WO2007119740A1 - スクライブ方法、スクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断した割断基板 - Google Patents

スクライブ方法、スクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断した割断基板 Download PDF

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WO2007119740A1
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substrate
cut
scribing
laser beam
laser
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PCT/JP2007/057960
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Inventor
Yukihiro Uehara
Takanori Tahara
Chisa Inaka
Hiroyuki Murata
Tomoo Uchikata
Original Assignee
Toray Engineering Co., Ltd.
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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/0222—Scoring using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B33/091—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
    • C03B33/093—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam using two or more focussed radiation beams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Definitions

  • the present invention relates to a scribing method, a scribing device, and a cleaved substrate cleaved using this method or device. More specifically, prior to cleaving a brittle material (a substrate to be cut) such as a glass plate, a ceramic plate, a wafer, etc., a method and an apparatus for forming a scribe line along a planned cutting line of the brittle material and these It relates to a cleaved substrate cleaved using.
  • a brittle material a substrate to be cut
  • the scribing method is a method of forming a minute crack, that is, a scribe line, continuous along a planned cutting line of the brittle material prior to the cleaving step when cleaving the brittle material.
  • a typical scribing method is a mechanical scribing method (for example, Patent Documents 1 and 2) in which a cemented carbide tool such as a diamond blade is pressed against a brittle material while moving relative to the planned cutting line.
  • a laser scribing method for example, Patent Documents 3 and 4 in which a laser beam is relatively moved along a predetermined cutting line and a coolant is injected following the laser beam.
  • Patent Document 1 JP-A-6-102480
  • Patent Document 2 JP-A-11-322355
  • Patent Document 3 Republished Patent WO2003Z008352
  • Patent Document 4 JP 2003-117921
  • the laser scribing method chips and fine fragments are not generated, but it is desired that the laser light used for scribing has as little energy as possible for the following reasons. That is, in such a substrate cleaving technique, good productivity is important, and one means for that is to improve the formation speed of scribe lines. For example, by increasing the relative speed of the laser beam with respect to the glass plate K, the formation speed of the scribe line can be improved.
  • the energy of the laser beam applied per unit area is inversely proportional to the relative speed of the laser beam. Therefore, if the relative speed is increased too much, the energy of the laser beam received by the planned cutting line will be reduced, and it will be completely lost during the cutting process.
  • a scribe line that is small and capable of being sufficiently cleaved even by a pressing force can be formed by the mechano-calc scribe method, and that the laser scribe method has a small laser energy.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a scribe line for obtaining a cleaved substrate is formed on a cleaved substrate with a relatively small! Carbide tool pressing force or laser energy.
  • An object of the present invention is to provide a scribing method and a scribing apparatus that can perform the scribing.
  • the scribing method of the present invention is a scribing method in which a scribing line S is formed along a cutting plan ⁇ J of the cut substrate K prior to the cutting step of cutting the cut substrate K.
  • the first laser beam L1 is moved relative to the cutting substrate K to be cut ⁇ J, so that the inner damaged layer N along the cutting substrate K to be cut ⁇ J is formed inside the cutting substrate K.
  • a scribe line S is formed on the surface of the substrate to be cut K along the cutting schedule of the substrate to be cut K.
  • the scribing apparatus 1 of the present invention is the scribing apparatus 1 for forming the scribe line S along the planned cutting of the substrate to be cut K before the cleaving step of cleaving the substrate to be cut K.
  • the first laser beam L1 is scheduled to be cleaved along the substrate to be cut K.
  • Inside the substrate to be cleaved K is scheduled to cleave inside the substrate to be cut K. It is characterized by comprising altered layer forming means 8, 4 and scribe line forming means 6, 7, 4 for forming a scribe line S along the planned cutting of the cut substrate K on the surface of the cut substrate K. .
  • an internal alteration layer N along the planned cutting line J is formed inside the substrate to be cut K by the first laser beam L1, and then the surface of the substrate to be cut K is scheduled to be cut ⁇ J
  • a scribe line S is formed along The scribe line S and the inner altered layer N are substantially parallel in the same vertical plane.
  • the scribe line S for obtaining the cleaved substrate can be formed on the cleaved substrate K with a relatively small carbide tool pressing force.
  • the scribe line S for obtaining the cleaving substrate can be formed on the cleaved substrate K with a relatively small laser energy.
  • the first laser beam L1 it is preferable to use a laser beam having an oscillation wavelength that passes through the substrate to be cut K. Specifically, it is preferable to use a green laser having an oscillation wavelength power of OO nm to 550 nm, preferably 523 to 532 nm. However, any laser beam having a wavelength characteristic that transmits the substrate to be cut K may be used.
  • the “internally altered layer” as used in the present invention means a crack layer such as a crack or a crack, a layer that exerts a force to push the surrounding material, and a layer having a refractive index different from that around the altered layer.
  • the second laser beam L2 is preferably a laser beam having an oscillation wavelength that does not pass through the substrate to be cut K.
  • the substrate to be cut K is preferred to be a brittle material.
  • the substrate to be cut is a transparent glass plate
  • the substrate to be cut is a substrate that is opaque to visible light, if the substrate has a material force that transmits the wavelength for a specific wavelength, the first of the wavelength It is also possible to mark the inside of the substrate to be cut by scanning the laser beam L1.
  • the inside of the substrate to be cut ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ can be marked by scanning the first laser light L1 having a near infrared wavelength.
  • a substrate with markings inside can be traced after cleaving.
  • transparent as used in the present invention includes both colorless and transparent colors and means that they do not absorb a specific wavelength.
  • the substrate is opaque to visible light, it is regarded as transparent if it is made of a material that transmits the wavelength for a specific wavelength.
  • the transmission includes not only complete transmission but also partial transmission, and it is regarded as transmission including a case where a specific wavelength is partially absorbed regardless of whether the transmission amount is large or small.
  • the marking identifying means includes optical recognition means such as a camera that can be confirmed only by human eyes, and includes not only the visible area but also a non-visible area such as ultraviolet and infrared.
  • a scribe line for obtaining a cleaved substrate can be formed on a cleaved substrate with a relatively small carbide tool pressing force or laser energy.
  • FIG. 1 is a front view showing an outline of a laser scribing apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a view taken along the line II of FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the laser scribing apparatus according to the present invention
  • 4 is a diagram showing an optical system of the first laser beam unit
  • FIG. 5 is a diagram showing an optical system of the second laser beam unit.
  • the fixed coordinate system based on the mounting surface of the laser scriber is represented by the orthogonal X and Y axes
  • the moving coordinate system based on the table is represented by the orthogonal X and y axes.
  • the direction around the z axis perpendicular to the x and y axes is denoted by ⁇ .
  • a laser scribing device 1 includes a base 2, a table 3, a table driving device 4, a substrate positioning device 5, an initial crack forming mechanism 10, and a first laser.
  • An optical unit 8, a second laser light unit 6, a cooling unit 7, and a control device 9 are provided.
  • the base 2 is a basic frame body for mounting each component of the laser scribing apparatus 1, and is fixed to an installation surface G such as a floor surface.
  • the table 3 includes a mounting surface 31 having a square shape in plan view.
  • the mounting surface 31 is processed to have sufficient flatness, and includes a plurality of suction holes for vacuum-sucking the placed glass plate K.
  • the target glass plate K is transparent glass.
  • Long restricting members 321x and 321y are respectively attached to portions of the four sides of the mounting surface 31 along two adjacent sides. The two restricting members 321x and 321y are attached so that they are perpendicular to each other so that they can be selectively orthogonal to the relative movement direction Y of the laser beams L1 and L2 with respect to the mounting surface 31. It is done.
  • the table driving device 4 is attached below the table 3 and includes an X-direction driving unit 41, a y-direction driving unit 42, and a ⁇ -direction driving unit 43.
  • the X-direction drive unit 41 is realized by a linear motor or a ball screw type linear motion mechanism that can linearly drive the table 3 in the X direction.
  • the y-direction drive unit 42 is realized by a linear motor or a ball screw type linear motion mechanism that can linearly drive the table 3 in the y direction.
  • the ⁇ direction drive unit 43 is realized by a servo motor type rotation mechanism that can rotate the table 3 in the ⁇ direction.
  • the substrate positioning device 5 is disposed on the apex side of the four apexes of the placement surface 31 that does not include the regulating members 321x and 321y. Then, a pressing member 51 that can be pressed against the two sides c and d of the glass plate K, respectively, and an air cylinder 52 that drives the pressing member 51 in the diagonal direction D1 With.
  • the initial crack formation mechanism 10 includes a rotary blade 11 that can be driven up and down, and the initial crack C in the glass plate K that is placed and held on the table 3 ⁇ Configured to be formable.
  • the first laser light unit 8 is suspended and supported by the base 2 above the table 3, and includes a laser oscillator 81 and an irradiation optical system 82 as shown in FIG.
  • a laser oscillator 81 a green laser having an oscillation wavelength in use of 523 to 532 nm can be used. Further, a femtosecond laser having an oscillation wavelength of about 780 nm may be used.
  • an ultraviolet laser with an oscillation wavelength force of S351 to 355 nm and an infrared laser with an oscillation wavelength of 1047 to 1064 nm can be used. Examples of infrared lasers are YLF laser, YAG laser, YV04 laser, and Yb laser.
  • An example of a green laser is one that uses the second harmonic component of an infrared laser.
  • the ultraviolet laser include those using the third harmonic component of the infrared laser.
  • Gas excitation lasers other than the above lasers can also be used, and when the substrate to be cut is glass used for a display or the like, it is approximately 340 ⁇ ! Since the transmittance is 80% or more with respect to a wavelength of ⁇ 2700 nm, it can be regarded as transmission or partial transmission and can be used as the first laser light L1 of the present invention. When the substrate to be cut is other than glass, it is possible to appropriately select a laser beam having a wavelength that transmits or partially transmits the material. Examples of laser oscillation modes include a CW laser capable of continuous oscillation and a pulse laser capable of intermittent oscillation.
  • the pulse laser can be expressed in terms of oscillation time, such as milliseconds, nanoseconds, picoseconds, femtoseconds, etc., but any laser can be used as long as the internal alteration layer N is formed.
  • the Q switch method that can instantly radiate large energy can be used.
  • the irradiation optical system 82 includes a shutter 86, deflection mirrors 83a and 83b, a pair of galvanometer mirrors 84a and 84b, and an f0 lens 85.
  • the shutter 86 is disposed on the optical axis of the laser oscillator 81 so as to be opened and closed by a control signal.
  • the deflection mirror 83a is disposed on the optical axis of the laser beam L1 emitted from the laser oscillator 81 with its reflection surface declined.
  • the deflecting mirror 83b is disposed vertically below the deflecting mirror 83a with its reflecting surface facing the reflecting surface of the deflecting mirror 83a.
  • a pair of galvanometer mirrors 84a and 84b are mounted on the drive shaft of the drive motor.
  • the angle of each reflecting surface is configured to be variable with the rotation of the drive shaft, and is arranged so as to guide the laser light L1 reflected by the deflecting mirror 83b to the f ⁇ lens 85.
  • the f ⁇ lens 85 is arranged so that the laser beam L1 reflected by the galvano mirror 84b can be imaged inside the glass plate K placed on the placement surface 31.
  • the second laser beam unit 6 has a base 2 at the rear position of the f ⁇ lens 85 with reference to the traveling direction Y2 when the laser beam L1 moves relative to the glass plate K so as to follow the laser beam L1. Suspended and supported. Then, as shown in FIG. 5, a laser oscillator 61 and an irradiation optical system 62 are provided.
  • An example of the laser oscillator 61 is a carbon dioxide laser having an oscillation wavelength of 8 m to 12 m in use.
  • the substrate to be cut is glass used for a display or the like, it exhibits absorption characteristics for light having a wavelength of about 3 m or more, and laser light having a wavelength of 8 to 12 m is mainly absorbed by the material surface.
  • the substrate to be cut is other than glass, it is possible to appropriately select a laser beam having a wavelength to be absorbed by the material.
  • the irradiation optical system 62 includes a shutter 65, deflection mirrors 63a, 63b, 63c, a condensing lens 64a, and an expanding lens 64b.
  • the shutter 65 is disposed on the optical axis of the laser oscillator 61 so as to be opened and closed by a control signal.
  • the deflecting mirror 63a is disposed on the optical axis of the laser beam L2 emitted from the laser oscillator 61 with its reflection surface declined.
  • the deflecting mirror 63b is disposed vertically below the deflecting mirror 63a with its reflecting surface facing the reflecting surface of the deflecting mirror 63a.
  • the deflecting mirror 63c is disposed in the horizontal direction of the deflecting mirror 63b with its reflecting surface facing the reflecting surface of the deflecting mirror 63b.
  • the condenser lens 64a is disposed so as to collect the laser light L2 reflected by the deflection mirror 63c.
  • the expanding lens 64b is arranged so as to be able to irradiate the laser beam L2 that has also generated the condensing lens 64a force on the glass plate K placed on the mounting surface 31 as appropriate.
  • the cooling device 7 includes a coolant injection pipe 71, an on-off valve 72, and a coolant storage unit 73.
  • the coolant injection tube 71 is provided at the rear portion of the expanding lens 64b with reference to the traveling direction Y2 when the laser light L2 moves relative to the glass plate K so as to follow the laser light L2.
  • the on-off valve 72 is provided between the coolant injection pipe 71 and the coolant storage unit 73 and is configured to be opened and closed by a control signal.
  • the coolant storage unit 73 is a tank that stores coolant (mist) M such as pure water, liquid nitrogen, or liquid helium.
  • the control device 9 includes an input unit for inputting various commands such as a laser scribe operation start command and various conditions in the laser scribe device 1.
  • each device such as the table driving device 4, the substrate positioning device 5, the initial crack forming mechanism 10, the first laser beam unit 8, the second laser beam unit 6, and the cooling unit 7 is arranged.
  • the laser scribing apparatus 1 is functionally operated by controlling according to a predetermined sequence.
  • FIG. 6 is a diagram showing the planned cutting line of the glass plate
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the laser scribing operation by the laser scribing apparatus according to the present invention
  • FIG. 8 explains the main part of the laser scribing method according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of a glass plate on which an internal alteration layer, a scribe line, and an in-glass marking are formed.
  • the glass plate K has two cleaving schedules parallel to each other ⁇ Jl, J2 and these cleaving schedules 1, J2 one cleaving schedule 3
  • the X-axis and y-axis of the table 3 correspond to the X-axis and Y-axis of the installation surface, respectively, and the laser oscillators 61 and 81 are both on and the shutters 65 and 86 are both closed. explain.
  • the operator carries the glass plate K by hand and places it on the mounting surface 31 so that the cutting plane ⁇ J1 is along the y-axis.
  • the robot may be allowed to perform an operation of placing the glass plate K on the placement surface 31 (step 100).
  • the operator also inputs a command for starting a laser scribing operation on the glass plate K, and also the input force of the control device 9 (step 110).
  • the substrate positioning device 5 extends the air cylinder 52, presses the pressing member 51 against the sides c and d of the glass plate K, and presses the glass plate K in the diagonal direction D1.
  • the glass plate K moves in the diagonal direction D1, and the stop Lf is determined when the sides a and b abut against the regulating plates 321x and 321y, respectively.
  • a vacuum pressure is applied to the suction holes of the placement surface 31 to hold the glass plate K on the placement surface 31 (step 120).
  • the X-direction drive unit 41 and the y-direction drive unit 42 drive the table 3 and move it to the scribe start position of the scheduled cutting 1.
  • the scribing start position is the cutting schedule of the glass plate K.
  • the rotary blade 11 collides with the beginning [3] of the scheduled cutting on the substrate K.
  • the initial crack formation mechanism 10 raises the rotary blade 11.
  • a very small initial crack having a predetermined depth and length is formed at the beginning [3] of the cleaving schedule.
  • the initial crack C can be formed not by the rotary blade 11 but by laser light.
  • the shutter 86 is opened, and the laser light L1 emitted from the laser oscillator 81 is reflected by each of the reflecting surfaces in the order of the deflection mirrors 83a and 83b, and proceeds by changing the traveling direction by 90 degrees. Reflected by the Ganoleno mirrors 84a and 84b and guided to the f ⁇ lens 85. At this time, the Ganoleno mirrors 84a and 84b are stopped at the predetermined positions without being rotated by the respective drive motors (step 140).
  • the laser beam L1 Due to the relative movement of the laser beam L1 with respect to the glass plate K, the laser beam L1 starts from the deteriorated layer continuous in the Y direction along the planned cleaving ⁇ J1 starting from the start edge NS inside the glass plate K.
  • the internal altered layer N is formed.
  • the shutter 65 opens after the shutter 86, and the laser light L2 emitted from the laser oscillator 61 is reflected by the respective reflecting surfaces in the order of the deflecting mirrors 63a, 63b, 63c, and the traveling direction is changed by 90 degrees. move on.
  • the laser beam L2 reflected by the deflecting mirror 63c is guided to the expanding lens 64b through the condenser lens 64a.
  • the laser beam L2 is appropriately shaped and irradiated on the glass plate K by the expanding lens 64b (step 145).
  • the open / close valve 72 is opened, and the coolant injection pipe 71 ejects the coolant M guided from the coolant storage unit 73 (step 150). Due to the relative movement of the laser beam L2 and the coolant M with respect to the glass plate K, the laser beam L2 starts to break from the starting edge JS and rapidly heats the cleaved ⁇ J to cause local thermal expansion to generate compressive stress. Coolant M immediately shrinks the heated part immediately after that, causing it to shrink locally and generate tensile stress. As a result, the initial crack C is used as the starting point of crack growth, and the scribe line S is formed on the surface of the glass plate K by continuously growing small cracks along the planned cutting of the glass plate K. It will be completed.
  • an internal alteration layer N along the surface of the glass plate K is formed by the laser beam L1 along the surface of the glass plate K.
  • the surface of the glass plate K is divided by the laser beam L2 along the scribe line S along the surface of the glass plate K.
  • the scribe line S and the inner altered layer N are substantially parallel in the same vertical plane. In this way, prior to the formation of the scribe line S by the laser beam L2, if the inner altered layer N is formed in advance inside the glass plate K by the laser beam L1, the laser beam L2 forms the inner altered layer N in advance.
  • the scribe line S having a depth sufficient to make the glass plate K cleavable can be formed with lower energy. A supporting example will be described later.
  • step 160 When the glass plate K reaches the end ®E and the formation of the internal altered layer N and the scribe line S is completed (Yes in step 160), the shutter 86, the shutter 65, and the opening / closing valve 72 are closed, and the laser light The irradiation of L1, the irradiation of laser light L2, and the ejection of the coolant M are stopped (step 170). Then, the y-direction drive unit 42 drives the table 3 in the y2 (Y2) direction and returns it to the original position (step 180).
  • the X-direction drive unit 41 drives the table 3 in the XI direction (step 210) to move the table 3 to the scribe start position of the planned cutting fee 2, and then moves along the internal portion along the scheduled cutting fee 1.
  • the inner altered layer and the scribe line along the cutting line ⁇ J2 are formed (Step 130 to Step 180).
  • the 0-direction drive unit 43 rotates the table 3 by 90 degrees in the ⁇ direction (step 220). After that, in the same way as the formation of the internal alteration layer and scribe line along the planned fractures 1 and J2, the internal alteration layer and scribe line along the planned fracture 3 are formed (steps 130 to 180). In the case of the internal alteration layer and the scribe line along J3, the cutting direction is different from the formation of the internal alteration layer and the scribe line along Jl, J2, and in step 135 the X direction drive unit 41 drives table 3 and moves it in the Y1 direction.
  • an internal marking process is performed on the glass plate K on which the internal modified layer N and the scribe line S are formed (step 230).
  • the internal marking process is performed as follows. First of all The single drive device 4 moves the table 3 so that the planned marking position on the glass plate K is below the f ⁇ lens 85 in the first laser unit 8. Subsequently, the shirt 86 is opened, and the characters 20 are marked inside the glass plate K by driving the galvanometer mirrors 84a and 84b and scanning with the laser light L1 in accordance with the character 20 to be marked.
  • the internal marking process may be performed before the formation of the internal altered layer N and the scribe line S.
  • the deflection mirror 83b and the galvanometer mirrors 84a and 84b can be omitted, and the laser beam reflected by the deflection mirror 83a can be directly incident on the f ⁇ lens 85 (Fig. Not shown). In this case, it goes without saying that the position of the deflecting mirror 83b is appropriately rearranged.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 (A) shows a state in which the scribe line S is formed only by the laser light L2 without using the laser light L1
  • FIG. B) and 10 (C) show the state in which the scribe line S is formed using the laser beam L1 and the laser beam L2.
  • the output of the laser oscillator 81 is constant, the output of the laser oscillator 61 is changed in three stages, and the internal altered layer N and the scribe line S are formed. The depth of the scribe line S relative to the output of was measured.
  • the measurement conditions are shown below, and the measurement results are shown in Table 1.
  • the ratio of mode 1 in which the inner deteriorated layer N is formed and mode 4 in which the inner deteriorated layer N is formed is the same, but the scribe line S can be formed deeper in mode 1 than in mode 4.
  • the laser beam L1 can form the scribe line S necessary for cleaving with lower energy and lower energy by forming the internal alteration layer N with the laser beam L1 in advance. It will be.
  • FIG. 1 is a front view showing an outline of a laser scribing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view taken along the line II of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the main components of the laser scribing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an optical system of a first laser beam unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing an optical system of a second laser light unit.
  • FIG. 6 is a diagram showing a planned cutting line of a glass plate.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a flow of laser scribing operation by the laser scribing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a main part of the laser scribing method according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of a glass plate on which an inner deteriorated layer, a scribe line, and an in-glass marking are formed.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the present invention.
  • Second laser beam unit (scribing line forming means)

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Abstract

【課題】レーザ割断基板を得るためのスクライブ線を、比較的小さい超硬工具押し付け力またはレーザエネルギーで被割断基板に形成できるようにする。 【解決手段】被割断基板Ｋを割断する割断工程に先立ち、被割断基板Ｋの割断予定線Ｊに沿ってスクライブ線Ｓを形成するスクライブ方法において、まず、第１レーザ光Ｌ１を被割断基板Ｋの割断予定線Ｊに沿って相対移動させることにより被割断基板Ｋの内部に被割断基板Ｋの割断予定線Ｊに沿う内部変質層Ｎを形成し、次いで、被割断基板Ｋの表面に被割断基板Ｋの割断予定線Ｊに沿うスクライブ線Ｓを形成する。スクライブ線Ｓの形成に先立ち、第１レーザ光Ｌ１により内部変質層Ｎを被割断基板Ｋの内部に予め形成しておくと、内部変質層Ｎを予め形成しない場合と比較して、被割断基板Ｋを割断可能とするのに十分な深さのスクライブ線Ｓを、より低いエネルギーで形成することができる。

Description

スクライブ方法、スクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断し た割断基板
技術分野
[0001] 本発明は、スクライブ方法、スクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断 した割断基板に関する。より詳しくは、ガラス板、セラミックス板、ウェハー等の脆性材 料 (被割断基板)を割断するにあたり、割断工程に先立ち、脆性材料の割断予定線 に沿ってスクライブ線を形成する方法、装置及びこれらを用いて割断した割断基板に 関する。
背景技術
[0002] スクライブ方法は、脆性材料を割断するにあたり、割断工程に先立ち、脆性材料の 割断予定線に沿って連続した微小な亀裂、つまりスクライブ線を形成する方法である 。スクライブ方法の代表的なものとして、ダイヤモンド刃等の超硬工具を脆性材料に 対して押し付けながら割断予定線に沿って相対移動させるメカ-カルスクライブ法（ 例えば特許文献 1、 2)と、脆性材料の割断予定線に沿ってレーザ光を相対移動させ ると共にこれに追随して冷却剤を噴射するレーザスクライブ法 (例えば特許文献 3、 4 )とがある。
特許文献 1 :特開平 6— 102480
特許文献 2：特開平 11― 322355
特許文献 3：再公表特許 WO2003Z008352
特許文献 4：特開 2003— 117921
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] メカ-カルスクライブ法では、超硬工具を脆性材料に対して押し付けながら相対移 動させるため、切り屑や微細な破片などが発生するという問題がある。この押し付け 力を小さくすることで、切り屑や微細な破片などの発生を少なくできるが、あまり小さく するとスクライブ線が浅くなつてしまい、割断工程時に割断できなくなってしまう。そこ で、小さな押し付け力でも、十分な深さのスクライブ線が形成できる方法が望まれて いる。
[0004] 一方、レーザスクライブ法では、切り屑や微細な破片などの発生はな 、が、スクライ ブ時に用いるレーザ光は、次の理由により、できるだけ小さいエネルギーであることが 望まれている。すなわち、このような基板割断技術では、生産性の良さが重要であり、 そのための手段の一つとして、スクライブ線の形成速度の向上が挙げられる。例えば ガラス板 Kに対するレーザ光の相対速度を速くすることで、スクライブ線の形成速度 の向上を実現できる。ここで、単位面積当たりに加わるレーザ光のエネルギーは、レ 一ザ光の相対速度に反比例するため、相対速度をあまり速くすると、割断予定線が 受けるレーザ光のエネルギーが小さくなり、割断工程時に完全に割断されないことが ある力 である。したがって、レーザ光の相対速度を速くする場合には、それに伴って レーザ光の出力を上げる必要がある。しかし、レーザ光の出力には限界があると共に 、高出力での連続使用はレーザ発振器の寿命を縮める要因となる。
[0005] このように、メカ-カルスクライブ法にぉ 、ては、小さ 、押し付け力でも十分に割断 可能となるスクライブ線を形成できることが望まれ、レーザスクライブ法にぉ 、ては、 小さいレーザエネルギーでも割断可能となるスクライブ線を形成できることが望まれて いる。
[0006] 本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、割断基板を得るためのスクラ イブ線を、比較的小さ!、超硬工具押し付け力またはレーザエネルギーで被割断基板 に形成することができるスクライブ方法及びスクライブ装置を提供することを目的とす る。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するために、本発明のスクライブ方法は、被割断基板 Kを割断する 割断工程に先立ち、被割断基板 Kの割断予定^ Jに沿ってスクライブ線 Sを形成する スクライブ方法において、まず、第 1レーザ光 L1を被割断基板 Kの割断予定^ Jに沿 つて相対移動させることにより被割断基板 Kの内部に被割断基板 Kの割断予定^ Jに 沿う内部変質層 Nを形成し、次いで、被割断基板 Kの表面に被割断基板 Kの割断予 定謝に沿うスクライブ線 Sを形成することを特徴とする。 [0008] また、本発明のスクライブ装置 1は、被割断基板 Kを割断する割断工程に先立ち、 被割断基板 Kの割断予定^ Jに沿ってスクライブ線 Sを形成するスクライブ装置 1にお いて、第 1レーザ光 L1を被割断基板 Kの割断予定^ Jに沿って相対移動させることに より被割断基板 Kの内部に被割断基板 Kの割断予定^ Jに沿う内部変質層 Nを形成 する内部変質層形成手段 8, 4と、被割断基板 Kの表面に被割断基板 Kの割断予定 謝に沿うスクライブ線 Sを形成するスクライブ線形成手段 6, 7, 4とを備えることを特 徴とする。
[0009] 本発明によると、まず、第 1レーザ光 L1により被割断基板 Kの内部に割断予定線 J に沿う内部変質層 Nを形成し、次いで、被割断基板 Kの表面に割断予定^ Jに沿うス クライブ線 Sを形成する。スクライブ線 Sと内部変質層 Nとは同一垂直平面内で略平 行となる。このようにスクライブ線 Sの形成に先立ち、第 1レーザ光 L1により内部変質 層 Nを被割断基板 Kの内部に予め形成しておくと、内部変質層 Nを予め形成しない 場合と比較して、被割断基板 Kを割断可能とするのに十分な深さのスクライブ線 Sを 、より低いエネルギーで形成することができる。つまり、メカ-カルスクライブ法におい ては、割断基板を得るためのスクライブ線 Sを、比較的小さい超硬工具押し付け力で 被割断基板 Kに形成することができる。また、レーザスクライブ法においては、割断基 板を得るためのスクライブ線 Sを、比較的小さ ヽレーザエネルギーで被割断基板 Kに 形成することができる。
[0010] 第 1レーザ光 L1として、被割断基板 Kを透過する発振波長のレーザ光を用いること が好ましい。具体的には、発振波長力 OOnm〜550nm、望ましくは 523〜532nm 付近のグリーンレーザを用いることが好ま ヽが、被割断基板 Kを透過する波長特性 を示すレーザ光であればよい。本発明で言う「内部変質層」は、亀裂や割れなどのク ラック層、周囲の材料を押し広げる力が働く層、変質層の周囲と屈折率が異なる層な どを意味する。
[0011] また、被割断基板 Kに対し第 2レーザ光 L2を被割断基板 Kの割断予定^ Jに沿つ て相対移動させることにより、被割断基板 Kの割断予定謝に沿うスクライブ線 Sを形 成することで、レーザスクライブ法に適用することができる。この場合、第 2レーザ光 L 2は被割断基板 Kを透過しない発振波長のレーザ光が好ましい。また、被割断基板 Kは脆性材料であることが好まし 、。
[0012] 被割断基板 Κが透明ガラス板である場合、第 1レーザ光 L1を走査することにより透 明ガラス板 Κの内部にマーキングを行うことも可能である。マーキングとは、マーキン グ加工で光の屈折率の異なる領域を作ることを意味する。
[0013] 被割断基板 Κが可視光線に対して不透明な基板である場合でも、この基板が特定 の波長に対して当該波長を透過する物質力 構成されているのであれば、該波長の 第 1レーザ光光 L 1を走査することにより、被割断基板 Κの内部にマーキングを行うこ とも可能である。
[0014] 例えば、被割断基板がシリコンウェハーである場合、近赤外線の波長を持つ第 1レ 一ザ光 L 1を走査することにより、被割断基板 Κの内部にマーキングを行うことも可能 である
[0015] 内部にマーキングが施された基板は、割断後のトレーサビリティを実施することが可 能となる。
[0016] なお、本発明で言う「透明」は、無色透明及び有色透明のどちらも含み、特定の波 長を吸収しな ヽことを意味する。
[0017] つまり、基板が可視光線に対して不透明であっても、特定の波長に対して当該波長 を透過する物質カゝら構成されているのであれば、透明とみなす。
[0018] また、透過には、完全透過だけでなく一部透過も含み、透過量の多い少ないに関 わらず特定の波長が一部吸収される場合も含めて、透過とみなす。
[0019] マーキングの識別手段は、人が目視で確認することだけでなぐカメラなどの光学 的認識手段を含み、可視領域だけでなく紫外'赤外などの非可視領域の認識手段も 含む。
発明の効果
[0020] 本発明によると、割断基板を得るためのスクライブ線を、比較的小さ!ヽ超硬工具押 し付け力またはレーザエネルギーで被割断基板に形成することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下に、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明す る。
[0022] 図 1は本発明に係るレーザスクライブ装置の概略を示す正面図、図 2は図 1の I I 線矢示図、図 3は本発明に係るレーザスクライブ装置の構成要部を示す斜視図、図 4 は第 1レーザ光ユニットの光学系を示す図、図 5は第 2レーザ光ユニットの光学系を 示す図である。各図において、レーザスクライブ装置の据え付け面を基準とした固定 座標系を直交 X, Y軸で表し、テーブルを基準とした移動座標系を直交 X, y軸で表 す。また X, y軸に直交する z軸の軸回り方向を Θで表す。
[0023] 図 1, 2, 3に示すように、本発明に係るレーザスクライブ装置 1は、基台 2、テーブル 3、テーブル駆動装置 4、基板位置決め装置 5、初期亀裂形成機構 10、第 1レーザ光 ユニット 8、第 2レーザ光ユニット 6、冷却ユニット 7及び制御装置 9などを備える。
[0024] 基台 2は、レーザスクライブ装置 1の各構成要素を取り付けるための基本となるフレ ーム体であり、床面等の据え付け面 Gに固設される。
[0025] テーブル 3は、平面視が方形を呈する載置面 31を備える。載置面 31は、十分な平 面度を有するように加工されると共に、置かれたガラス板 Kを真空吸着するための多 数の吸着穴を備える。なお、対象となるガラス板 Kは透明ガラスであるものとする。載 置面 31における四辺のうち互いに隣り合う二辺に沿った部分には、それぞれ長尺状 の規制部材 321x, 321yが取り付けられる。二本の規制部材 321x, 321yは、載置 面 31に対するレーザ光 L 1 , L2の相対移動方向 Yに対し選択的に直交可能となるよ うに、平面視が互!ヽに直交するように取り付けられる。
[0026] テーブル駆動装置 4は、テーブル 3の下方に取り付けられ、 X方向駆動部 41と y方 向駆動部 42と Θ方向駆動部 43とを備える。 X方向駆動部 41は、テーブル 3を X方向 に直線駆動可能なリニアモータまたはボールねじ式直動機構などにより実現される。 y方向駆動部 42は、テーブル 3を y方向に直線駆動可能なリニアモータまたはボール ねじ式直動機構などにより実現される。 Θ方向駆動部 43は、テーブル 3を Θ方向に 回転駆動可能なサーボモータ式回転機構などにより実現される。
[0027] 基板位置決め装置 5は、載置面 31の四つの頂点のうち規制部材 321x, 321yを含 まない頂点側に配設される。そして、ガラス板 Kの 2辺 c, dにそれぞれ押し当て可能 な押し当て部材 51と、押し当て部材 51を対角線方向 D1に駆動するエアシリンダ 52 とを備える。
[0028] 初期亀裂形成機構 10は、上下駆動可能とされた回転刃 11を備え、テーブル 3に載 置保持されたガラス板 Kにおける割断予定^ Jの始¾[3に極微少な初期亀裂 Cを形 成可能に構成される。
[0029] 第 1レーザ光ユニット 8は、テーブル 3の上方において基台 2に懸架支持され、図 4 に示すように、レーザ発振器 81と照射光学系 82とを備える。レーザ発振器 81として、 使用時の発振波長が 523〜532nmのグリーンレーザを用いることができる。また、使 用時の発振波長が 780nm付近のフェムト秒レーザを用いてもよい。他に、発振波長 力 S351〜355nm付近の紫外レーザ、発振波長が 1047〜1064nm付近の赤外レー ザなども使用できる。赤外レーザとして例示できるのは、 YLFレーザや YAGレーザ や YV04レーザや Ybレーザなどである。グリーンレーザには赤外レーザの第 2高調 波成分を使用するものが例示できる。紫外レーザとしては、赤外レーザの第 3高調波 成分を使用するものが例示できる。
[0030] 上記レーザ以外のガス励起レーザなども使用可能であり、被割断基板が表示器な どに用いられるガラスである場合、概ね 340ηπ！〜 2700nmの波長に対して透過率が 80%以上であるから透過もしくは部分透過とみなせ、本発明の第 1レーザ光 L1とし て使用可能である。被割断基板がガラス以外の場合、その材料に対して透過もしくは 部分透過する波長のレーザ光を適宜選定することが可能である。レーザ光の発振形 態としては、連続発振可能な CWレーザ、断続的に発振可能なパルスレーザが例示 できる。パルスレーザとしてミリ秒、ナノ秒、ピコ秒、フェムト秒など発振時間で表現可 能であるが、内部変質層 Nを形成するためであればどの様なものを使用してもよ 、。 また、瞬時的に大きなエネルギーを照射可能な Qスィッチ方式も使用できる。
[0031] 照射光学系 82は、シャッター 86、偏向ミラー 83a, 83b、一対のガルバノミラー 84a , 84b及び f 0レンズ 85を備える。シャッター 86は、レーザ発振器 81の光軸上に制御 信号により開閉自在に配設される。偏向ミラー 83aは、レーザ発振器 81から出射した レーザ光 L1の光軸上にその反射面を偏角させて配設される。偏向ミラー 83bは、そ の反射面を偏向ミラー 83aの反射面に対向させて偏向ミラー 83aの垂直下方に配設 される。一対のガルバノミラー 84a, 84bは、それぞれ駆動モータの駆動軸に取り付 けられ駆動軸の回動に伴って各反射面の角度を可変に構成され、偏向ミラー 83bで 反射したレーザ光 L1を f Θレンズ 85に導くように配置される。 f Θレンズ 85は、ガルバ ノミラー 84bで反射したレーザ光 L1を、載置面 31に置いたガラス板 Kの内部に結像 可能に配設される。
[0032] 第 2レーザ光ユニット 6は、レーザ光 L1に追随するように、ガラス板 Kに対するレー ザ光 L1の相対移動時の進行方向 Y2を基準に f Θレンズ 85の後方位置で基台 2に 懸架支持される。そして、図 5に示すように、レーザ発振器 61と照射光学系 62とを備 える。レーザ発振器 61として、使用時の発振波長が 8 m〜 12 mの炭酸ガスレー ザが例示できる。被割断基板が表示器などに用いられるガラスである場合、概ね 3 m以上の波長の光に対して吸収特性を示し、 8 m〜 12 mの波長のレーザ光は 主として材料表面で吸収される。被割断基板がガラス以外の場合、その材料に対し て吸収する波長のレーザ光を適宜選定することが可能である。
[0033] 照射光学系 62は、シャッター 65、偏向ミラー 63a, 63b, 63c、集光レンズ 64a及び エキスパンドレンズ 64bを備える。シャッター 65は、レーザ発振器 61の光軸上に制御 信号により開閉自在に配設される。偏向ミラー 63aは、レーザ発振器 61から出射した レーザ光 L2の光軸上にその反射面を偏角させて配設される。偏向ミラー 63bは、そ の反射面を偏向ミラー 63aの反射面に対向させて偏向ミラー 63aの垂直下方に配設 される。偏向ミラー 63cは、その反射面を偏向ミラー 63bの反射面に対向させて偏向 ミラー 63bの水平方向に配設される。集光レンズ 64aは、偏向ミラー 63cで反射したレ 一ザ光 L2を集光するように配設される。エキスパンドレンズ 64bは、集光レンズ 64a 力も出たレーザ光 L2を、載置面 31に置いたガラス板 K上に適宜成形して照射可能 に配設される。
[0034] 図 1に戻って、冷却装置 7は、冷却剤噴射管 71と開閉バルブ 72と冷却剤貯蔵部 73 とを備える。冷却剤噴射管 71は、レーザ光 L2に追随するように、ガラス板 Kに対する レーザ光 L2の相対移動時の進行方向 Y2を基準にエキスパンドレンズ 64bの後方部 に設けられる。開閉バルブ 72は、冷却剤噴射管 71と冷却剤貯蔵部 73との間に設け られ、制御信号により開閉自在に構成される。冷却剤貯蔵部 73は、純水、液体窒素 、または液体ヘリウム等の冷却剤（ミスト） Mを貯蔵するタンクである。 [0035] 制御装置 9は、レーザスクライブ装置 1におけるレーザスクライブ動作の開始命令等 の諸命令や諸条件を入力するための入力部を備える。そして、入力された命令また は条件に応じてテーブル駆動装置 4、基板位置決め装置 5、初期亀裂形成機構 10、 第 1レーザ光ユニット 8、第 2レーザ光ユニット 6及び冷却ユニット 7等の各機器を所定 のシーケンスにより制御することでレーザスクライブ装置 1を機能動作させる。
[0036] 次に、以上のように構成されたレーザスクライブ装置 1の動作について説明する。図 6はガラス板の割断予定線を示す図、図 7は本発明に係るレーザスクライブ装置によ るレーザスクライブ動作の流れを示すフローチャート、図 8は本発明に係るレーザスク ライブ法の要部を説明するための図、図 9は内部変質層、スクライブ線及びガラス内 マーキングを形成したガラス板の平面図である。
[0037] 図 6に示すように、ガラス板 Kには、互いに平行な 2本の割断予定^ Jl, J2、及びこ れらの割断予定謝 1, J2に直行する 1本の割断予定謝 3があるものとして説明する。 また、初期状態におけるテーブル 3の X軸、 y軸は、それぞれ据え付け面の X軸、 Y軸 に一致しており、レーザ発振器 61, 81は共にオン、シャッター 65, 86は共に閉じて いるものとして説明する。
[0038] まず、作業者はガラス板 Kを手で持ってきて、その割断予定^ J1が y軸に沿うように 載置面 31に置く。なお、ガラス板 Kを載置面 31上に置く操作をロボットに行わせるよ うにしてもよい (ステップ 100)。続いて、作業者はこのガラス板 Kに対するレーザスク ライブ動作の開始命令を、制御装置 9の入力部力も入力する (ステップ 110)。これに より基板位置決め装置 5はエアシリンダ 52を伸延させ、押当て部材 51をガラス板 Kの 辺 c, dに押し当ててガラス板 Kを対角線方向 D1に押し込む。その結果、ガラス板 K は対角線方向 D1に移動し、辺 a, bがそれぞれ規制板 321x, 321yに当接したところ で停止 Lf立置決めがなされる。ガラス板 Kが位置決めされると、載置面 31の吸着穴 に真空圧が作用し、ガラス板 Kを載置面 31上に吸着保持する (ステップ 120)。
[0039] 続 、て、 X方向駆動部 41及び y方向駆動部 42は、テーブル 3を駆動して割断予定 謝 1のスクライブ開始位置に移動させる。スクライブ開始位置とは、ガラス板 Kの割断 予
1の始 sが回転刃 11の下方手前に来る位置である (ステップ 130)。この状 態で初期亀裂形成機構 10は回転刃 31を降下させて、その刃先が基板 Kの表面より も低くなる位置に配置する。続いて、 y方向駆動部 42は、テーブル 3を yl (Yl)方向 に所定の速度で駆動する (ステップ 135)。
[0040] テーブル 3が yl方向に走行することにより、回転刃 11が基板 Kにおける割断予定 謝の始¾[3に衝突する。その直後に初期亀裂形成機構 10は回転刃 11を上昇させ る。これにより、割断予定^ Jの始¾[3に所定深さ及び長さの極微少な初期亀裂じが 形成される。なお、初期亀裂 Cの形成は、回転刃 11でなくレーザ光により行うことも可 能である。
[0041] 続いて、シャッター 86が開き、レーザ発振器 81から出射したレーザ光 L1は、偏向ミ ラー 83a, 83bの順にそれらの各反射面で反射して進行方向を 90度ずつ変えて進 み、ガノレノ ノミラー 84a, 84bで反射して、 f Θレンズ 85へ導力れる。このとき、ガノレノ ノミラー 84a, 84bはそれぞれの駆動モータにより回動することなく所定位置で停止状 態とされる (ステップ 140)。
[0042] ガラス板 Kに対するレーザ光 L1の相対的な移動により、レーザ光 L1は、ガラス板 K の内部に始端 NSを起点として、割断予定^ J1に沿って Y方向に連続した変質層か らなる内部変質層 Nを形成していく。
[0043] シャッター 86に続いてシャッター 65が開き、レーザ発振器 61から出射したレーザ 光 L2は、偏向ミラー 63a, 63b, 63cの順にそれらの各反射面で反射して進行方向 を 90度ずつ変えて進む。偏向ミラー 63cで反射したレーザ光 L2は、集光レンズ 64a を介してエキスパンドレンズ 64bに導かれる。レーザ光 L2はエキスパンドレンズ 64b により、ガラス板 K上に適宜成形されて照射される (ステップ 145)。
[0044] シャッター 65の開動作に続いて開閉バルブ 72が開き、冷却剤噴射管 71は、冷却 剤貯蔵部 73から導かれた冷却剤 Mを噴出する (ステップ 150)。ガラス板 Kに対する レーザ光 L2及び冷却剤 Mの相対的な移動により、始端 JSを起点として、レーザ光 L 2は割断予定^ Jを急激に加熱し局所的に熱膨張させて圧縮応力を生じさせ、冷却 剤 Mはその直後に加熱部分を急激に冷却することで局所的に収縮させて引張応力 を生じさせる。これにより、初期亀裂 Cを亀裂進展の開始点として、ガラス板 Kの表面 に、ガラス板 Kの割断予定謝に沿う微小クラックを連続成長させてスクライブ線 Sを形 成していく。
[0045] ステップ 135からステップ 150の動作を、図 8を参照して具体的に説明する。まず、 レーザ光 L1によりガラス板 Kの内部に割断予定^ Jに沿う内部変質層 Nを形成し、次 V、で、レーザ光 L2によりガラス板 Kの表面に割断予定^ Jに沿うスクライブ線 Sを形成 する。スクライブ線 Sと内部変質層 Nとは同一垂直平面内で略平行となる。このように レーザ光 L2によるスクライブ線 Sの形成に先立ち、レーザ光 L1により内部変質層 N をガラス板 Kの内部に予め形成しておくと、レーザ光 L2は、内部変質層 Nを予め形 成しな 、場合と比較して、ガラス板 Kを割断可能とするのに十分な深さのスクライブ線 Sを、より低いエネルギーで形成することができる。その裏付けとなる実施例について は後述する。
[0046] ガラス板 Kが終 ®Eに到達して内部変質層 N及びスクライブ線 Sの形成が終ると (ス テツプ 160でイエス）、シャッター 86、シャッター 65及び開閉バルブ 72が閉じ、レー ザ光 L1の照射、レーザ光 L2の照射及び冷却剤 Mの噴出が停止する (ステップ 170) 。そして、 y方向駆動部 42は、テーブル 3を y2 (Y2)方向に駆動し元の位置に戻す（ ステップ 180)。
[0047] 続いて、 X方向駆動部 41は、テーブル 3を XI方向に駆動することで (ステップ 210) 、割断予定謝 2のスクライブ開始位置に移動させ、その後、割断予定謝 1に沿う内 部変質層 N及びスクライブ線 Sの形成時と同様な要領で、割断予定^ J2に沿う内部 変質層及びスクライブ線を形成する (ステップ 130〜ステップ 180)。
[0048] 割断予定^ J2に沿う内部変質層及びスクライブ線の形成が終ると、 0方向駆動部 4 3は、テーブル 3を Θ方向に 90度回転駆動する (ステップ 220)。その後、割断予定 謝 1, J2に沿う内部変質層及びスクライブ線の形成時と同様な要領で、割断予定謝 3に沿う内部変質層及びスクライブ線を形成する (ステップ 130〜ステップ 180)。な お、割断予定^ J3に沿う内部変質層及びスクライブ線の形成時は、割断予定^ Jl, J 2に沿う内部変質層及びスクライブ線の形成時とは異なり、ステップ 135において X方 向駆動部 41がテーブル 3を駆動して Y1方向に移動させる。
[0049] 続いて、内部変質層 N及びスクライブ線 Sを形成したガラス板 Kに対し、内部マーキ ング処理を行う（ステップ 230)。内部マーキング処理は次のようにして行う。まず、テ 一ブル駆動装置 4は、ガラス板 Kにおけるマーキング予定位置が第 1レーザユニット 8 における f Θレンズ 85の下方に来るようにテーブル 3を移動させる。続いて、シャツタ 一 86を開くと共に、マーキングすべき文字 20に応じた動作でガルバノミラー 84a, 84 bを駆動しレーザ光 L1を走査することでガラス板 Kの内部に文字 20をマーキングす る。なお、内部マーキング処理を内部変質層 N及びスクライブ線 Sの形成前に行うよう にしてもよい。
[0050] 内部マーキング処理が不要な装置の場合は、偏向ミラー 83bやガルバノミラー 84a , 84bを省略でき、偏向ミラー 83aで反射したレーザ光を直接 f Θレンズ 85に入射さ せることも可能（図示せず)である。この場合、偏向ミラー 83bの位置を適宜配置し直 すことは言うまでもない。
[0051] 以上のようにして内部変質層 N、スクライブ線 S及びガラス内マーキング 20を形成し たガラス板 K (図 9参照）に対し、手または専用の加圧器を用いて機械的な応力、例 えばスクライブ線 Sの回りの曲げモーメントをカ卩えて割断予定^ Jを境に割断する。 実施例
[0052] 以下、本発明を実施例及び比較例により更に説明する。図 10は本発明の実施例 を説明するための図であり、図 10 (A)はレーザ光 L1を用いないでレーザ光 L2のみ でスクライブ線 Sを形成している状態を示し、図 10 (B) , 10 (C)はレーザ光 L1及びレ 一ザ光 L2を用いてスクライブ線 Sを形成して 、る状態を示す。
[0053] 〔実施例 1〕
上述の実施の形態で記述したレーザスクライブ装置 1を用い、レーザ発振器 81の 出力は一定とし、レーザ発振器 61の出力を 3段階に変えて、内部変質層 N及びスク ライブ線 Sを形成し、それぞれの出力に対するスクライブ線 Sの深さを測定した。測定 条件を以下に示し、測定結果を表 1に示す。
[0054] 測定条件：
(1)ガラス板 K
製品名：コーユング株式会社製 1737 板厚: 0.7mm 材質;無アルカリガラス 形態:素ガラス
(2)内部変質層形成用のレーザ発振器 81 発振波長： 527nm 設定エネルギー： 0. 5mjZパルス
(3)スクライブ線形成用のレーザ発振器 61
発振波長： 10.6 /z m
(4)テープノレ 3の走行速度： 400mm/s
[表 1]
Figure imgf000014_0001
[0056] 〔比較例 1〕
上述の実施の形態で記述したレーザスクライブ装置 1を用いて、レーザ光 L1を照 射しないことにより内部変質層 Nは形成せずに、スクライブ線 Sのみを形成し、その深 さを測定した。測定結果を表 2に示す。
[0057] [表 2]
Figure imgf000014_0002
[0058] 〔考察〕
内部変質層 Nを形成したモード 1と、内部変質層 Nを形成しな力つたモード 4とを比 較すると、スクライブ線 Sを形成するためのレーザ発振器 61の出力は同じであるが、 モード 1の方がモード 4よりも深いスクライブ線 Sを形成することができた。このことは言 い方を変えれば、レーザ光 L1により内部変質層 Nを予め形成することにより、レーザ 光 L2はより低 、エネルギーで、割断に必要なスクライブ線 Sを形成することができる、 ということになる。
[0059] 以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は 、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない 。例示した機構ゃ部材については適宜省略や追加が可能である。本発明の範囲は、 特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範 囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
図面の簡単な説明
[0060] [図 1]本発明に係るレーザスクライブ装置の概略を示す正面図である。
[図 2]図 1の I I線矢示図である。
[図 3]本発明に係るレーザスクライブ装置の構成要部を示す斜視図である。
[図 4]第 1レーザ光ユニットの光学系を示す図である。
[図 5]第 2レーザ光ユニットの光学系を示す図である。
[図 6]ガラス板の割断予定線を示す図である。
[図 7]本発明に係るレーザスクライブ装置によるレーザスクライブ動作の流れを示すフ ローチャートである。
[図 8]本発明に係るレーザスクライブ方法の要部を説明するための図である。
[図 9]内部変質層、スクライブ線及びガラス内マーキングを形成したガラス板の平面図 である。
[図 10]本発明の実施例を説明するための図である。
符号の説明
[0061] 1 レーザスクライブ装置 (スクライブ装置）
4 テーブル駆動装置 (スクライブ線形成手段、内部変質層形成手段）
6 第 2レーザ光ユニット (スクライブ線形成手段）
7 冷却ユニット (スクライブ線形成手段） 8 第 1レーザ光ユニット（内部変質層形成手段)
84 ガルバノミラー (第 1レーザ光走査手段）
J 割断予定線
K ガラス板 (被割断基板）
L1 レーザ光 (第 1レーザ光）
L2 レーザ光 (第 2レーザ光）
N 内部変質層
S スクライブ線

Claims

請求の範囲
[1] 被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板の割断予定線に沿ってス クライブ線を形成するスクライブ方法において、まず、第 1レーザ光を被割断基板の 割断予定線に沿って相対移動させることにより被割断基板の内部に被割断基板の割 断予定線に沿う内部変質層を形成し、次いで、被割断基板の表面に被割断基板の 割断予定線に沿うスクライブ線を形成することを特徴とするスクライブ方法。
[2] 被割断基板に対し第 2レーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対移動さ せることにより、被割断基板の割断予定線に沿うスクライブ線を形成する請求項 1に 記載のスクライブ方法。
[3] 第 1レーザ光として、被割断基板を透過する発振波長のレーザ光を用いる請求項 1 または請求項 2に記載のスクライブ方法。
[4] 第 2レーザ光として、被割断基板を透過しな 、発振波長のレーザ光を用いる請求項
2または請求項 3に記載のスクライブ方法。
[5] 第 2レーザ光の照射出力が、第 1レーザ光を使用しない場合の照射出力よりも小さ
Vヽ請求項 2から請求項 4の 、ずれかに記載のスクライブ方法。
[6] 被割断基板が脆性材料である請求項 1から請求項 5の 、ずれかに記載のスクライ ブ方法。
[7] 被割断基板が透明ガラス板である請求項 1から請求項 6の 、ずれかに記載のスクラ イブ方法。
[8] 第 1レーザ光を走査することにより被割断基板の内部にマーキングを行う請求項 1 力 請求項 7のいずれかに記載のスクライブ方法。
[9] 被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板の割断予定線に沿ってス クライブ線を形成するスクライブ装置にぉ ヽて、第 1レーザ光を被割断基板の割断予 定線に沿って相対移動させることにより被割断基板の内部に被割断基板の割断予定 線に沿う内部変質層を形成する内部変質層形成手段と、被割断基板の表面に被割 断基板の割断予定線に沿うスクライブ線を形成するスクライブ線形成手段とを備える ことを特徴とするスクライブ装置。
[10] スクライブ線形成手段は、被割断基板に対し第 2レーザ光を被割断基板の割断予 定線に沿って相対移動させることにより、被割断基板の割断予定線に沿うスクライブ 線を形成する構成とした請求項 9に記載のスクライブ装置。
[11] 第 1レーザ光として、被割断基板を透過する発振波長のレーザ光を用いる請求項 9 または請求項 10に記載のスクライブ装置。
[12] 第 2レーザ光として、被割断基板を透過しない発振波長のレーザ光を用いる請求項
10または請求項 11に記載のスクライブ方法。
[13] 第 2レーザ光の照射出力が、第 1レーザ光を使用しない場合の照射出力よりも小さ い請求項 10から請求項 12のいずれかに記載のスクライブ装置。
[14] 被割断基板が脆性材料である請求項 9から請求項 13の 、ずれか〖こ記載のスクライ ブ装置。
[15] 被割断基板が透明ガラス板である請求項 9から請求項 14の 、ずれかに記載のスク ライブ装置。
[16] 内部変質層形成手段は、第 1レーザ光を走査することにより被割断基板の内部に マーキングを行う第 1レーザ光走査手段を備える請求項 9から請求項 15のいずれか に記載のスクライブ装置。
[17] 請求項 1から請求項 8の 、ずれかに記載のスクライブ方法を用いてスクライブした被 割断基板 Kを割断して得られた割断基板。
[18] 請求項 9から請求項 16のいずれかに記載のスクライブ装置を用いてスクライブした 被割断基板 Kを割断して得られた割断基板。
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