TWI532693B - 脆性材料基板的加工方法 - Google Patents

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岡本浩和
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三星鑽石工業股份有限公司
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    • C03B33/00—Severing cooled glass
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    • C03B33/033—Apparatus for opening score lines in glass sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Description

脆性材料基板的加工方法
本發明係關於一種脆性材料基板的加工方法，特別是關於用以將脈衝雷射(pulsed laser)光沿著格子狀的切割預定線照射至脆性材料基板，並切斷脆性材料基板的加工方法。
以將液晶顯示器等所使用之玻璃予以加工之方法而言，例如有一種於專利文獻1所揭示之方法。該專利文獻所揭示之方法，係為使用紫外線區域作為脈衝雷射，並以在各照射部位的脈衝數之合計成為2667至8000脈衝數的範圍之方式，一面使脈衝雷射相對移動而一面照射，並於玻璃厚度之1.8至6.3%的深度形成切割(scribe)溝者。
藉由該專利文獻1所揭示之方法來切斷玻璃，即使在形成交叉之切割溝時，亦不需要繁雜的作業。
(專利文獻)
(專利文獻1)
日本特開2005-314127號公報
最近之觸控面板(touch panel)等所使用之玻璃，使用線膨脹係數較無鹼玻璃(non-alkali glass)大的玻璃的情況為多。於此種玻璃形成格子狀的切割溝(cross scribe)，並切斷時，在習知的方法中，會產生缺陷而無法 進行良好的切斷。具體而言，於第1方向形成第1切割溝，且在其後於與第1方向正交之第2方向形成第2切割溝之情況，在第2切割溝之形成時，熱雖會欲傳播至周圍，但熱的傳達會被第1切割溝遮斷，特別是在第1切割溝與第2切割溝之交點部份會殘留大的內部應力。因為該熱影響而會隨著時間經過產生缺陷，並於切斷時在端面產生毛邊或缺口。
本發明之課題係在於線膨脹係數較大之脆性材料基板形成格子狀的切割溝，並予以切斷時減少切斷不良。
關於第1發明之脆性材料基板的加工方法，係為用以將脈衝雷射光沿著格子狀之切斷預定線照射至脆性材料基板，並切斷脆性材料基板之加工方法，係包含第1步驟、第2步驟、及第3步驟。第1步驟係沿著朝第1方向延伸之切斷預定線掃描脈衝雷射光，並於基板表面形成第1切割溝。第2步驟係於形成第1切割溝之後，沿著朝與第1方向正交之第2方向延伸的切斷預定線，以不使脈衝雷射光重疊且使脈衝雷射光對基板所造成之加工痕重疊的方式，照射脈衝雷射光，並於基板表面形成第2切割溝。第3步驟係按壓各切割溝的兩側而沿著各切割溝切斷基板。
在此，首先，使脈衝雷射光沿著朝第1方向延伸之切斷預定線掃描，形成第1切割溝於基板表面。接著，沿著朝第2方向延伸之切斷預定線，以不使脈衝雷射光重疊且使脈衝雷射光對基板所造成之加工痕重疊的方式，照射脈 衝雷射光，並形成第2切割溝。在如同以上方式進行而形成各切割溝之後，按壓各切割溝的兩側來切斷基板。
在以上的加工方法中，相較於以習知之加工方法的方式使脈衝雷射光重疊而形成切割溝的情況，較能抑制對基板的熱影響。因此，即使在基板切斷後時間經過，亦難以產生缺陷。亦即，能減少切斷不良。
關於第2發明之脆性材料基板的加工方法，係為於第1發明之加工方法中，在第1步驟中，係沿著切斷預定線，以不使脈衝雷射光重疊且使脈衝雷射光對基板所造成之加工痕重疊的方式，照射脈衝雷射光。
在此，不僅於第2切割溝之形成時，於第1切割溝形成時，亦以不使脈衝雷射光重疊且使脈衝雷射光對基板所造成之加工痕重疊的方式，照射脈衝雷射光。因此，能更加抑制對基板的熱影響，並能進一步使切斷不良變小。
關於第3發明之脆性材料基板的加工方法，係為於第1或第2發明之加工方法中，脆性材料基板係為線膨脹係數較無鹼玻璃為大之玻璃材料基板。
在線膨脹係數比較大之玻璃材料基板中，因熱影響所造成之缺口或裂紋等缺陷產生之可能性大，故藉由將本發明應用於該種玻璃基板，能有效地抑制切斷不良。
關於第4發明之脆性材料基板的加工方法，係為於第1至第3發明之任一種加工方法中，在第2步驟中，脈衝雷射光的重疊率設定為-47%以下至-97%以上，且雷射強度設定為3.1×1010[W/cm2]以上至5.1×1010[W/cm2]以下。
在以上之本發明中，特別是於線膨脹係數比較大的脆性材料基板形成格子狀的切割溝，並切斷時，能減少切斷不良。
[加工對象]
本發明之一實施形態之加工方法，主要係適用於對線膨脹係數較無鹼玻璃大之D263(SCHOTT製)等玻璃形成交叉切割溝(cross scribe)的情況。
[雷射加工裝置]
第1圖係為用以實施本發明之一實施形態的加工方法之雷射加工裝置5的概略構成圖者。雷射加工裝置5係具有包含雷射光線振盪器6a及雷射控制部6b之雷射光線振盪單元6、包含用以將雷射光朝預定之方向導引之複數個鏡片(mirror)的傳送光學系統7、及用以使來自傳送光學系統7的雷射光聚光之聚光透鏡8。從雷射光線振盪單元6射出光束強度等照射條件經控制的脈衝雷射光(以下會有僅記載為雷射光的情形)。再者，玻璃基板1係載置於平台9。平台9係藉由驅動控制部20來驅動控制，能在水平面內移動。亦即，載置於平台9之玻璃基板1與從聚光透鏡8照射之雷射光線係在水平面內可相對移動。此外，雷射光與供載置玻璃基板1的平台9，係為可相對性朝上下方向移動。雷射控制部6b及驅動控制部20係藉由加工控制部21而控制。
加工控制部21係以微電腦構成，並控制雷射控制部6b及驅動控制部20以執行以下之處理。
(1)將光束強度經調整之雷射光朝玻璃基板1照射，並且沿著第1方向及朝與第1方向正交之第2方向延伸之切斷預定線掃描，沿著切斷預定線形成交叉的切割溝。亦即，進行交叉切割。
(2)在切割溝之形成時，不使脈衝雷射光重疊(overlap)，而以脈衝雷射光所造成之加工痕重疊的方式，設定雷射光的照射條件。
[雷射加工方法]
在將玻璃基板切斷時，首先，藉由雷射加工裝置5沿著各切斷預定線形成切割溝。此時，如同前述，不使脈衝雷射光重疊，而以脈衝雷射光所造成之加工痕重疊的方式照射雷射光。
接著，對切割溝的兩側施加壓力。藉此，玻璃基板會沿著切割溝切斷。
[實驗例]
第2圖係為顯示採用D263為例作為加工對象基板，形成格子狀的切割溝(cross scribe)，並切斷之情況的實驗例。
-實驗例1- <雷射條件>
波長：266nm
脈衝寬度：18ns
聚光徑(基板上表面的直徑)：3.4μm
重複頻率：60kHz
強度：3.08×1010W/cm2
掃描強度：300mm/s---重疊率：-47.3%
焦點位置：基板上表面
掃描次數：1次
<基板>
種類：D263(SCHOTT製)
厚度：0.3mm
再者，「重疊率」係為根據以下的式子所算出的值。
重疊率(%)=(1-(掃描速度[mm/s]/(重複頻率[Hz]×聚光徑[mm])))
將使用以上之條件加工之結果顯示於第2圖。第2圖(a)係為將切割溝加工後之基板上表面的模樣予以擴大顯示者。根據該圖可明瞭脈衝雷射光所造成之加工痕重疊之情形。第2圖(b)係為將從上方觀察切斷後之端面的模樣予以擴大顯示者。此外，第2圖(c)係為將切斷後之切斷面的模樣予以顯示者。根據該等第2圖(b)、(c)，可確認在切斷後於切割溝的交點部並未產生毛邊或缺口等缺陷。
-實驗例2-
接著，將使雷射強度及重疊率變化之情況的切斷評估顯示於第1表。在該第1表中，係顯示使雷射強度在1.0 至5.1×1010W/cm2之範圍變化、且使重疊率在75.4至-96.8%的範圍變化之情況的切斷品質之結果。再者，關於其他的雷射條件及加工對象，係為與實驗例1相同。
○：可切斷(品質：良好)
×：切斷不良(產生缺口或裂紋(crack))
根據以上之實驗結果，在切割溝之形成時，可得知藉由脈衝雷射光的重疊率設定為-47%以下至-97%以上，且雷射強度設定為3.1×1010W/cm2以上至5.1×1010W/cm2以下，能以良好的切斷品質進行交叉切割。
[其他實施形態]
本發明並非為限定於以上之實施形態者，且可在不脫離本發明之範圍進行種種變形或修正。
例如在前述實施形態中，雖以D263作為加工對象， 但亦可同樣地應用於線膨脹係數比較大之其他的脆性材料基板。
(產業上之利用可能性)
在本發明之加工方法中，係於線膨脹係數比較大的脆性材料基板形成格子狀的切割溝並切斷時，特別能減少切斷不良。
1‧‧‧玻璃基板
5‧‧‧雷射加工裝置
6‧‧‧雷射光線振盪單元
6a‧‧‧雷射光線振盪器
6b‧‧‧雷射控制部
7‧‧‧傳送光學系統
8‧‧‧聚光透鏡
9‧‧‧平台
20‧‧‧驅動控制部
21‧‧‧加工控制部
第1圖係為用以實施本發明之一實施形態的加工方法之雷射加工裝置的概略構成圖。
第2圖(a)至(c)係為顯示交叉切割之實驗例1的切割溝及切斷結果的加工樣品之照片。

Claims (4)

  1. 一種脆性材料基板的加工方法，係為用以將脈衝雷射光沿著格子狀之切斷預定線照射至脆性材料基板，並切斷脆性材料基板之加工方法，係包含：第1步驟，係沿著朝第1方向延伸之切斷預定線掃描脈衝雷射光，並於基板表面形成第1切割溝；第2步驟，係於形成前述第1切割溝後，沿著朝與前述第1方向正交之第2方向延伸的切斷預定線，以不使脈衝雷射光重疊且使脈衝雷射光對基板所造成之加工痕重疊的方式，照射脈衝雷射光，並於基板表面形成第2切割溝；以及第3步驟，係按壓前述各切割溝的兩側而沿著前述各切割溝切斷基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之脆性材料基板的加工方法，其中，在前述第1步驟中，係沿著切斷預定線，以不使脈衝雷射光重疊且使脈衝雷射光對基板所造成之加工痕重疊的方式，照射脈衝雷射光。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之脆性材料基板的加工方法，其中，前述脆性材料基板係為線膨脹係數較無鹼玻璃為大之玻璃材料基板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之脆性材料基板的加工方法，其中，在前述第2步驟中，脈衝雷射光的重疊率設定為-47%以下至-97%以上，且雷射強度設定為3.1×1010[W/cm2]以上至5.1×1010[W/cm2]以下。
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