脆性材料基板的加工方法技术

提供能进行稳定的激光裂断处理的脆性材料基板的加工方法。在沿第１基板端至第２基板端的划线预定线进行加工时，进行（ａ）以与第１基板端分离的方式形成第１初期龟裂的步骤；（ｂ）使第１次激光照射的光束点自第１基板端侧相对移动至第２基板端，对该光束点通过后的部位立即喷吹冷媒以使其冷却，借以利用产生于划线预定线的深度方向的应力梯度形成有限深度的划线的步骤；（ｃ）于第１基板端或第１基板端与第１初期龟裂之间形成第２初期龟裂的步骤；（ｄ）使第２次激光照射的光束点自第１基板端相对移动至第２基板端，而使划线进一步渗透或完全地断开的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种，是对脆性材料基板扫描激光以进 行局部加热，其次沿加热部位进行冷却，借此利用于基板表面与基板内部之间产生的热 应力形成有限深度的裂痕。本专利技术是关于下述的，沿设定于基 板的划线预定线照射第一次的激光光束，在基板上形成由有限深度的裂痕构成的划线， 其次照射第2次的激光光束，以使划线更深地渗透或完全地断开。此处的脆性材料基板是指玻璃基板、烧结材料的陶瓷、单结晶硅、半导体晶 圆、蓝宝石基板、陶瓷基板等。
技术介绍
若使用对玻璃基板等的脆性材料基板照射激光光束、扫描形成于基板上的光束 点进行线状加热并进而在加热后立即喷吹冷媒以使其冷却的激光划线加工方法，即能使 碎屑的产生较使用刀轮等机械式加工更为减低，且能提升端面强度。因此，在分割以平面面板显示器为首的玻璃基板等所需的各种工艺中，是采用 激光划线加工。一般而言，激光划线加工中，设定欲从该处分割的假想线(称为划线预定线)。 接着，借由刀轮等于划线预定线的开始端即基板端形成初期龟裂，从形成于开始端的初 期龟裂的位置沿划线预定线扫描光束点及冷却点(喷射冷媒的区域)。此时，在基于划线 预定线附近所产生的温度分布而产生应力梯度的结果，即会形成线状的裂痕(参照专利 文献1、专利文献2、专利文献3)。此外，借由对脆性材料基板扫描激光光束而形成的线状裂痕中，有裂痕的深度 方向的前端未到达基板背面的“有限深度的裂痕”、以及裂痕到达基板背面而使基板一 次断开的“贯通裂痕”(参照例如专利文献2)。借由前者的“有限深度的裂痕”而形成的切痕称为划线，后者的贯通裂痕的分 割线称为全割断线。上述是借由不同的方式形成。图7是以示意方式显示形成有限深度的方式的基板的截面图。亦即，借由先进 行的激光加热，而如图7 (a)所示于基板GA产生压缩应力HR。其次，借由加热后的冷 却，而如图7(b)所示于基板表面产生拉伸应力CR。此时因热的移动而使压缩硬力HR 于基板内部移动，而形成内部的应力场ffin。其结果即如图7(c)所示，产生深度方向的 应力梯度，而形成裂痕Cr。借由上述方式形成裂痕Cr的条件中，需为了阻止存在于基板内部的压缩应力场 Hin往裂痕Cr的深度方向进一步渗透，裂痕Cr是在基板内部的压缩应力场Hin前停止， 原理上裂痕Cr即形成有限深度。因此，为了使基板完全断开，在形成裂痕Cr的有限深 度的划线后，必须进一步进行裂断处理。另一方面，裂痕Cr的划线的加工端面非常漂亮 (表面凹凸小)且直进性优异，作为加工端面为理想状态。图8是以示意方式显示形成贯通裂痕的方式的基板的立体图(图8A)与俯视图(图8B)。亦即借由从初期龟裂TR的位置扫描的激光光束的光束点BS，使基板表面产 生压缩应力HR。同时，借由位于光束点BS后方的冷却点CS，使基板表面产生拉伸应力 CR。其结果，于扫描线上(划线预定线L上)形成前后方向的应力梯度，借由此应力梯 度，产生沿扫描线方向使基板左右裂开的力量，而形成贯通裂痕，借以使基板断开。形成此“贯通裂痕”的情形，具有在不进行裂断处理的情况下即能使基板断开 (全切断)的优点，依加工用途的不同虽亦有使用此方式的断开较佳的情形，然而与上述 划线的加工端面相较，有时会有全切断线的加工端面的直进性受损的情形，又，全切断 线的端面的漂亮程度(表面的凹凸)与上述划线相较其品质亦较差。此外，借由激光划线加工形成划线或全切断线，取决于加热条件(激光波长、 照射时间、输出功率、扫描速度等)、冷却条件(冷媒温度、喷吹量、喷吹位置等)、基 板的板厚等。一般而言，玻璃基板的板厚较薄的情形与较厚的情形相较，较容易成为全 切断线，能形成划线的加工条件的工艺容许度较为狭窄。又，有越是急遽加热基板或急 遽冷却基板的越极端的条件，即越容易形成全切断线的倾向。基于上述情事，当欲对玻璃基板等进行端面品质优异的分割加工时，选择不形 成全切断线而形成划线的方式的加热条件、冷却条件进行激光划线。其后进行裂断处理。在激光划线加工后进行的裂断处理方法，有利用机械式的裂断处理，亦即将裂 断具等紧压于划线以施加弯曲力矩。在机械式裂断处理的情形，当对基板施加较大的弯 曲力矩时即会产生碎屑。因此，在须避免碎屑产生的工艺中，需尽可能地形成深划线， 并仅施加较小弯曲力矩来进行裂断处理。因此，以往是进行以下的激光裂断处理沿透过激光划线加工形成的划线进行 第二次的激光照射，使有限深度的裂痕更深地渗透(此时是进行再度裂断处理)或使裂痕 渗透至背面以使其断开(参照例如专利文献1 专利文献3)。专利文献1 日本特开2001-130921号公报专利文献2:日本特开2006-256944号公报专利文献3 W02003/008352号公报
技术实现思路
如上述，借由第1次的激光照射进行用以形成划线的激光划线加工，其次借由 第2次的激光照射进行激光裂断处理，即能实现可抑制碎屑产生的断开加工。然而，当 激光划线加工、亦即借由第1次的激光照射而形成的划线较浅时，即难以借由其后的激 光裂断处理使裂痕到达基板背面。因此，欲借由激光裂断处理使基板完全地断开，须在 激光划线加工时先形成较深的划线。又，即使透过激光裂断处理不完全使基板断开的情形，在激光划线加工先形成 较深的划线，亦能在其后的激光裂断处理中较容易地形成更深的划线，因此非常理想。此外，当欲借由激光划线加工形成较以往技术深的划线，则须变更以往形成划 线时的加热条件或冷却条件。具体而言，需提高激光输出以增大加热的热输入量，或增 大冷却时的冷媒喷吹量，设定成较以往更容易产生深度方向的温度差的极端条件，以增 大于基板产生的深度方向的应力梯度。然而，若按照以往激光划线加工的加工步骤，移行至增大应力梯度的加热条 件、冷却条件，即无法借由第1次的激光照射形成较深的划线，反倒是裂痕会贯通基板 (移行至形成贯通裂痕的方式)，而形成全切断线。亦即，借由适当地选择激光划线加工 时的加热条件或冷却条件虽能较容易地形成浅划线，然而即使欲形成较深划线，而将加 热条件或冷却条件变更为较以往所使用的条件稍微极端的条件，即会有可供设定的加热 条件或冷却条件的范围不存在或即使存在但可供设定的范围(工艺容许度)亦狭窄而不稳 定，导致突然移行至形成全切断线的条件，而难以形成所欲的较深划线。再者，除了移行至全切断线的问题以外，亦会产生易产生“先行”现象的问 题。所谓“先行”，是指图9所示，在划线预定线L的开始端附近，形成于开始端的初 期龟裂TR被光束点BS加热时，在以光束点BS的加热区域为起点朝向光束点前方的无法 控制的方向形成裂痕K的现象。当产生“先行”现象时，即无法形成沿着划线预定线L 的划线，划线的直进性显著受损。在欲形成较深划线而将加热条件或冷却条件调整至较以往更极端的加热条件或 冷却条件时，上述“先行”现象产生的频率亦增高。因此，本专利技术的第1目的在于，提供能将有限深度的划线所构成的划线形成为 较现有习知技术具有充分深度的加工方法。又，第2目的在于，提供非透过全切断线、而是能扩大能形成划线的加热条件 或冷却条件的工艺容许度，能稳定地形成划线的加工方法。又，第3目的在于，提供不易产生“先行”现象的划线的加工方法。又，本专利技术的目的在于提供一种，其能稳定地执行透 过激光划线加工于基板形成划线、进而进行激光裂断处理使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脆性材料基板的加工方法，对脆性材料基板设定以基板端为开始端的划线预定线，并沿划线预定线形成有限深度的裂痕，其特征在于：　　对该划线预定线的该开始端附近且自开始端往基板内侧方向分离的划线预定线上的位置，压接刀轮以形成与开始端分离的初期龟裂；　　其次，使借由激光照射而形成于基板面的光束点，一边从该开始端通过该初期龟裂上、一边沿该划线预定线相对移动，借此以软化温度以下的温度进行局部加热，接着借由冷却局部加热后的区域的后方近处，以沿划线预定线形成以该初期龟裂的位置为起点的有限深度的裂痕。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：福原健司，井村淳史，山本幸司，井上修一，熊谷透，
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]