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JP2006248075A - Method and apparatus for working substrate using laser beam - Google Patents

Method and apparatus for working substrate using laser beam Download PDF

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JP2006248075A
JP2006248075A JP2005068846A JP2005068846A JP2006248075A JP 2006248075 A JP2006248075 A JP 2006248075A JP 2005068846 A JP2005068846 A JP 2005068846A JP 2005068846 A JP2005068846 A JP 2005068846A JP 2006248075 A JP2006248075 A JP 2006248075A
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JP
Japan
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substrate
laser light
line
laser beam
reciprocated
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Application number
JP2005068846A
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Japanese (ja)
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Shigehiro Umetsu
茂裕 梅津
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Tohoku Pioneer Corp
Original Assignee
Tohoku Pioneer Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • B23K26/364Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for working a substrate which can demonstrate stable substrate-parting performance by using laser beams without leaving micro cracks, cutting powder, etc. , in a parting place. <P>SOLUTION: A laser beam generating means 11 generating laser beams and an optical means 15 forming a focus S by converging the laser beams 12 from the means 11 are provided. The focus position of the laser beams is reciprocated in the thickness direction (Z-Z' direction) of the substrate 17 and simultaneously moved along a parting schedule line (X direction) of the substrate. A channel (scribe line) 17a is formed along the parting schedule line by the heat energy of the laser beams. By the reciprocation in the Z-Z' direction of the focus S, the channel 17a can be formed to a deeper position from the surface of the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、例えばガラス基板などの被加工基板に対して、その分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工方法および加工装置に関する。   According to the present invention, for example, a substrate to be processed is formed by irradiating a substrate to be processed such as a glass substrate with a laser beam along a surface of a line to be cut, thereby dividing the substrate or forming a cutting groove in the substrate. The present invention relates to a processing method and a processing apparatus.

例えば液晶表示装置や、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示パネルにおいては、その量産性を高めるために、大判のガラス基板に対して複数枚分のパネルに対応させたITOによる配線やTFTなどの半導体素子をそれぞれ形成するようにしている。そして、その後において各表示パネル対応させて前記ガラス基板を分断させるいわゆる多数個取りの手段が採用されている。   For example, in liquid crystal display devices and organic EL (electroluminescence) display panels, semiconductor elements such as wiring and TFTs made of ITO corresponding to a plurality of panels on a large glass substrate are used in order to increase mass productivity. Each is formed. Then, a so-called multi-cavity means for dividing the glass substrate in correspondence with each display panel is employed.

前記したように大判のガラス基板を分断して、個々の表示パネルを得ようとする一つの手段として、円盤状のダイヤモンドカッターを用いて前記基板上にスクライブラインを形成し、このスクライブラインに沿って外力を加えることで、個々に分断させる手段が採用され得る。   As described above, a scribe line is formed on the substrate using a disk-shaped diamond cutter as one means for dividing the large glass substrate to obtain individual display panels, and along the scribe line. By applying external force, it is possible to adopt a means for individually dividing.

図1はその様子を模式的に示すものであり、図1(A)における符号1は矢印a方向に回転する円盤状のダイヤモンドカッターを示しており、このカッター1は被加工基板としてのガラス基板2における分断予定ラインに沿って矢印b方向に移動される。これによりガラス基板2の表面は前記ダイヤモンドカッター1によって線状に切削され、これによりガラス基板2の分断予定ラインにスクライブライン2aが形成される。そして、図1(B)に示すようにスクライブライン2aを境にして矢印c方向に外力を加えることで、前記基板を分断して個々の表示パネルを得ることができる。   FIG. 1 schematically shows such a state. Reference numeral 1 in FIG. 1 (A) denotes a disk-shaped diamond cutter that rotates in the direction of arrow a, and this cutter 1 is a glass substrate as a substrate to be processed. 2 is moved in the direction of the arrow b along the planned dividing line. As a result, the surface of the glass substrate 2 is cut into a linear shape by the diamond cutter 1, whereby a scribe line 2 a is formed on the planned cutting line of the glass substrate 2. Then, as shown in FIG. 1B, by applying an external force in the direction of arrow c with the scribe line 2a as a boundary, the substrate can be divided to obtain individual display panels.

また、被加工基板としてのガラス基板を分断する他の一つの手段として、レーザ光を利用するものが提案されている。図2はその例を模式的に示したものであり、レーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段としてのレンズ3が備えられ、前記光学手段を矢印d方向に移動させることで、ガラス基板2の表面の分断予定ラインにスクライブライン2aを形成させる。そして、図1(B)に示した例と同様にスクライブライン2aを境にして矢印c方向に外力を加えることで、前記基板を分断して個々の表示パネルを得るようになされる。   Further, as another means for dividing a glass substrate as a substrate to be processed, a method using laser light has been proposed. FIG. 2 schematically shows an example thereof, which is provided with a lens 3 as an optical means for condensing laser light to form a focal point. By moving the optical means in the direction of arrow d, glass is provided. A scribe line 2 a is formed on the planned cutting line on the surface of the substrate 2. Then, as in the example shown in FIG. 1B, by applying an external force in the direction of arrow c with the scribe line 2a as a boundary, the substrate is divided to obtain individual display panels.

なお、図2に示したレーザ光を利用する場合においては、よりハイパワーなレーザ光を採用することで、レーザ光による溶融切削作用を促進させて分断予定ラインに沿って即座に基板を分断させる手段も考えられる。   In the case of using the laser beam shown in FIG. 2, by adopting a higher-power laser beam, the melt cutting action by the laser beam is promoted, and the substrate is immediately divided along the division line. Means are also conceivable.

さらに、被加工基板としてのガラス基板を分断する他の一つの手段として、レーザ光と冷却媒体とを併用するものも提案されている。図3はその例を模式的に示したものであり、同じくレーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段としてのレンズ3が備えられ、前記光学手段を矢印d方向に移動させることで、ガラス基板2の表面の分断予定ラインに沿って基板の一部をレーザ光によって加熱する。   Further, as another means for dividing a glass substrate as a substrate to be processed, a method using a laser beam and a cooling medium in combination has been proposed. FIG. 3 schematically shows an example thereof, which is also provided with a lens 3 as optical means for condensing laser light to form a focal point, and by moving the optical means in the direction of arrow d, A part of the substrate is heated by a laser beam along a predetermined dividing line on the surface of the glass substrate 2.

その直後において前記加熱部分に対して、例えば水などの冷却媒体を矢印eで示すように吐出させることで、前記加熱分に熱歪応力によるクラックを発生させて、前記基板を分断させることができる。   Immediately after that, by discharging a cooling medium such as water to the heated portion as indicated by an arrow e, the substrate can be divided by generating a crack due to thermal strain stress in the heated portion. .

前記したように例えばガラス基板を対象として、図1〜図3に説明したような態様にしたがって基板を分断させる手段については、次に示す特許文献1および特許文献2などに開示されている。
特開2002−346995号公報 特開2004−042423号公報
As described above, for example, for a glass substrate, the means for dividing the substrate according to the embodiment described in FIGS. 1 to 3 is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 shown below.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-346995 JP 2004-042423 A

ところで、図1に示したようなダイヤモンドカッター1を用いるガラス基板の分断手段によると、カッター1によって切削された切削溝(スクライブライン2a)部分にマイクロクラック(微小な欠け)が発生しやすく、また切削に伴うガラス粉が発生し、これがガラス基板に付着するという問題が発生する。またダイヤモンドカッター1に寿命があるために、これを定期的に交換して調整を行う必要があるというメンテナンス上の問題も発生する。   By the way, according to the glass substrate dividing means using the diamond cutter 1 as shown in FIG. 1, microcracks (minute chips) are likely to occur in the cut grooves (scribe lines 2a) cut by the cutter 1, There arises a problem that glass powder is generated by cutting and adheres to the glass substrate. Further, since the diamond cutter 1 has a lifetime, there is a problem in maintenance that it is necessary to periodically exchange and adjust the diamond cutter 1.

さらにダイヤモンドカッター1を用いる場合においては、スクライブライン2aは一般的に直線状に形成せざるを得ず、自由な曲線をもって基板を分断させることが不可能である。また、スクライブラインの形成後における分断(ブレイク)工程において、基板の分断端面に無数の傷が残されるという問題点も抱えている。   Further, when the diamond cutter 1 is used, the scribe line 2a generally has to be formed linearly, and it is impossible to divide the substrate with a free curve. In addition, there is a problem that innumerable scratches are left on the dividing end surface of the substrate in the dividing (breaking) process after the scribe line is formed.

一方、図2に示したようにレーザ光を用いたガラス基板の分断手段によると、前記したような幾つかの問題点は解消することができるが、スクライブラインの形成後における分断(ブレイク)工程において、基板の分断端面に無数の傷が残されるという問題点は同様に残される。またスクライブライン2aにおける溝の深さを深くするためにレーザ光のパワーを上昇させた場合には、溝の両側部分等にマイクロクラックが発生するという問題を有している。   On the other hand, according to the glass substrate dividing means using laser light as shown in FIG. 2, the above-mentioned several problems can be solved, but the dividing (breaking) process after the scribe line is formed. However, the problem that innumerable scratches are left on the cut end face of the substrate is similarly left. Further, when the power of the laser beam is increased in order to increase the depth of the groove in the scribe line 2a, there is a problem that microcracks are generated at both side portions of the groove.

さらに、図2に示したガラス基板の分断手段において、ハイパワーなレーザ光を用いて前記レーザ光による溶融切削作用を促進させて、分断予定ラインに沿って即座に基板を分断させるようにした場合においては、ハイパワーなレーザ光の影響を受けて、切断部の周辺に熱的な影響を与え、ガラス基板面にすでに形成されたTFTなどにストレスを与えるという問題が発生し得る。   Further, in the glass substrate dividing means shown in FIG. 2, when the high-power laser beam is used to promote the melt cutting action by the laser beam, the substrate is immediately divided along the planned dividing line. In this case, under the influence of high-power laser light, there may be a problem that the periphery of the cut portion is thermally affected and stress is applied to TFTs already formed on the glass substrate surface.

また、図3に示したようにレーザ光と冷却媒体との併用による熱歪応力による基板の分断手段においては、冷却機構が必要となるため装置が複雑化する。また、レーザ光の焦点位置と冷却機構の位置関係で、分断方向が決定されるため、分断のための往復動作や斜め方向の分断加工が困難となる。しかもレーザ光による熱投与と冷却度合いとのバランス調整が難しく、熱歪応力による分断性能が不安定であるといった問題点を抱えている。   Further, as shown in FIG. 3, the substrate dividing means due to the thermal strain stress by the combined use of the laser beam and the cooling medium requires a cooling mechanism, which complicates the apparatus. Further, since the dividing direction is determined by the positional relationship between the focal position of the laser beam and the cooling mechanism, it is difficult to perform a reciprocating operation for dividing or an oblique dividing process. In addition, it is difficult to adjust the balance between heat administration by laser light and the degree of cooling, and there is a problem that the cutting performance due to thermal strain stress is unstable.

この発明は前記したような従来の問題点に着目してなされたものであり、分断箇所にマイクロクラックやガラス粉等を残すことなく、レーザ光を用いて安定した基板の分断性能もしくは分断用の溝を形成することができる基板の加工方法および加工装置を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made paying attention to the conventional problems as described above, and does not leave a microcrack or glass powder at the parting position, and can be used for stable parting performance of the substrate or by using laser light. It is an object of the present invention to provide a substrate processing method and a processing apparatus capable of forming a groove.

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる基板の加工方法における好ましい第1の態様は、請求項1に記載のとおり、被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工方法であって、前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させる点に特徴を有する。   A preferred first aspect of the substrate processing method according to the present invention made to solve the above-described problems is that, as described in claim 1, the laser beam is irradiated along the surface of the line to be cut of the substrate to be processed. Thus, there is provided a substrate processing method for dividing the substrate or forming a dividing groove in the substrate, wherein the focal position of the laser beam is relatively reciprocated in the thickness direction of the substrate. The method is characterized in that the substrate is relatively moved along a planned dividing line of the substrate.

また、この発明にかかる基板の加工方法における好ましい第2の態様は、請求項3に記載のとおり、被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工方法であって、前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させる点に特徴を有する。   Moreover, the 2nd preferable aspect in the processing method of the board | substrate concerning this invention is a parting | dividing said board | substrate by irradiating a laser beam along the surface of the parting plan line of a to-be-processed substrate as described in Claim 3. Alternatively, a substrate processing method for forming a dividing groove on the substrate, wherein the focal position of the laser beam is relatively moved along a division line of the substrate, and at the same time in the surface direction of the substrate. It is characterized in that it is reciprocated relatively in a direction orthogonal to the planned dividing line.

さらに、この発明にかかる基板の加工方法における好ましい第3の態様は、請求項5に記載のとおり、被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工方法であって、前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させ、同時に前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させる点に特徴を有する。   Furthermore, a preferable third aspect of the substrate processing method according to the present invention is that, as described in claim 5, the substrate is divided by irradiating a laser beam along the surface of the line to be divided of the substrate to be processed. Alternatively, a substrate processing method for forming a dividing groove in the substrate, wherein the focal position of the laser light is reciprocated relatively in the plate thickness direction of the substrate, and at the same time in the surface direction of the substrate. The present invention is characterized in that it is relatively reciprocated in a direction perpendicular to the planned dividing line, and at the same time, is relatively moved along the planned dividing line of the substrate.

一方、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる基板の加工装置における好ましい第1の形態は、請求項9に記載のとおり、被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工装置であって、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段からのレーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段とが備えられ、前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させるように構成したことを特徴とする。   On the other hand, a first preferred embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, is the laser beam along the surface of the line to be cut of the substrate to be processed as described in claim 9. Is a substrate processing apparatus that divides the substrate or forms a groove for dividing in the substrate, a laser light generating means for generating laser light, and a laser light from the laser light generating means. Optical means for focusing to form a focal point, and relatively moving the focal position of the laser beam reciprocally in the thickness direction of the substrate, and at the same time, relatively moving along the planned dividing line of the substrate It is characterized by being configured.

また、この発明にかかる基板の加工装置における好ましい第2の形態は、請求項11に記載のとおり、被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工装置であって、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段からのレーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段とが備えられ、前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させるように構成したことを特徴とする。   According to a second preferred embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention, the substrate is divided by irradiating a laser beam along the surface of the line to be divided of the substrate to be processed as defined in claim 11. Alternatively, a substrate processing apparatus for forming a dividing groove in the substrate, wherein the laser light generating means for generating laser light and the optical means for forming a focal point by condensing the laser light from the laser light generating means The focal position of the laser beam is relatively moved along the planned division line of the substrate, and at the same time, is relatively reciprocated in the direction of the surface of the substrate and perpendicular to the planned division line. It is configured as described above.

さらに、この発明にかかる基板の加工装置における好ましい第3の形態は、請求項13に記載のとおり、被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工装置であって、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段からのレーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段とが備えられ、前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させ、同時に前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させるように構成したことを特徴とする。   Furthermore, in a preferred third embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention, as set forth in claim 13, the substrate is divided by irradiating a laser beam along the surface of the line to be divided of the substrate to be processed. Alternatively, a substrate processing apparatus for forming a dividing groove in the substrate, wherein the laser light generating means for generating laser light and the optical means for forming a focal point by condensing the laser light from the laser light generating means The focal position of the laser beam is relatively reciprocated in the plate thickness direction of the substrate, and at the same time, the laser beam is reciprocated relatively in the surface direction of the substrate and in a direction orthogonal to the planned dividing line. And at the same time, the substrate is relatively moved along the planned dividing line of the substrate.

以下、この発明にかかる前記した基板の加工方法を実現する加工装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図4(A)はその第1の実施の形態を模式的に示したものであり、符号11はレーザ光発生手段としてのレーザ発振器を示している。このレーザ発振器11は、例えば20kHz〜50KHzのパルス発振によるレーザ光12を生成し、例えばCO2 レーザ、YAGレーザなどの被加工基板を構成する素材の吸収波長に対応したものが選択される。そして、このレーザ光は光学手段15を構成するベントミラー13を介して垂直下方に光路が折り曲げられ、前記レーザ光12を集光して焦点Sを形成するレンズ14に入射されるように構成されている。 Hereinafter, a processing apparatus for realizing the above-described substrate processing method according to the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. FIG. 4A schematically shows the first embodiment, and reference numeral 11 indicates a laser oscillator as laser light generating means. The laser oscillator 11 generates laser light 12 by pulse oscillation of 20 kHz to 50 KHz, for example, and is selected to correspond to the absorption wavelength of the material constituting the substrate to be processed such as CO 2 laser or YAG laser. The laser beam is configured such that its optical path is bent vertically downward through a vent mirror 13 constituting the optical means 15, and the laser beam 12 is collected and incident on a lens 14 that forms a focal point S. ing.

一方、前記光学手段15の直下には被加工基板の搭載テーブル16が配置されており、このテーブル16上には、被加工基板としてのガラス基板17が載置されている。なお、図に示すガラス基板17は説明の便宜上、基板の分断予定ラインに沿って破断した状態で示している。そして、ベントミラー13およびレンズ14を含む前記光学手段15は、前記レーザ光の焦点Sの位置を基板17の分断予定ラインであるX方向に沿って移動されると共に、前記レンズ14を基板17の板厚方向(Z−Z′方向)に往復移動させる動作が実行されるように構成されている。   On the other hand, a processing substrate mounting table 16 is disposed immediately below the optical means 15, and a glass substrate 17 as a processing substrate is placed on the table 16. In addition, the glass substrate 17 shown to a figure is shown in the state fractured | ruptured along the dividing line of a board | substrate for convenience of explanation. The optical means 15 including the bent mirror 13 and the lens 14 is moved along the X direction, which is the planned dividing line of the substrate 17, while moving the lens 14 on the substrate 17. An operation of reciprocating in the thickness direction (Z-Z ′ direction) is performed.

この場合、被加工基板がガラス基板であり、前記したように20kHz〜50KHzのパルス発振のレーザ光を利用することで、10〜100パルス数の投射により深さ数十ミクロンの凹み(スクライブライン)を、ガラス基板上に形成させることが可能である。そして、焦点Sを板厚方向(Z−Z′方向)に往復移動させる動作は、好ましくは前記パルス発振周波数の1/10〜/100程度に設定される。   In this case, the substrate to be processed is a glass substrate, and as described above, by using a pulsed laser beam of 20 kHz to 50 KHz, a dent (scribe line) having a depth of several tens of microns by projection of 10 to 100 pulses. Can be formed on a glass substrate. The operation of reciprocating the focal point S in the plate thickness direction (Z-Z ′ direction) is preferably set to about 1/10 to / 100 of the pulse oscillation frequency.

図4(B)は、図4(A)に示す構成によって加工されるガラス基板17の一部を拡大して示した模式図である。レーザ光の焦点Sの位置は前記したとおり基板17の分断予定ラインであるX方向に移動すると同時に、基板17の板厚方向、すなわちZ−Z′方向に往復移動するように動作するので、前記分断予定ラインにはレーザ光の熱エネルギーによって基板を分断するための溝17aが形成される。しかも前記溝17aは、前記焦点SのZ−Z′方向への往復移動により、基板表面からより深い位置まで形成させることができる。   FIG. 4B is a schematic diagram showing an enlarged part of the glass substrate 17 processed by the configuration shown in FIG. As described above, the position of the focal point S of the laser beam moves in the X direction, which is a line to be divided of the substrate 17, and simultaneously operates so as to reciprocate in the plate thickness direction of the substrate 17, that is, the ZZ ′ direction. A groove 17a for dividing the substrate by the thermal energy of the laser light is formed in the planned dividing line. Moreover, the groove 17a can be formed from the substrate surface to a deeper position by reciprocating the focal point S in the ZZ ′ direction.

前記した作用を伴うスクライブラインの形成手段によると、比較的パワーの小さなレーザ光を利用しつつ、より深い位置まで分断用の溝17aを形成させることができるので、前記溝17aの側壁部分にマイクロクラック等を残す度合いを低減させることができる。また前記溝17aの形成後における基板の分断(ブレイク)工程において、分断予定ライン以外の部分に亀裂を入れるような不良の発生率を確実に低減させることができると共に、基板の分断端面に無数の傷を残す度合いも低減させることができる。   According to the scribe line forming means having the above-described action, the dividing groove 17a can be formed to a deeper position while using a laser beam having a relatively low power. The degree of leaving cracks and the like can be reduced. In addition, in the process of dividing (breaking) the substrate after the formation of the groove 17a, it is possible to reliably reduce the incidence of defects that cause cracks in parts other than the line to be divided, and innumerable to the dividing end surface of the substrate. The degree of leaving scratches can also be reduced.

なお、以上の説明においては、基板の分断予定ラインに沿って分断用の溝を形成し、その後において基板を分断させる工程を実行することを前提としているが、図4に示した装置によると、レーザ光の焦点Sの板厚方向(Z−Z′方向)への往復移動のストロークをより増大させることで、被加工基板を即座に分断させることもできる。   The above description is based on the premise that a groove for cutting is formed along the planned cutting line of the substrate and then the substrate is cut. According to the apparatus shown in FIG. By further increasing the stroke of the reciprocating movement of the focal point S of the laser beam in the plate thickness direction (Z-Z ′ direction), the substrate to be processed can be immediately divided.

また、図4に示した実施の形態においては、ベントミラー13およびレンズ14を含む光学手段15がX方向に移動すると共に、前記レンズ14がZ方向に移動するように構成されているが、これは前記光学手段15を固定状態として、被加工基板を搭載するテーブル16がXおよびZ方向に移動するように構成しても同様の作用効果を得ることができる。   In the embodiment shown in FIG. 4, the optical means 15 including the vent mirror 13 and the lens 14 is moved in the X direction, and the lens 14 is moved in the Z direction. Even if the optical means 15 is fixed and the table 16 on which the substrate to be processed is mounted is moved in the X and Z directions, the same effect can be obtained.

次に図5は、この発明にかかる第2の実施の形態を模式的に示したものである。なお、図5においては図4に示した各部と同一の機能を果たす部分は同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。この図5に示す実施の形態においては、ベントミラー13およびレンズ14を含む光学手段15が基板の分断予定ラインに沿って移動されると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に往復移動するように構成されている。   Next, FIG. 5 schematically shows a second embodiment according to the present invention. In FIG. 5, parts that perform the same functions as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and therefore detailed description thereof is omitted. In the embodiment shown in FIG. 5, the optical means 15 including the vent mirror 13 and the lens 14 is moved along the planned dividing line of the substrate, and at the same time, in the surface direction of the substrate and orthogonal to the planned dividing line. It is comprised so that it may reciprocate in the direction to do.

すなわち、図5(A)に示すようにベントミラー13およびレンズ14を含む前記光学手段15は、前記レーザ光の焦点Sの位置を基板17の分断予定ラインであるX方向に沿って移動させると共に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向(Y−Y′方向)に往復移動させる動作が実行される。   That is, as shown in FIG. 5A, the optical means 15 including the vent mirror 13 and the lens 14 moves the position of the focal point S of the laser light along the X direction that is a planned dividing line of the substrate 17. Then, an operation of reciprocating in the surface direction of the substrate and in a direction (YY ′ direction) perpendicular to the planned dividing line is performed.

図5(B)は、前記した焦点Sの移動動作を説明するものであり、これは被加工基板であるガラス基板17を分断予定ライン(X方向)に沿って上面より見た拡大図で示している。前記したようにレーザ光の焦点Sの位置がX方向に移動すると同時に、Y−Y′方向に往復移動する動作が繰り返されるので、分断予定ラインにはレーザ光の熱エネルギーによって基板を分断するための溝17aが徐々に深くなるように加工される。   FIG. 5B illustrates the movement operation of the focal point S described above, and this is shown in an enlarged view of the glass substrate 17 as the substrate to be processed, as viewed from above along the line to be cut (X direction). ing. As described above, the operation of reciprocating in the Y-Y 'direction is repeated at the same time as the position of the focal point S of the laser beam moves in the X direction, so that the substrate is divided by the thermal energy of the laser beam in the planned dividing line. The grooves 17a are processed so as to gradually become deeper.

前記した作用を伴うスクライブラインの形成手段においても、比較的パワーの小さなレーザ光を利用しつつ、より深い位置まで分断用の溝17aを形成させることができるので、図4に示した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。   In the scribe line forming means having the above-described action, the dividing groove 17a can be formed to a deeper position while using a laser beam having a relatively small power, so that the embodiment shown in FIG. The same effect can be obtained.

なお、図5に示した実施の形態においては、ベントミラー13およびレンズ14を含む光学手段15がXおよびY方向に移動するように構成されているが、これも前記光学手段15を固定状態として、被加工基板を搭載するテーブル16がXおよびY方向に移動するように構成しても同様の作用効果を得ることができる。   In the embodiment shown in FIG. 5, the optical means 15 including the bent mirror 13 and the lens 14 is configured to move in the X and Y directions. Even if the table 16 on which the substrate to be processed is mounted is configured to move in the X and Y directions, the same effect can be obtained.

なお、この発明にかかる基板の加工装置においては、先に説明した図4および図5に示したレーザ光の焦点移動動作を複合的に組み合わせた構成も好適に採用し得る。すなわち、ベントミラー13およびレンズ14を含む光学手段15は、図4に示したとおり、基板の分断予定ラインに沿ってX方向に移動される。   In the substrate processing apparatus according to the present invention, a configuration in which the laser beam focal point movement operations shown in FIGS. 4 and 5 described above are combined can be suitably employed. That is, the optical means 15 including the vent mirror 13 and the lens 14 is moved in the X direction along the planned dividing line of the substrate as shown in FIG.

この時、図4に示したようにレーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向(Z方向)に往復移動させると同時に、図5に示したように基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向(Y方向)に往復移動させる動作が伴われる。このような複合的な動作を実行させることによっても、基板を分断するための溝を効果的に形成させることが可能である。この場合においても、光学手段を固定状態とし、被加工基板を搭載するテーブルをX,Y,Z方向に移動させるように構成しても同様の作用効果を得ることができる。   At this time, as shown in FIG. 4, the focal position of the laser beam is reciprocated in the plate thickness direction (Z direction) of the substrate, and at the same time, in the plane direction of the substrate as shown in FIG. An operation of reciprocating in the direction perpendicular to the line (Y direction) is accompanied. By executing such a complex operation, a groove for dividing the substrate can be effectively formed. Even in this case, the same effect can be obtained even if the optical means is fixed and the table on which the substrate to be processed is mounted is moved in the X, Y, and Z directions.

以上の説明においては、被加工基板としてガラス基板を例にしているが、この発明にかかる前記した加工装置においては、ガラス基板の他に、セラミック基板、サファイア基板、半導体ウェーハなどの分断加工に好適に採用することができる。   In the above description, a glass substrate is taken as an example of a substrate to be processed. However, in the above-described processing apparatus according to the present invention, it is suitable for cutting a ceramic substrate, a sapphire substrate, a semiconductor wafer, etc. in addition to the glass substrate. Can be adopted.

ダイヤモンドカッターを用いた従来の基板の分断手段を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the conventional parting means of a board | substrate using a diamond cutter. レーザ光を用いた従来の基板の分断手段を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the conventional parting means of a board | substrate using a laser beam. レーザ光と冷却媒体を併用した熱歪応力による従来の基板の分断手段を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the conventional parting means of the board | substrate by the thermal strain stress which used a laser beam and a cooling medium together. この発明にかかる基板の加工装置における第1の実施の形態を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed 1st Embodiment in the processing apparatus of the board | substrate concerning this invention. 同じく第2の実施の形態を示した模式図である。It is the schematic diagram which similarly showed 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11 レーザ発振器(レーザ光発生手段)
12 レーザ光
13 ベントミラー
14 レンズ
15 光学手段
16 テーブル
17 被加工基板
17a 溝(スクライブライン)
S レーザ光の焦点
11 Laser oscillator (laser light generating means)
12 Laser light 13 Vent mirror 14 Lens 15 Optical means 16 Table 17 Substrate 17a Groove (scribe line)
S Focus of laser light

Claims (16)

被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工方法であって、
前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させることを特徴とする基板の加工方法。
A substrate processing method for dividing a substrate or forming a dividing groove in the substrate by irradiating a laser beam along a surface of a division planned line of the substrate to be processed,
A method of processing a substrate, wherein the focal position of the laser beam is reciprocated relatively in the plate thickness direction of the substrate, and at the same time, is relatively moved along a predetermined dividing line of the substrate.
前記レーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段を、前記基板の板厚方向に往復移動させると同時に、前記基板の分断予定ラインに沿って移動させることを特徴とする請求項1に記載された基板の加工方法。   2. The optical means for condensing the laser light to form a focal point is reciprocated in the thickness direction of the substrate and simultaneously moved along a planned dividing line of the substrate. Method of processed substrate. 被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工方法であって、
前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させることを特徴とする基板の加工方法。
A substrate processing method for dividing a substrate or forming a dividing groove in the substrate by irradiating a laser beam along a surface of a division planned line of the substrate to be processed,
The focal position of the laser beam is relatively moved along the planned dividing line of the substrate, and at the same time, is relatively reciprocated in the surface direction of the substrate and in a direction perpendicular to the planned dividing line. Substrate processing method.
前記レーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段を、前記基板の分断予定ラインに沿って移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に往復移動させることを特徴とする請求項3に記載された基板の加工方法。   The optical means for condensing the laser light to form a focal point is moved along the planned dividing line of the substrate, and at the same time, reciprocated in the surface direction of the substrate and in a direction orthogonal to the planned dividing line. The substrate processing method according to claim 3. 被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工方法であって、
前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させ、同時に前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させることを特徴とする基板の加工方法。
A substrate processing method for dividing a substrate or forming a dividing groove in the substrate by irradiating a laser beam along a surface of a division planned line of the substrate to be processed,
The focal position of the laser beam is relatively reciprocated in the thickness direction of the substrate, and at the same time, is relatively reciprocated in the surface direction of the substrate and in a direction orthogonal to the division line, and at the same time, the substrate A method for processing a substrate, wherein the substrate is relatively moved along a predetermined dividing line.
前記レーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段を、前記基板の板厚方向に往復移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に往復移動させ、同時に前記基板の分断予定ラインに沿って移動させることを特徴とする請求項5に記載された基板の加工方法。   The optical means for condensing the laser beam to form a focal point is reciprocated in the thickness direction of the substrate, and at the same time, reciprocated in the direction of the surface of the substrate and in the direction perpendicular to the division line, The substrate processing method according to claim 5, wherein the substrate is moved along a division line of the substrate. パルス発振のレーザ光を使用することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載された基板の加工方法。   7. The substrate processing method according to claim 1, wherein pulsed laser light is used. 前記基板が、ガラス基板、セラミック基板、サファイア基板、半導体ウェーハである請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載された基板の加工方法。   The substrate processing method according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate is a glass substrate, a ceramic substrate, a sapphire substrate, or a semiconductor wafer. 被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工装置であって、
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段からのレーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段とが備えられ、
前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させるように構成したことを特徴とする基板の加工装置。
A substrate processing apparatus that divides the substrate or forms a dividing groove in the substrate by irradiating a laser beam along the surface of the division line of the substrate to be processed,
Laser light generating means for generating laser light, and optical means for focusing the laser light from the laser light generating means to form a focal point,
An apparatus for processing a substrate, wherein the focal position of the laser beam is relatively reciprocated in the thickness direction of the substrate, and at the same time, is relatively moved along a predetermined dividing line of the substrate.
前記光学手段を前記基板の板厚方向に往復移動させると同時に、前記基板の分断予定ラインに沿って移動させるように構成したことを特徴とする請求項9に記載された基板の加工装置。   The substrate processing apparatus according to claim 9, wherein the optical unit is configured to reciprocate in the plate thickness direction of the substrate and at the same time to move along the planned dividing line of the substrate. 被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工装置であって、
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段からのレーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段とが備えられ、
前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させるように構成したことを特徴とする基板の加工装置。
A substrate processing apparatus that divides the substrate or forms a dividing groove in the substrate by irradiating a laser beam along the surface of the division line of the substrate to be processed,
Laser light generating means for generating laser light, and optical means for focusing the laser light from the laser light generating means to form a focal point,
The focal position of the laser beam is relatively moved along the planned dividing line of the substrate, and at the same time, is relatively reciprocated in the surface direction of the substrate and in a direction perpendicular to the planned dividing line. A substrate processing apparatus.
前記光学手段を前記基板の分断予定ラインに沿って移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に往復移動させるように構成したことを特徴とする請求項11に記載された基板の加工装置。   12. The optical device according to claim 11, wherein the optical means is moved along a planned dividing line of the substrate, and at the same time, is reciprocated in the surface direction of the substrate and in a direction perpendicular to the planned dividing line. The described substrate processing apparatus. 被加工基板の分断予定ラインの表面に沿ってレーザ光を照射することで、前記基板を分断もしくは前記基板に分断用の溝を形成する基板の加工装置であって、
レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段からのレーザ光を集光させて焦点を形成させる光学手段とが備えられ、
前記レーザ光の焦点位置を、前記基板の板厚方向に相対的に往復移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に相対的に往復移動させ、同時に前記基板の分断予定ラインに沿って相対移動させるように構成したことを特徴とする基板の加工装置。
A substrate processing apparatus that divides the substrate or forms a dividing groove in the substrate by irradiating a laser beam along the surface of the division line of the substrate to be processed,
Laser light generating means for generating laser light, and optical means for focusing the laser light from the laser light generating means to form a focal point,
The focal position of the laser beam is relatively reciprocated in the thickness direction of the substrate, and at the same time, is relatively reciprocated in the surface direction of the substrate and in a direction orthogonal to the division line, and at the same time, the substrate An apparatus for processing a substrate, wherein the substrate processing apparatus is configured to move relative to each other along a predetermined dividing line.
前記光学手段を前記基板の板厚方向に往復移動させると同時に、前記基板の面方向でなおかつ前記分断予定ラインに直交する方向に往復移動させ、同時に前記基板の分断予定ラインに沿って移動させるように構成したことを特徴とする請求項13に記載された基板の加工装置。   The optical means is reciprocated in the thickness direction of the substrate, and at the same time, reciprocated in the surface direction of the substrate and in a direction perpendicular to the planned dividing line, and simultaneously moved along the planned dividing line of the substrate. 14. The substrate processing apparatus according to claim 13, wherein the substrate processing apparatus is configured as follows. 前記レーザ光発生手段は、パルス発振によるレーザ光を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項9ないし請求項14のいずれか1項に記載された基板の加工装置。   The substrate processing apparatus according to claim 9, wherein the laser light generating unit is configured to generate laser light by pulse oscillation. 前記基板が、ガラス基板、セラミック基板、サファイア基板、半導体ウェーハである請求項9ないし請求項15のいずれか1項に記載された基板の加工装置。   The substrate processing apparatus according to any one of claims 9 to 15, wherein the substrate is a glass substrate, a ceramic substrate, a sapphire substrate, or a semiconductor wafer.
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