[发明专利]脆性材料基板的断开方法及断开装置

说明书

本发明提供脆性材料基板的断开方法及断开装置，其中利用了使激光束产生像差并聚焦后的像差激光束以及断开用激光束。使包括脉冲激光束的突发脉冲的激光束(L1)透过用于产生像差的像差生成透镜(4c)，生成为像差激光束(L2)，沿脆性材料基板(W)的预定断开线(S)扫描该像差激光束(L2)而形成改性层，沿该改性层照射断开用激光束(L3)，并跟随该照射对该断开用激光束(L3)的照射点(P)的前进方向前方侧进行冷却，从而沿预定断开线(S)将脆性材料基板(W)断开。

技术领域

本发明涉及采用了断开用激光束的玻璃等脆性材料基板的断开方法及断开装置。

背景技术

在现有技术中已经开始利用对基板照射具有透过性(透明)的脉冲激光束来形成内部改性层的、被称为“隐形切割”的激光加工技术(参照专利文献1)。在该激光加工技术中，通过聚焦于要断开的区域的基板内部来照射脉冲激光束进行改性，并沿着路线(预定断开线)连续地进行上述动作，从而形成改性层。然后，通过沿着强度降低了的改性层施加外力而进行断开。

此外，近年来，脉冲宽度(脉冲持续时间)为纳秒(ns)、皮秒(ps)的断开用激光束的研究以及开发得到发展，其结果，也开始利用如下的激光加工技术：其中，照射作为将各个脉冲分割后的突发脉冲序列(突发脉冲光(バーストパルス光))进行振荡的、被称为“突发模式(Burst Mode)”的断开用激光束来进行基板的内部改性(参照专利文献2)。

即、通过采用对基板具有透过性的波长的激光，调整为其脉冲激光束的重复频率、脉冲宽度适合于加工的断开用激光束，并使聚光点对准基板内部来进行照射，从而可以在不产生消融的情况下形成改性层。在该激光加工技术中，并不是直接照射具有调整后的脉冲宽度的断开用激光束，而是使各个脉冲在被分割为多个(例如2～10个)细微脉冲宽度构成的突发脉冲光(突发脉冲序列)的状态下进行振荡、照射。

例如，通过脉冲光生成单元，以脉冲光能量10μJ生成重复频率100kHz(以10μ秒(μs)周期生成脉冲)、且脉冲宽度200ns的断开用激光束时，通过突发脉冲光形成单元，使该断开用激光束在被分割为细微脉冲宽度为1ns的十个突发脉冲光(突发脉冲序列)的状态下振荡。在这种情况下，突发脉冲光的峰值功率理论上平均为(10μJ/10个)/1ns＝1kW，但既可以使各突发脉冲光的峰值功率相互等同，也可以使其相互不同(例如，使各突发脉冲光的峰值功率依次变大、依次变小等)。

于是，使相对于硅基板具有透过性的波长(例如1064nm)的、适合于改性的脉冲宽度的突发激光束作为由这样的多个细微脉冲宽度构成的突发脉冲光来进行振荡，通过聚光器使突发脉冲光的聚光点对准基板的厚度方向中央部，作为“突发模式”在硅基板上进行照射。由此，公开了可以抑制向被加工物中与激光入射面相反的一面侧泄露的光对相反面造成损伤，并可以抑制对于预先形成于该相反面上的器件的损伤。

此外，作为利用断开用激光束的突发脉冲序列(突发脉冲光)来裂开基板的加工方法，在其它的文献中，公开了在基板内形成“丝”来进行加工的激光加工技术。即、在专利文献3(特别是0035、0039栏)中公开了如下技术：对基板照射通过物镜而被聚焦的聚焦激光束，在基板内形成长度为数百微米或数毫米的、被称为“激光丝”(下面，简称为“丝”)的、积蓄了激光能量的狭而长的通道，使基板并进，呈直线状或曲线状地移动丝，从而刻划丝轨迹来进行加工。在该文献中，作为能够适用该加工方法的基板材料，记载有玻璃、半导体、透明陶瓷、聚合物、透明导体、宽带隙玻璃、水晶、结晶石英、钻石以及蓝宝石。

此外，在专利文献4中公开了将上述专利文献3中记载的“激光丝”进一步在空间上扩大而在空间上形成长的同质的丝的改良方法。

根据该文献，公开了通过“会聚透镜”使专利文献3中由超高速脉冲激光束的突发脉冲构成的入射激光束在基板内部聚焦，从而可以在基板内部形成数百微米左右的丝。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3408805号公报