工裝置，其中，於前述固相冷媒係使用冰、固體狀態之酒精、乾冰其中之一。
  3. 如申請專利範圍第1項記載之雷射加工裝置，其中，前述冷媒供給部具備噴射前述冷媒材料之噴嘴，前述固體化部係由設置對向於前述基板之端面並配置為從前述噴嘴被噴射之前述冷媒材料會附著於前述端面之芯材、以及將前述芯材之前述端面冷卻至前述冷媒材料固體化之溫度以下之芯材冷卻部構成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項記載之雷射加工裝置， 其中，前述按壓機構具備在使前述固相冷媒之一端面對向於前述基板之狀態下將前述固相冷媒支持為可裝卸之支持構件。
  5. 如申請專利範圍第1項記載之雷射加工裝置，其中，前述基板冷卻機構另具備對固相冷媒整形與前述基板接觸之固相冷媒之接觸面之整形機構。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI680362B (zh) * 2015-05-19 2019-12-21 瑞士商伊斯美加半導體控股公司 組件處理總成及調整組件處理總成之方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5532219B2 (ja) * 2010-01-18 2014-06-25 日本電気硝子株式会社 板状ガラスの切断方法及びその切断装置
CN104619658B (zh) * 2012-11-13 2017-10-20 日本电气硝子株式会社 平板玻璃的制造方法以及制造装置
JP6483404B2 (ja) * 2014-11-04 2019-03-13 株式会社ディスコ レーザー加工装置
KR102364643B1 (ko) * 2015-08-21 2022-02-17 임동빈 레이저 및 액화탄산가스를 이용한 ic 패키지 디캡 장치 및 그 방법
CN106826169A (zh) * 2017-03-07 2017-06-13 湖北国瑞智能装备股份有限公司 一种新型汽车发动机数控合装机
CN109676264A (zh) * 2018-12-25 2019-04-26 于丽娟 一种集成电路半导体嵌入蚀刻沟槽加工装置
CN112404697B (zh) * 2020-11-09 2022-04-05 松山湖材料实验室 一种晶圆剥离方法及晶圆剥离装置
CN112809205B (zh) * 2021-02-05 2022-11-01 广西鑫润精密机械有限公司 一种不锈钢筛网的光纤激光制作方法
CN113225923A (zh) * 2021-04-23 2021-08-06 厦门大学 一种基于激光直写的柔性线路制造装置及制造方法
CN113798595B (zh) * 2021-09-24 2023-07-14 烟台华皓电子科技有限公司 一种计算机硬件开发用刻印装置及其使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW461810B (en) * 2000-10-19 2001-11-01 Liau Wen Hu Ice bag capable of rapid cooling
JP2002126892A (ja) * 2000-10-25 2002-05-08 Ricoh Microelectronics Co Ltd レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP2003137578A (ja) * 2001-11-02 2003-05-14 Seiko Epson Corp 脆性材料の割断加工方法およびその加工装置、並びに電子部品の製造方法
JP2007099587A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Kyoto Seisakusho Co Ltd 脆性材料の割断加工方法
TW200742762A (en) * 2006-05-09 2007-11-16 Ling-Fu Lin Protective agent used in cooling system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6423928B1 (en) * 2000-10-12 2002-07-23 Ase Americas, Inc. Gas assisted laser cutting of thin and fragile materials
KR100845391B1 (ko) * 2001-07-25 2008-07-09 블라디미르 스테파노비치 콘드라텐코 깨어지기 쉬운 비금속 물질의 절단방법(두가지의 변형)
JP2004042423A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd スクライブ装置
WO2004018144A1 (en) * 2002-08-21 2004-03-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of breaking a brittle substrate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW461810B (en) * 2000-10-19 2001-11-01 Liau Wen Hu Ice bag capable of rapid cooling
JP2002126892A (ja) * 2000-10-25 2002-05-08 Ricoh Microelectronics Co Ltd レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP2003137578A (ja) * 2001-11-02 2003-05-14 Seiko Epson Corp 脆性材料の割断加工方法およびその加工装置、並びに電子部品の製造方法
JP2007099587A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Kyoto Seisakusho Co Ltd 脆性材料の割断加工方法
TW200742762A (en) * 2006-05-09 2007-11-16 Ling-Fu Lin Protective agent used in cooling system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI680362B (zh) * 2015-05-19 2019-12-21 瑞士商伊斯美加半導體控股公司 組件處理總成及調整組件處理總成之方法

Also Published As

Publication number Publication date
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