[发明专利]激光加工装置及激光加工方法

说明书

技术领域

本发明关于利用激光照射的脆性材料基板加工装置及加工方法，特别是关于以因激光照射导致的加热与其后立刻的冷却对基板给予热应力以使裂痕产生的激光加工装置及激光加工方法。

在此所谓脆性材料基板是指玻璃基板、烧结材料的陶瓷、单结晶硅、半导体晶圆、蓝宝石基板、陶瓷基板等。

背景技术

若使用对玻璃基板等脆性材料基板照射激光束，扫描形成于基板上的光束点并以直线状加热，再在加热后立刻吹送冷媒以冷却的激光划线加工，与由刀轮等进行的机械加工相比可减少切屑的产生，且可使端面强度提高。

因此，激光划线加工在以平面显示器为首必须分断加工玻璃基板等的各种制造过程被采用。

一般而言，在激光划线加工是设定将欲加工的假想线(称为加工预定线)。且在为加工预定线的始端的基板端以刀轮等形成初期龟裂(触发)，从在始端形成的初期龟裂的位置沿加工预定线扫描由激光束的照射产生的光束点。之后，对光束点刚通过的加工预定线吹送冷媒以进行冷却。此时，基于在加工预定线附近发生的温度分布(深度方向的温度分布或前后方向的温度分布)产生应力梯度的结果形成有限深度的裂痕(称为划线)或到达基板的背面而将基板完全分断的裂痕(称为全切线)(参考专利文献1、专利文献2、专利文献3)。

欲以激光加工使裂痕沿加工预定线高精度形成必须在加工预定线上使大热应力发生，必须沿加工预定线形成陡峭的温度梯度。又，选择可形成尽可能深的有限深度的裂痕(划线)的加工条件或可形成确实完全分断的裂痕(全切线)虽利于进行激光加工，但因此必须以加热后的冷却形成尽可能大的温度梯度。然而，以时至今日一般冷却方法即在非接触状态下吹送气体(亦可使含有液体)的方法冷却可能不充分。

针对此点，使大温度梯度发生的冷却方法有在光束点通过后使冷却构件机械式接触基板面的方法被揭示。

例如，有使冷媒循环的冷却管接触基板以冷却的方法被揭示(参考专利文献4)。

又，有使滚轮状的冷却构件(固体)或球状的冷却构件(固体)或棒状的冷却构件(固体)的前端为低温并接触基板表面以冷却的方法被揭示(专利文献5)。

此外，亦有使由在常温下蒸气压比水高的溶剂等构成的挥发性液体浸透由海绵、毡等素材构成的冷却构件，借由使此冷却构件(海绵等)接触基板涂布挥发性液体，利用挥发性液体蒸发时的气化热冷却(参考专利文献5)。

〔专利文献1〕日本特开2001-130921号公报

〔专利文献2〕日本特开2006-256944号公报

〔专利文献3〕WO 2003/008352号公报

〔专利文献4〕日本特开2002-100590号公报

〔专利文献5〕日本特开2002-362933号公报

发明内容

如上述接触冷却管或滚轮状的冷却构件或接触使挥发液体浸透的海绵、毡等冷却构件，借由将固体物质机械式接触基板进行冷却可沿加工预定线高效率冷却，可沿加工预定线高精度且确实形成裂痕。

然而，在冷却管或滚轮状的冷却构件是使用能将接触面冷却至低温的热传导率较高的金属(铜、铝)。若此种冷却构件在机械式接触基板的状态下移动，会因摩擦而有金属粉残留于基板上，基板会被污染。特别是若在冷却构件的接触面因任何原因而产生小伤痕，金属粉会更容易从伤痕的部分产生。又，由于伤痕部分的摩擦系数较高，故基板易因接触此部分而损伤。

另外，在使用使挥发性液体浸透的海绵、毡等冷却构件时，虽不会产生金属粉或摩擦导致的伤痕的问题，但会有海绵或毡的一部分剥落而附着于基板之虞。又，若污垢附着于海绵或毡，会使污垢附着于之后接触的基板。

针对此点，本发明以提供在激光划线加工中的加热后的冷却使用在使固体的冷却构件机械式接触机板时无从冷却构件本身产生金属粉的问题或在冷却构件附着的污垢附着于其他基板的问题，又，摩擦导致的伤痕的发生亦不会产生的冷却方法的激光加工装置及激光加工方法为目的。

为解决上述课题而为的本发明的脆性材料基板用的激光加工装置是借由改良不得不具备机械式接触基板的固体材料做为冷却构件的性质而成。

亦即，本发明的激光加工装置是脆性材料基板用的激光加工装置，具备在脆性材料基板形成借由照射激光束进行局部加热的光束点的激光照射机构、形成局部冷却前述基板的冷却区域的基板冷却机构，并进而具备沿在前述基板设定的加工预定线以光束点后冷却区域的顺序相对移动前述光束点及前述冷却区域的扫描机构。此外，基板冷却机构是使用将常温下为气体或液体的冷媒材料冷却而固体化的固相冷媒做为冷媒使用，并具备使前述固相冷媒接触前述基板的接触机构。