本发明专利技术提供能够以第一次激光加热、冷却、第二次激光加热的步骤可靠地分割基板的脆性材料基板的分割装置和分割方法。通过调整从一个激光光源射出的激光束光路的光路调整机构来形成第一激光点和第二激光点，在形成第一激光点时，以垂直射入基板的垂直入射光束为中心且呈大致对称的热能分布的光束形状进行照射；在形成第二激光点时，以倾斜射入基板的倾斜入射光束为中心且呈前侧比后侧大的热能分布的形状进行照射。
Segmentation device and method for brittle material substrate
The present invention provides a segmentation device and a segmentation method for a fragile material substrate capable of reliably segmenting a substrate by the steps of first laser heating, cooling, and second laser heating. Optical path adjustment mechanism of a laser beam emitted from a laser light source by adjusting the laser to form first and second laser point, in the formation of the first laser point, perpendicular to the incident beam perpendicular to the substrate center and is roughly symmetrical heat distribution in the shape of the beam in the formation of second laser irradiation; point in oblique incident beam, inclined into the substrate as the center and is the front than the back side of the shape of the distribution of heat radiation.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过激光照射的局部加热和紧随加热的冷却以及利用第 二次激光照射再加热，来分割。此处所谓的脆性材料基板，指的是玻璃基板、烧结材料的陶瓷、单 晶硅、半导体芯片、陶瓷基板等。
技术介绍
目前期望一种几乎不产生碎屑、能够得到高质量的分割面的玻璃基 板等脆性材料基板的分割方法。作为能够实现这种分割的分割方法，提 出有通过激光照射、制冷剂喷射、第二次激光照射的步骤分割基板的方 法(参照专利文献l)。艮口，沿着待分割的基板的表面上的假想线(分割预定线)进行基于 第一次激光束的照射的局部加热，并在加热后立刻喷射制冷剂进行冷却， 由此在基板表面形成裂纹(划线)。接着，通过沿着所形成的裂纹(划线) 进行基于第二次激光束照射的再加热，使裂纹伸展至基板的深部(以后， 在本说明书中当裂纹向基板的深度方向成长时都以"伸展"表示)。此时 裂纹伸展至基板背面，使基板完全断裂。根据该文献，使用一台或者多 台激光装置，在使用一台激光装置进行加工时，形成椭圆形状的激光点， 利用相同形状的激光点反复照射来迸行第一次加热和第二次加热。在使 用多台激光装置时，能够使各激光装置的镜筒部的透镜系统不同，可以 第一次形成一个椭圆点进行照射，第二次形成多个点进行照射。并且，公幵有通过下述方式进行划线的方法及装置 一边沿着划线 预定线利用椭圆形状的第一激光点进行加热， 一边利用圆形状或者长方 形状的冷却点对第一激光点的附近区域进行冷却，进一步利用椭圆形状 的第二激光点对第一激光点相反侧的接近冷却点的区域进行加热，由此进行划线(参照专利文献2)。根据该文献，通过利用光学系统对来自第 一激光振荡器、第二激光振荡器的激光束进行加工，从而形成椭圆形状 的第一激光点和第二激光点。进而通过利用第一激光点的加热和利用冷 却点的冷却产生应力梯度，从而在基板上形成垂直裂纹。进一步，通过 利用第二激光点对接近冷却点的区域再次加热，使垂直裂纹进一步向背 面伸展(当裂纹到达板底时即被整体切割)。接着，将基板提供给分割工 序，对裂纹左右施加弯曲力矩来分割基板。进一步，在依次配置第一激光点、冷却点、第二激光点，并通过同 时对基板进行扫描来切断玻璃基板那样的脆性材料基板的方法中，公开 了使第一激光点的点形状相对于长轴(待分割的线的方向)左右对称、 并且在长轴方向上前后不对称(前方的面积比后方的面积大)，由此使分 割速度极大化的方法(参照专利文献3、图8)。根据该文献公开了下述 内容，切断装置具有产生第一激光束、第二激光束的两台激光束照射装置，形成为点形状前后不对称的第一激光束是通过下述方法得到的在使由第一激光束照射装置产生的第一激光束通过由凸透镜和凹透镜组成 的透镜组时，使其通过从透镜组的焦点向一侧偏置的位置。进一步，在依次配置第一激光点、冷却点、第二激光点并通过同时对基板进行扫描来进行脆性材料基板的划线的方法中，公开了下述方法 以使最大热能强度区域偏向接近冷却点的前端部的方式设置第二激光 点，从而在第二激光点与冷却点之间产生较大的应力梯度，由此使沿着 划线预定线形成的垂直裂纹向背面进一步较深地伸展(参照专利文献4)。 根据该文献，搭载第一激光点用和第二激光点用的两台激光装置，分别 对各激光点的热能强度分布进行调整，通过透镜系统利用衍射光栅透镜 将各激光点加工成热能强度分布在一端侧最大。专利文献1日本特开2001-130921号公报专利文献2WO2003/026861号公报专利文献3日本特开2003-117921号公报专利文献4WO2003/013816号公报如这些专利文献中所记载的那样，能够利用第一次激光加热和紧随加热的冷却在脆性材料基板上形成裂纹(划线)，进一步通过进行第二次 激光加热使已经形成的裂纹较深地伸展。然而，在利用第二次激光加热使裂纹向深部伸展时，使裂纹到达背 面从而完全分割基板、还是裂纹不到达背面而是停止在基板内取决于基 板的板厚、加热条件、冷却条件，特别是基板的板厚和加热条件的影响 较大。通常，虽然对于板厚较厚的基板(厚度为lmm以上)，能够通过调 整加热条件等使裂纹比较容易地伸展至背面从而完全分割基板，但是随 着基板的板厚变薄，利用第二次激光加热使裂纹向深度方向伸展以进行 分割的控制变得困难。这是因为，为了使形成于基板表面的裂纹向基板 的深度方向伸展，必须在基板内形成在深度方向上变化的应力梯度用以 引起裂纹的伸展，但是在基板的板厚较薄的情况下，难以形成为了形成 上述的应力梯度所必须的深度方向的温度差。即，当基板的板厚较薄时， 由激光加热产生的温热、由制冷剂喷射产生的冷热直接从表面侧传递至 背面侧，从而难以产生温度差。特别是当基板的板厚减薄至0.7mm以下 时，该倾向更显著。因此，随着基板的板厚变薄，仅进行第二次激光照射不一定能够分 割基板，因此必须如专利文献2中所记载的那样，将沿着裂纹(划线) 施加弯曲力矩的断裂工序追加至下一工序，以可靠地进行分割。并且，虽然在专利文献1中也有记载，但当基板的板厚较薄时，有 时会根据加热条件、冷却条件不同而存在利用第一次激光加热和紧随加 热的冷却突然被分割。这是因为基板并不是由于深度方向的应力梯度被 分割，而是在基板面方向进行的分割(为了与裂纹在深度方向上伸展的 情况区分，在由面方向的应力梯度导致的分割中称为"进行"而不是"伸 展")，所述在基板的面方向进行的分割是由激光束的扫描方向(基板的 面方向)的应力梯度引起的、即由在被激光束照射的位置附近产生的压 缩应力和在被喷射制冷剂的位置附近产生的拉伸应力之间的面方向的应 力梯度引起的。将这种情况称为横裂。由横裂导致的分割与由上述的深 度方向的应力梯度导致的分割(称为纵裂)在分割机理上不同，分割面的直进性和质量都比由纵裂导致的分割差，因此必须调整加热条件等， 避免产生由横裂导致的分割。换句话说，即使是在基板的板厚较薄的情 况下，在通过第一次激光加热和紧随加热的冷却一旦形成裂纹(划线) 后，必须利用第二次激光加热使裂纹向深度方向伸展来进行分割(纵裂)。此时，虽然比较容易找出在第一次激光加热中不产生横裂的加热条 件，但是，通常即使是用第一次激光加热中使用的不产生横裂的加热条 件反复进行第二次激光加热，也难以使裂纹向深度方向伸展，需要将第 二次激光加热设定成与第一次的加热条件不同的加热条件(不同的热能 分布等)。顺便说一下，实验已经证明，当使第二次激光照射中的激光点 与第一次激光照射中的激光点的形状相同、热能分布相同时，仅产生与 第一次相同的应力分布，因此裂纹几乎不会伸展。这样，随着基板的板厚变薄，存在经过第一次激光加热、冷却、第 二次激光加热的步骤一旦形成裂纹(划线)之后，难以使形成的裂纹伸 展从而完全分割(纵裂)基板的倾向，其结果是，难以分割成具有高质 量的分割面的多个基板。因此，期望一种下述的分割装置和分割方法即使是在基板的板厚 较薄时，也能够可靠地在形成裂纹(划线)之后，使裂纹较深地伸展来 进行分割(纵裂)。如上述的专利文献4那样，使第一激光点和第二激光点中的激光点 的形状变化，以使接近冷却点一侧的前端为最大能量强度分布的方式照 射第二激光点，从而使裂纹较深地伸展，这种方法使第二次的加热条件 与第一次的加热条件成为不同的加热条件，即使基板的板厚较薄时也是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种脆性材料基板的分割装置，该脆性材料基板分割装置具有： 激光照射单元，其将点形状彼此不同的第一激光点和第二激光点选择性地照射至工作台上的脆性材料基板上； 冷却单元，其在照射第一激光点时形成对第一激光点附近进行冷却的冷却点； 移动单元，其使第一激光点、第二激光点、冷却点相对于所述基板移动；以及 分割控制部，其进行下述控制：一边对所述基板照射第一激光点一边使第一激光点移动，从而以比所述基板的软化点低的温度进行加热；使冷却点以追随第一激光点的方式移动来进行冷却，从而在基板表面形成裂纹；进一步一边沿着所述裂纹照射第二激光点一边使第二激光点移动，以比所述基板的软化点低的温度再次加热所述基板，从而使所述裂纹伸展至所述基板的背面以分割所述基板， 其特征在于， 所述激光照射单元利用光路调整机构形成所述第一激光点或者所述第二激光点，所述光路调整机构对从一个激光光源射出的激光束的光路进行调整， 在所述激光照射单元形成第一激光点时，以射入所述基板的入射光束为中心并呈大致对称的热能量分布的光束形状进行照射， 在所述激光照射单元形成第二激光点时，以射入所述基板的入射光束为中心且呈第二激光点移动方向的前侧比后侧大的热能分布的形状进行照射。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：在间则文，山本幸司，
申请(专利权)人：三星钻石工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。