[发明专利]利用超短脉冲激光束的基板切割装置及其切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用了超短脉冲激光束的基板切割装置及其切割方法，更详细地说，涉及可多样地调节具有飞秒(Femto Second，FS)～皮秒(PicoSecond，PS)脉冲的超短脉冲激光束的焦点位置、能以简单的工序无裂纹及无损伤地迅速且高精度地切割在各种显示器中使用的基板的、利用了超短脉冲激光束的基板切割装置及其切割方法。

背景技术

最近，随着信息通信技术的高速化、集成化、轻量化，而加速了具有非常快的信息处理能力的信息处理装置的开发，由此，具有显示操作者可识别的被高速处理后的信息的界面功能的信息显示装置(以下，称为“显示器装置”)的技术开发在产业界占有重要的比重。

通常的CRT(Cathode Ray Tube：阴极射线管)是整个20世纪一直使用的显示器装置，不过从20世纪末开始至21世纪，已无法满足更为重要的便携用显示器装置，或在满足针对大型化、高分辨率、小体积等的要求方面存在瓶颈。

因此，当前的现实是，脱离现有的CRT(Cathode Ray Tube)方式的LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、PDP(Plasma Display Panel：等离子体显示器)、TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)等多种方式的显示器装置被广泛使用，OLED(Organic Light Emitting Device：有机发光器件)、OEP(Organic Electroluminescence Panel：有机电致发光面板)也已经进入了具体实现阶段。

这样的显示器装置必须能够使用利用光的视觉信号，所以必然含有透明的材质，在通常的情况下使用玻璃。

例如，在LCD(Liquid Crystal Display)的情况下，在透明的两块玻璃基板之间注入了液晶后，将注入液晶的透明基板分割为非常细微的区域，并对各个区域利用电场来调节液晶的排列，经由液晶的排列使从发光体发出的光通过或将其遮挡，或者调节光量，在光通过了透明基板后，一边通过RGB像素，一边将光过滤为各指定的颜色，这样能够以镶嵌形式来视觉地显示信息。

另外，在PDP(Plasma Display Panel)的情况下，在两个透明基板内排列可产生CCP(Charge-Coupled Plasma，电荷耦合等离子体)的非常细微的单元，电气地调节各单元，仅在希望的部分产生等离子体，这样附着于前方玻璃的背面的发光体吸收在等离子体产生时发出的紫外线区域的光，并以切换为可视光线的光来传送的方式来进行信息显示。

用于这样的显示器装置的基板主要使用具有规定强度的玻璃基板，不过最近的倾向是运用首先在尺寸非常大的玻璃母基板上同时形成多个显示器装置，然后切出希望的尺寸来最终完成的技术，该技术被判断为在经济上以及时间上是有利的，因此开始暂露头角。

在上述切割分离过程中使用最早、最广泛的是金刚石切割刀具技术。根据利用金刚石的方法可分为以下两种方式：即采用高速旋转的金刚石刀片在基板上形成切割用槽并切削的切片(dicing)方式；或者通过由金刚石构成的划线轮(scribing wheel)在基板上形成切割用槽，并在基板的厚度方向上形成裂纹的划线方式。

但该情况下存在如下的缺点，即由于切割过程相当于整个制作工序的最后，所以如果在切割中产生了向与目标方向不同的方向的切割、裂纹或损伤，则损失非常大。

像这样与目标不同的损伤的原因有多种，但常见的是由于在施加金刚石刀具等的机械力进行切割时，切割面不平滑，应力集中在未被精细切割的部分。

即，在利用尖锐的刀片施加机械力来划出切割线时，由于玻璃是非晶质材料，所以深度方向以及广度方向上必然都形成有未留下一定形状轨迹的非常不规则的形状的槽，当对其施加压力时，当然会产生切割方向与希望的方向不同的情况，由于细微断片或破片而产生部分损伤。

另外，金刚石刀片或划线轮使用高价的材料且寿命短，因此制造成本上升的问题也被指为缺点。

为了弥补这样的缺点，最近开发使用了照射激光来进行切割的方式。使用的激光例如是二氧化碳激光、Nd：YAG激光等虽然根据希望加工的材料特性有稍许不同，但基本的动作原理均为如下所述的原理。

图1是概括地表示现有技术的利用激光的基板切割装置的图。