激光加工方法及激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术是有关一种激光加工方法及激光加工装置，即使在将玻璃基板等脆性材料基板以脉冲激光消熔加工的场合，在加工部分亦不易产生缺陷、裂痕等，可将加工后的端面强度维持为高。此加工方法包含：将脉冲激光聚光后对脆性材料基板表面照射的激光照射步骤；沿划线预定线扫瞄前述激光的激光扫瞄步骤；前述脉冲激光的激光强度是１．０×１０８以上１．０×１０１０Ｗ／ｃｍ２以下；热输入量（Ｊ／ｃｍ２）×脆性材料的线膨胀系数（１０－７／Ｋ）的值为３０００以上１００００以下的范围；外接于前述脉冲激光的聚光径的正方形内的脉冲数为２脉冲以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于激光加工方法及激光加工装置，特别是关于沿脆性材料基板表面的 划线预定线照射激光，形成划线槽的激光加工方法及为实施该方法的激光加工装置。
技术介绍
做为将玻璃基板、半导体基板、陶瓷基板等脆性材料基板分断加工的方法的1种， 有使用激光的加工方法。在此方法是藉由先使激光沿脆性材料基板表面的划线预定线移动 同时照射，形成划线槽。之后，藉由以折断装置等于脆性材料基板上对划线槽的两侧施加按 压力而将基板沿划线槽分断(参照专利文献1及2)。如以上的以激光于脆性材料基板表面形成划线槽的场合，被使用的激光是以聚光 透镜聚集，焦点位置被设定于脆性材料基板的上面附近。藉由以上做法，在激光的焦点位置 产生因光能吸收而导致的消熔(ablation)，可使焦点位置附近的脆性材料往外部蒸散。之 后，藉由使焦点位置移动同时进行消熔加工可沿划线预定线形成划线槽。专利文献1 日本特开2005-271563号公报专利文献2 日本特开2005-314127号公报
技术实现思路
以使用记载于专利文献1的现有习知消熔加工形成划线槽的方法于消熔产生部 分有冲击压导致的裂痕或熔融及急冷导致的微小裂痕产生的虞。因此，有端面强度变低的虞。此外，以使用记载于专利文献2的现有习知消熔加工形成划线槽的方法可藉由减 少被照射的脉冲激光的往玻璃的热扩散抑制熔融来抑制凹凸等表面缺陷、裂痕等的产生。 然而，在如显示面板等非常薄(例如厚度0. 5mm以下)的玻璃基板形成划线槽的场合，即使 使用记载于专利文献2的方法亦无法获得充分的端面强度。本专利技术的课题在于即使在将玻璃基板等脆性材料基板以脉冲激光消熔加工的场 合，在加工部分亦不易产生缺陷、裂痕等，可维持加工后的高端面强度。第1专利技术的激光加工方法是沿脆性材料基板表面的划线预定线照射激光，形成划 线槽，包含将脉冲激光聚光后对脆性材料基板表面照射的激光照射步骤；沿划线预定线 扫瞄前述激光的激光扫瞄步骤；前述脉冲激光的激光强度是1. OX 108以上1. OX lC^W/cm2 以下；热输入量(J/cm2) X脆性材料的线膨胀系数(10_7/K)的值为3000以上10000以下的 范围；外接于前述脉冲激光的聚光径的正方形内的脉冲数为2脉冲以上。此种激光加工方法是在激光消熔加工的同时，被激光照射的脆性材料基板受热影 响而加工部熔融。以此种加工方法可抑制脆性材料基板的加工端面的缺陷或裂痕，维持高 端面强度。第2专利技术的激光加工方法是在第1专利技术的方法中，前述热输入量(J/cm2) X脆性 材料的线膨胀系数(10_7/K)的值更理想为3600以上8800以下的范围。第3专利技术的激光加工方法是在第1专利技术的方法中，在前述热输入量(J/cm2) X脆 性材料的线膨胀系数(10_7/K)的值为3800以上7600以下的范围的场合，前述正方形内的 脉冲数更理想为5脉冲以上。在此，在线膨胀系数较小的场合，为使加工部熔融有必要使热输入量增多。针对此 点，为使脉冲激光的重叠率增大，使外接于前述脉冲激光的聚光径的正方形内的脉冲数为5 脉冲以上较理想。第4专利技术的激光加工方法是在第1至第3专利技术的任一方法中，前述脉冲激光的脉 冲宽度为Ins以上1000ns以下。在此场合，脉冲激光对被照射的加工部位给予热影响较容易。因此，不提高脉冲激 光的激光强度便可使加工端面熔融。第5专利技术的激光加工方法是在第1至第4专利技术的任一方法中，前述脉冲激光是波 长300nm以下的紫外线激光。在此场合，以1个光子能量脆性材料基板内的电子的激发开始，可效率良好地脉 冲激光。因此，不提高脉冲激光的激光强度便可使加工端面熔融。第6专利技术的激光加工装置是沿脆性材料基板表面的划线预定线照射激光，形成划 线槽，其特征在于具备具有发送脉冲激光的激光振荡器及将被振荡的脉冲激光聚光后 照射的聚光光学机构的激光照射机构；使前述激光照射机构沿脆性材料基板表面的划线预 定线相对移动的移动机构；前述脉冲激光的激光强度是1.0X108以上l.OXlcTW/cm2以 下；热输入量(J/cm2) X脆性材料的线膨胀系数(10_7/K)的值为3000以上10000以下的范 围；外接于前述脉冲激光的聚光径的正方形内的脉冲数为2脉冲以上。藉由使用此种装置形成划线槽，可抑制脆性材料基板的加工端面的缺陷或裂痕， 维持高端面强度。以如以上的本专利技术，即使在将玻璃基板等脆性材料基板以脉冲激光消熔加工的场 合，在加工部分亦不易产生缺陷、裂痕等，可维持加工后的高端面强度。附图说明图1显示利用本专利技术的一实施形态的激光加工装置构成的示意图。图2显示利用脉冲激光的消熔加工的一例图。图3 (a) 图3 (b)是从脆性材料基板的表面观察因消熔加工而产生缺陷或裂痕的 划线槽的图。图4显示激光加工装置的焦点位置的示意图。图5为说明“正方形内的脉冲数”的图。图6是从脆性材料基板的表面观察以利用本专利技术的一实施形态的激光加工方法 加工玻璃基板的场合的划线槽的图。图7是比较以以往的加工方法形成划线槽的场合与以利用本专利技术的一实施形态 的激光加工方法形成划线槽的场合的端面强度的图。1:激光振荡器 2:反射镜机构3 透镜机构4 :XY载台5 脆性材料基板 6 划线槽具体实施例方式在图1显示本专利技术的一实施形态的激光加工装置。此激光加工装置具备激光振荡 器1、反射镜机构2、透镜机构3、XY载台4。由激光振荡器1、反射镜机构2、透镜机构3构 成激光照射机构，由XY载台4构成移动机构。激光振荡器1是振荡脉冲激光。此激光振荡器1只要是YAG激光、IR激光等周知 的脉冲激光的振荡器，并未特别限定。对应于被加工的脆性材料基板5的材质适当选择可 消熔加工的波长的激光即可。此外，脉冲激光的脉冲宽度为可激光消熔加工且为对脆性材 料基板5给予热影响而为lps以上1000s以下，更理想为Ins以上1000ns以下的范围较理术g；o反射镜机构2与透镜机构3 —起形成聚光光学机构，变更脉冲激光的进行方向以 使可对脆性材料基板5从大致铅直方向照射脉冲激光。做为反射镜机构2，可使用1或多个 镜面，亦可利用棱镜、绕射光栅等。透镜机构3是将脉冲激光加以聚光。详言之，此透镜机构3视脆性材料基板5的 厚度，调整脉冲激光聚光位置即焦点位置的上下方向位置。此焦点位置的调整可藉由更换 透镜机构3的透镜来调整，亦可藉由未图示的致动器变更透镜机构3的上下方向的位置加以调整。XY载台4是载置作为分断对象的玻璃基板等脆性材料基板5的平台，可在彼此正 交的X方向及Y方向移动。藉由使此XY载台4在X方向及Y方向以既定速度移动，可自由 变更载置于XY载台4的脆性材料基板5与脉冲激光的相对位置。通常是使XY载台4移 动，沿形成于脆性材料基板5的表面的划线槽6的预定线使脉冲激光移动。此外，加工时的 XY载台4的移动速度是以未图示的控制部控制，如此，脉冲激光以既定的重叠率照射于脆 性材料基板5。图2显示利用脉冲激光的消熔加工的一例的图。如此图所示，从激光振荡器1射 出的脉冲激光被透镜机构3聚光在脆性材料基板5的上面附近。脉冲激光被吸收的场合， 如图2(a)所示，脆性材料基板5的焦点位置附近被加热。脆性材料基板5的焦点位置附近的温度超过脆性材料基板5的沸点的场合，如图 2(b)所示，超过沸点的部分其成分蒸散。另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工方法，沿脆性材料基板表面的划线预定线照射激光以形成划线槽，其特征在于：包含：将脉冲激光聚光后照射于脆性材料基板表面的激光照射步骤；以及沿划线预定线扫瞄前述激光的激光扫瞄步骤；前述脉冲激光的激光强度为１．０×１０↑［８］以上１．０×１０↑［１０］Ｗ／ｃｍ↑［２］以下；热输入量（Ｊ／ｃｍ↑［２］）×脆性材料的线膨胀系数（１０↑［－７］／Ｋ）的值为３０００以上１００００以下的范围；外接于前述脉冲激光的聚光径的正方形内的脉冲数为２脉冲以上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：福原健司，清水政二，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]