JP2020001080A - 基板のレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の端面においてレーザ加工できない領域を減らす。【解決手段】基板Ｗのレーザ加工方法は、端面同士が近接するように基板Ｗに対して第１ダミー基板Ｄ１を配置するダミー基板配置ステップと、基板Ｗと第１ダミー基板Ｗの間に、基板Ｗ及び第１ダミー基板Ｗと屈折率が略等しい液体を配置する液体配置ステップと、第１ダミー基板Ｄ１、基板Ｗの順番で、平面方向に連続してレーザ光Ｌを照射することで、基板Ｗのダミー基板Ｄ１側の第１端面３１及び第１端面３１近傍を連続して加工するレーザ光照射ステップとを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、基板のレーザ加工方法に関する。

ガラス基板をスクライブ加工する方法として、レーザ加工が知られている。レーザ加工では、例えば、赤外線ピコ秒レーザが用いられている。この場合、レーザパルスによる内部加工を平面方向に断続的に行って複数のレーザフィラメントを形成することで、スクライブラインを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１に示す技術では、収束レーザビームは、基板内で自己収束を引き起こし、結果としてフィラメントを作り出すように選択されたエネルギー及びパルス持続時間を有するパルスで構成される。そして、複数のフィラメントによって、スクライブラインが形成される。

特表２０１３−５３６０８１号公報

基板の一方の端面から他方の端面までレーザ加工を行う場合、基板の端面では空気とガラスの屈折率が異なることに起因して、基板の端面においてレーザ光の集光点が端面の外側と内側で一致しないことがある。この場合、基板の端面付近を十分に加工できないという問題がある。
図５を用いて、従来の技術をさらに具体的に説明する。図５は、従来の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図である。この場合、レーザ光Ｌ１は基板Ｗの第１端面３１において集光点が一致していない。そのため、第１端面３１において十分にレーザ加工をすることができない領域Ｎができる。

本発明の目的は、基板の端面においてレーザ加工できない領域を減らすことにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係る基板のレーザ加工方法は、下記のステップを備えている。
◎端面同士が近接するように、基板に対してダミー基板を配置するダミー基板配置ステップ
◎ダミー基板、基板の順番で又は基板、ダミー基板の順番で、平面方向に連続してレーザ光を照射することで、基板のダミー基板側の端面及び端面近傍を連続して加工するレーザ光照射ステップ
この方法では、基板をレーザ加工するときに、レーザ光は基板とダミー基板の間を連続して平面方向に移動する。したがって、基板の端面において、レーザ光の集光点が一致する。その結果、基板の端面において所望のレーザ加工が実現される。

基板のレーザ加工方法は、下記のステップをさらに備えていてもよい。
◎基板とダミー基板の間に、基板及びダミー基板と屈折率が略等しい液体を配置する液体配置ステップ
この方法では、レーザ光が基板とダミー基板の間を移動するときに、基板の端面において集光点の一致度が高くなる。その結果、基板の端面においても所望のレーザ加工が実現される。

本発明に係る基板のレーザ加工方法では、基板の端面においてレーザ加工できない領域が減る。

第１実施形態のレーザ加工装置の模式図。 基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図。 基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図。 基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図。 従来の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図。

１．第１実施形態
（１）全体構成
図１を用いて、本発明の一実施形態によるガラス基板切断用のレーザ加工装置１の全体構成を説明する。図１は、第１実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
レーザ加工装置１は、基板Ｗをフルカット加工するための装置である。
基板Ｗは、例えば、ソーダガラスであり、厚みが例えば１．８ｍｍであり、１．１〜３ｍｍの範囲にある。

レーザ加工装置１は、レーザ装置３を備えている。レーザ装置３は、基板Ｗにレーザ光Ｌを照射するためのレーザ発振器１５と、レーザ制御部１７とを有している。レーザ発振器１５は、例えば、波長３４０〜１１００ｎｍのピコ秒レーザである。レーザ制御部１７はレーザ発振器１５の駆動及びレーザパワーを制御できる。
レーザ装置３は、レーザ光を後述する機械駆動系に伝送する伝送光学系５を有している。伝送光学系５は、例えば、集光レンズ１９、複数のミラー（図示せず）、プリズム（図示せず）等を有する。
レーザ加工装置１は、集光レンズ１９の位置を光軸方向に移動させることによって、レーザ光の集光角を変更する駆動機構１１を有している。

レーザ加工装置１は、基板Ｗが載置される加工テーブル７を有している。加工テーブル７は、テーブル駆動部１３によって移動される。テーブル駆動部１３は、加工テーブル７をベッド（図示せず）に対して水平方向に移動させる移動装置（図示せず）を有している。移動装置は、ガイドレール、モータ等を有する公知の機構である。

レーザ加工装置１は、制御部９を備えている。制御部９は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。制御部９は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
制御部９は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。

制御部９は、レーザ制御部１７、駆動機構１１、及びテーブル駆動部１３を制御できる。

制御部９には、図示しないが、基板Ｗの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。

（２）スクライブ加工方法
図２〜図４を用いて、基板Ｗのレーザ加工方法を説明する。図２〜図４は、基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図である。具体的には、基板Ｗの第１端面３１から第２端面３３まで平面方向に連続して基板Ｗの内部をレーザ加工することで、たとえばスクライブラインを形成する。

最初に、端面同士が近接するように基板Ｗに対して第１ダミー基板Ｄ１を配置する（ダミー基板配置ステップ）。具体的には、基板Ｗの第１端面３１に対して第１ダミー基板Ｄ１の端面４１を近接又は当接させる。
次に、端面同士が近接するように基板Ｗに対して第２ダミー基板Ｄ２を配置する（ダミー基板配置ステップ）。具体的には、基板Ｗの第２端面３３に対して第２ダミー基板Ｄ２の端面４３を近接又は当接させる。
第１ダミー基板Ｄ１及び第２ダミー基板Ｄ２は、基板Ｗと同じ材料からなることが好ましい。少なくとも、第１ダミー基板Ｄ１及び第２ダミー基板Ｄ２は、基板Ｗと屈折率が等しい又は略等しいことが好ましい。第１実施形態では、基板Ｗ、第１ダミー基板Ｄ１及び第２ダミー基板Ｄ２は、ガラス基板である。
また、上記の端面、互いに密着可能な形状であることが好ましく、具体的には、平面視で直線であり、上下方向に垂直に延びる面である。

次に、基板Ｗと第１ダミー基板Ｄ１の間に、基板Ｗ及び第１ダミー基板Ｄ１と屈折率が略等しい液体４５を配置する（液体配置ステップ）。なお、前記液体はたとえば水であるが、特に限定されない。
次に、基板Ｗと第２ダミー基板Ｄ２の間に、基板Ｗ及び第２ダミー基板Ｄ２と屈折率が略等しい液体４５を配置する（液体配置ステップ）。なお、前記液体はたとえば水であるが、特に限定されない。

次に、図２に示すように、第１ダミー基板Ｄ１、基板Ｗ、第２ダミー基板Ｄ２の順番で平面方向に連続してレーザ光Ｌを照射する（レーザ光照射ステップ）。これにより、基板Ｗが第１端面３１から第２端面３３まで加工される。具体的には、基板Ｗでは、第１端面３１から第１ダミー基板Ｄ１と反対側に加工され、そのため第１端面３１及び第１端面３１近傍が連続して加工される。さらに、基板Ｗでは、第２端面３３の近傍から第２端面３３まで第２ダミー基板Ｄ２に向かって加工され、そのため第２端面３３近傍及び第２端面３３が連続して加工される。

この方法では、基板Ｗをレーザ加工する際に、レーザ光Ｌは基板Ｗと第１ダミー基板Ｄ１の間及び基板Ｗと第２ダミー基板Ｄ２を平面方向に連続して移動する。したがって、図３及び図４に示すように、基板Ｗの第１端面３１及び第２端面３３において集光点が一致している。その結果、基板Ｗの第１端面３１及び第２端面３３においても所望のレーザ加工が実現される。

この方法では、基板Ｗと第１ダミー基板Ｄ１の間に及び／又は基板Ｗと第２ダミー基板Ｄ２の間に、液体４５が配置されているので、レーザ光Ｌが基板Ｗと第１ダミー基板Ｄ１又は第２ダミー基板Ｄ２の間を移動するときに、基板Ｗの第１端面３１又は第２端面３３において集光点の一致度が高くなる。その結果、基板Ｗの第１端面３１又は第２端面３３においても所望のレーザ加工が実現される。

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施例及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

第２ダミー基板Ｄ２を省略してもよい。
第１ダミー基板Ｄ１を省略してもよい。
基板及びダミー基板と屈折率が略等しい液体を配置するステップを省略してもよい。
基板は、ガラス、半導体ウェハ、セラミックス等の脆性材料基板であればよく、特に限定されない。

本発明は、基板のレーザ加工方法に広く適用できる。

１ ：レーザ加工装置
３ ：レーザ装置
５ ：伝送光学系
７ ：加工テーブル
９ ：制御部
１１ ：駆動機構
１３ ：テーブル駆動部
１５ ：レーザ発振器
１７ ：レーザ制御部
１９ ：集光レンズ
３１ ：第１端面
３３ ：第２端面
４１ ：端面
４３ ：端面
Ｄ１ ：第１ダミー基板
Ｄ２ ：第２ダミー基板
Ｗ ：基板

Claims (2)

1. 基板のレーザ加工方法であって、
   端面同士が近接するように前記基板に対してダミー基板を配置するダミー基板配置ステップと、
   前記ダミー基板、前記基板の順番で又は前記基板、前記ダミー基板の順番で、平面方向に連続してレーザ光を照射することで、前記基板の前記ダミー基板側の端面及び端面近傍を連続して加工するレーザ光照射ステップと、
   を備えた基板のレーザ加工方法。
2. 前記基板と前記ダミー基板の間に、前記基板及び前記ダミー基板と屈折率が略等しい液体を配置する液体配置ステップをさらに備えている、請求項１に記載の基板のレーザ加工方法。

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