JP2007301624A - Cleaving device and cleaving method - Google Patents
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Abstract
【課題】被加工基板を割断予定線に対応する垂直な面で割断し、ソゲ量を小さく抑えること。
【解決手段】本発明の割断装置は、脆性材料からなる被加工基板60を、割断予定線71に沿って局部的に加熱し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板60に亀裂を生じさせて割断するものである。割断装置は、被加工基板60を保持する基板ホルダ50と、基板ホルダ50に保持された被加工基板60の割断予定線71に沿うレーザ光照射位置LPにレーザ光LBを照射して局部的に加熱するレーザ加熱部30と、割断予定線71の近傍であって、レーザ光LBのレーザ光照射位置LPと異なる加熱光照射位置HPにレーザ加熱部30と異なる波長の加熱光HBを照射する加熱光照射部35とを備えている。加熱光照射部35から照射される加熱光HBによって、被加工基板60の被加工基板60の内部を割断予定線71の側方に沿って加熱する。
【選択図】図2The object of the present invention is to cut a substrate to be processed along a vertical plane corresponding to a planned cutting line so as to reduce the amount of soggy.
The cleaving apparatus of the present invention locally heats a substrate to be processed 60 made of a brittle material along a planned cutting line 71, and causes cracks in the substrate to be processed 60 due to thermal stress generated at that time. It will be cut off. The cleaving device irradiates the laser beam LB locally to the substrate holder 50 that holds the substrate to be processed 60 and the laser beam irradiation position LP along the planned cutting line 71 of the substrate to be processed 60 held by the substrate holder 50. Heating to irradiate the heating light HB having a wavelength different from that of the laser heating unit 30 to the laser heating unit 30 to be heated and the heating light irradiation position HP different from the laser light irradiation position LP of the laser light LB in the vicinity of the planned cutting line 71. And a light irradiation unit 35. The inside of the substrate to be processed 60 of the substrate to be processed 60 is heated along the side of the planned cutting line 71 by the heating light HB irradiated from the heating light irradiation unit 35.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、被加工基板にレーザ光を照射して熱応力によって割断する割断装置及び割断方法に係り、とりわけ、被加工基板を割断する際に発生するソゲ量を抑えて割断する割断装置及び割断方法に関する。 The present invention relates to a cleaving apparatus and a cleaving method for irradiating a workpiece substrate with laser light and cleaving due to thermal stress. Regarding the method.
従来から、脆性材料からなる被加工基板に対して割断加工を行う方法として、レーザ光を用いて脆性材料からなる被加工基板を局部的に加熱するとともに、水霧等により局部的に冷却し、その熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する方法が提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, as a method of cleaving a work substrate made of a brittle material, the work substrate made of a brittle material is locally heated using laser light, and is locally cooled by water fog or the like. There has been proposed a method in which cracks are generated in the substrate to be processed by the thermal stress (see Patent Document 1).
このような被加工基板の割断方法において、被加工基板の割断の品位の良否は実用上非常に重要である。一般的に、液晶パネル等で用いられる長方形のガラス基板等において、その割断の品位は、直線性とソゲ量とによって評価される。図8に示すように、「直線性」とは、被加工基板60の表面における割断線68の直線性(割断予定線71からの割断線68のずれδw1)をいい、「ソゲ量」とは、被加工基板60の表面に対する割断面68aの厚さ方向の直角度(割断予定線71に対応する垂直な面からの割断面68aのずれδw2)をいう。なお、実際の製品では、これらの直線性及びソゲ量に関して上限値が決められている。具体的には、直線性に関して±数十μm以下(±数百μm以下)、ソゲ量に関して±数十μm以下(±数百μm以下)程度である。これらの数値は、メーカーや製品に応じて異なるものであるが、例えば、縦1900mm×横2200mmであって、厚さ0.7mmの被加工基板を割断する際には、直線性に関して±50μm以下、ソゲ量に関して±70μm(=厚さ×10%)以下程度であることが好ましい。
In such a method for cleaving a substrate to be processed, the quality of the cleaving of the substrate to be processed is very important in practice. Generally, in a rectangular glass substrate or the like used in a liquid crystal panel or the like, the quality of the cleaving is evaluated by linearity and the amount of sedges. As shown in FIG. 8, “linearity” refers to the linearity of the
このようなソゲ(割断予定線71に対応する垂直な面から割断面68aがずれること)が発生する理由としては、以下のようなことが考えられている(例えば、非特許文献1参照)。すなわち、被加工基板60を加熱及び冷却して割断する際、加熱した割断予定線71を冷却することで、被加工基板60の割断予定線71に引張応力を発生させ亀裂を進展させる。このとき、加熱される被加工基板60の表面と、その直下部は、加熱によって高温となっているため、内部へ進行しようとする亀裂の進行は抑制されてしまう。この結果、大きなソゲが発生してしまう。
The following is considered as a reason why such a sedge (the
従来から、被加工基板60に複数のレーザ光を照射することは知られている(例えば、特許文献2)。しかしながら、このように複数のレーザ光を照射する目的は、被加工基板60を迅速に加工するためのものであり、ソゲ量を抑えるためのものではない。このため、当然、レーザ光のレーザ光照射位置LPと異なる加熱光照射位置HPにレーザ加熱部と異なる波長の加熱光を照射して、被加工基板60の内部を割断予定線71の側方に沿って加熱すること(図2(b)参照)については、一切触れられていない。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被加工基板を割断予定線に対応する垂直な面で割断し、ソゲ量を小さく抑える割断装置及び割断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and provides a cleaving apparatus and a cleaving method for cleaving a substrate to be processed along a vertical plane corresponding to a cleaving line and reducing the amount of soggy. Objective.
本発明は、脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、被加工基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダに保持された被加工基板の割断予定線に沿うレーザ光照射位置にレーザ光を照射して局部的に加熱するレーザ加熱部と、前記割断予定線の近傍であって、レーザ光のレーザ光照射位置と異なる加熱光照射位置にレーザ加熱部と異なる波長の加熱光を照射して、被加工基板の内部を割断予定線の側方に沿って加熱する加熱光照射部と、を備えていることを特徴とする割断装置である。 The present invention relates to a cleaving apparatus that heats a substrate to be processed made of a brittle material locally along a planned cutting line and generates a crack in the substrate to be processed by thermal stress generated at that time. A substrate holder for holding the substrate, a laser heating unit for locally heating the laser beam irradiation position along the planned cutting line of the substrate to be processed held by the substrate holder, and the vicinity of the planned cutting line In this case, the heating light irradiation position different from the laser light irradiation position of the laser light is irradiated with heating light having a wavelength different from that of the laser heating portion, and the inside of the substrate to be processed is heated along the side of the cutting line. And a light irradiation unit.
このような構成によって、被加工基板を割断予定線に対応する垂直な面で割断し、ソゲ量を小さく抑えることができる。 With such a configuration, the substrate to be processed can be cleaved by a vertical plane corresponding to the planned cleaving line, and the amount of soggy can be kept small.
本発明は、加熱光照射部から照射される加熱光が、割断予定線の一側にある加熱光照射位置に照射されることを特徴とする割断装置である。 The present invention is a cleaving apparatus characterized in that the heating light irradiated from the heating light irradiation unit is irradiated to a heating light irradiation position on one side of the planned cutting line.
このような構成によって、被加工基板内の温度分布を、割断予定線に対して、効率よく略対称にすることができる。 With such a configuration, the temperature distribution in the substrate to be processed can be efficiently and substantially symmetric with respect to the planned cutting line.
本発明は、加熱光照射部から照射される加熱光が、被加工基板に対する吸収率が90%以下であり、当該被加工基板の内部を加熱することを特徴とする割断装置である。 The present invention is a cleaving apparatus characterized in that the heating light irradiated from the heating light irradiation section has an absorptance of 90% or less with respect to the substrate to be processed, and heats the inside of the substrate to be processed.
このような構成によって、被加工基板の内部を効率よく加熱することができる。 With such a configuration, the inside of the substrate to be processed can be efficiently heated.
本発明は、加熱光照射部から照射される加熱光が、被加工基板に対する吸収率が90%以下であり、当該被加工基板の内部に焦点を形成することを特徴とする割断装置である。 The present invention is a cleaving apparatus characterized in that the heating light irradiated from the heating light irradiation section has an absorptance of 90% or less with respect to the substrate to be processed, and forms a focal point inside the substrate to be processed.
このような構成によって、被加工基板の内部を効率よく加熱することができる。 With such a configuration, the inside of the substrate to be processed can be efficiently heated.
本発明は、加熱光照射部から照射される加熱光が、レーザ光からなることを特徴とする割断装置である。 The present invention is a cleaving apparatus characterized in that the heating light irradiated from the heating light irradiation unit is a laser beam.
本発明は、加熱光照射部から照射されるレーザ光は、波長が概ね2700nm〜4500nmであることを特徴とする割断装置である。 The present invention is the cleaving apparatus characterized in that the laser light emitted from the heating light irradiation unit has a wavelength of approximately 2700 nm to 4500 nm.
本発明は、加熱光照射部から照射されるレーザ光が、HFレーザ光、半導体レーザ光又は長波長変換したYAGレーザ光からなることを特徴とする割断装置である。 The present invention is a cleaving apparatus characterized in that the laser light emitted from the heating light irradiation unit is composed of HF laser light, semiconductor laser light, or YAG laser light having a long wavelength converted.
本発明は、加熱光照射部と被加工基板との間に、柱状レンズもしくは柱状ミラーを更に設けたことを特徴とする割断装置である。 The present invention is a cleaving apparatus in which a columnar lens or a columnar mirror is further provided between the heating light irradiation unit and the substrate to be processed.
このような構成によって、割断装置の製造コストを低く抑えることができる。 With such a configuration, the manufacturing cost of the cleaving device can be kept low.
本発明は、加熱光照射部から柱状レンズもしくは柱状ミラーを介して被加工基板に照射される加熱光照射位置の形状が、長辺が割断予定線に沿って延びた楕円形状であることを特徴とする割断装置である。 The present invention is characterized in that the shape of the heating light irradiation position irradiated to the substrate to be processed through the columnar lens or columnar mirror from the heating light irradiation unit is an elliptical shape whose long side extends along the planned cutting line. This is a cleaving device.
このような構成によって、被加工基板内の温度分布を、割断予定線に対して、効率よく略対称にすることができる。 With such a configuration, the temperature distribution in the substrate to be processed can be efficiently and substantially symmetric with respect to the planned cutting line.
本発明は、レーザ加熱部が、レーザ光を照射するレーザ光発振器を有し、加熱光照射部が、加熱光を照射する加熱光発振器を有し、レーザ光発振器と被加工基板との間に、レーザ光発振器から照射されるレーザ光を反射するとともに、揺動軸に対して揺動自在に連結された第一反射部を設け、加熱光発振器と被加工基板との間に、加熱光発振器から照射される加熱光を反射するとともに、第一反射部の側方であって、前記揺動軸に揺動自在に連結された第二反射部を設けたことを特徴とする割断装置である。 In the present invention, the laser heating unit has a laser light oscillator that irradiates laser light, the heating light irradiation unit has a heating light oscillator that irradiates heating light, and the laser light oscillator is disposed between the laser light oscillator and the substrate to be processed. A first reflecting portion that reflects the laser light emitted from the laser light oscillator and is swingably connected to the swing shaft, and is provided between the heating light oscillator and the substrate to be processed. The cleaving device is characterized in that it includes a second reflecting portion that reflects the heating light emitted from the first reflecting portion and is slidably connected to the oscillating shaft at a side of the first reflecting portion. .
このような構成によって、割断装置を配置するのに必要なスペースを小さくすることができる。 With such a configuration, it is possible to reduce the space necessary for arranging the cleaving device.
本発明は、加熱光照射部から照射される加熱光が、インコヒーレント光からなることを特徴とする割断装置である。 The present invention is the cleaving apparatus characterized in that the heating light irradiated from the heating light irradiation unit is incoherent light.
本発明は、加熱光照射部が、互いに波長が異なる加熱光を照射する複数の単位加熱光照射部を有することを特徴とする割断装置である。 The present invention is a cleaving apparatus characterized in that the heating light irradiation unit has a plurality of unit heating light irradiation units that irradiate heating light having different wavelengths.
このような構成によって、割断対象となる被加工基板の性質に合った条件で、被加工基板を割断することができ、ソゲ量をより小さく抑えることができる。 With such a configuration, the substrate to be processed can be cleaved under conditions suitable for the properties of the substrate to be cleaved, and the amount of soggy can be further reduced.
本発明は、脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断方法において、被加工基板を保持する保持工程と、保持された被加工基板の割断予定線に沿うレーザ光照射位置にレーザ光を照射して局部的に加熱するレーザ加熱工程と、前記割断予定線の近傍であって、レーザ光のレーザ光照射位置と異なる加熱光照射位置にレーザ加熱部と異なる波長の加熱光を照射して、被加工基板の内部を割断予定線の側方に沿って加熱する加熱光照射工程と、を備えたことを特徴とする割断方法である。 The present invention relates to a cleaving method in which a substrate to be processed made of a brittle material is locally heated along a planned cutting line, and the substrate to be processed is cracked by thermal stress generated at that time. A holding step for holding the substrate, a laser heating step for locally heating the laser beam irradiation position along the planned cutting line of the held substrate by irradiating the laser beam, and the vicinity of the planned cutting line A heating light irradiation process in which the heating light irradiation position different from the laser light irradiation position of the laser light is irradiated with heating light having a wavelength different from that of the laser heating unit, and the inside of the substrate to be processed is heated along the side of the cutting line. And a cleaving method characterized by comprising:
本発明によれば、割断予定線の近傍であって、レーザ光のレーザ光照射位置と異なる加熱光照射位置にレーザ加熱部と異なる波長の加熱光を照射して、被加工基板の内部を割断予定線の側方に沿って加熱することによって、被加工基板を割断予定線に対応する垂直な面で割断することができ、これによりソゲ量を小さく抑えることができる。 According to the present invention, the inside of the substrate to be processed is cleaved by irradiating the heating light irradiation position near the planned cutting line and different from the laser light irradiation position of the laser light with the heating light having a wavelength different from that of the laser heating unit. By heating along the side of the planned line, the substrate to be processed can be cleaved by a vertical plane corresponding to the planned cleaved line, thereby reducing the amount of soggy.
第1の実施の形態
以下、本発明に係る割断装置の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図5は本発明の第1の実施の形態を示す図である。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a cleaving apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 to FIG. 5 are diagrams showing a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明による割断装置は、脆性材料からなる被加工基板60を、割断予定線71に沿って局部的に加熱し、その際に生じる熱応力によって当該被加工基板60に亀裂を生じさせて割断するものである。本願においては、割断対象となる被加工基板60として、2枚のガラス基板(表面板61及び裏面板62)がシール材(接着剤)65a,65bを介して貼り合わされた貼合基板60が用いられる(図2(a)参照)。また、表面板61、裏面板62及びシール材65a,65bによって形成された区画内には、液晶66が滴下されている(図2(a)参照)。
As shown in FIG. 1, the cleaving apparatus according to the present invention locally heats a substrate to be processed 60 made of a brittle material along a planned
図1に示すように、本発明による割断装置は、貼合基板60を保持部51で保持する基板ホルダ50と、基板ホルダ50の保持部51で保持された貼合基板60の割断予定線71に沿うレーザ光照射位置LP(図2(b)参照)にCO2レーザ光(レーザ光)LBを照射して局部的に加熱するレーザ加熱部30と、割断予定線71の近傍であって、CO2レーザ光LBのレーザ光照射位置LPと異なる加熱光照射位置HP(図2(b)参照)にレーザ加熱部30と異なる波長の加熱レーザ光(加熱光)HBを照射して、貼合基板60の内部を割断予定線71の側方に沿って加熱する加熱光照射部35とを備えている。
As shown in FIG. 1, the cleaving apparatus according to the present invention includes a
この場合、加熱レーザ光HBの加熱光照射位置HPは、割断予定線71の一側に位置するとともに、CO2レーザ光LBのレーザ光照射位置LPと部分的に重なるが、レーザ光照射位置LPと完全に一致していない。
In this case, the heating light irradiation position HP of the heating laser light HB is located on one side of the planned
また、図1に示すように、レーザ加熱部30の下流側には、基板ホルダ50の保持部51で保持された貼合基板60に対して相対的に移動するとともに、レーザ加熱部30によって局部的に加熱された割断予定線71を、冷却位置CP(図2(b)参照)において局部的に冷却する冷却部40が設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、図1に示すように、基板ホルダ50は、レーザ加熱部30、加熱光照射部35及び冷却部40に対して相対的に移動する移動ステージ55上に設けられている。また、図1に示すように、レーザ加熱部30、加熱光照射部35及び冷却部40は、貼合基板60上で割断予定線71に沿って相対的に移動するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
以下、レーザ加熱部30、加熱光照射部35及び冷却部40の詳細について説明する。
Hereinafter, the details of the
(レーザ加熱部30)
まず、レーザ加熱部30について詳細に説明する。図1に示すように、レーザ加熱部30は、貼合基板60上にCO2レーザ光LBを照射して貼合基板60を局部的に加熱することにより、貼合基板60に亀裂を生じさせるためのものであり、数十W〜百数十W程度のCO2レーザ光LBを出射するレーザ光発振器37と、レーザ光発振器37からレンズ31aを介して入射したCO2レーザ光LBを反射する反射ミラー38と、反射ミラー38により反射されたCO2レーザ光LBを貼合基板60上で走査する走査ミラー39とを有している。このため、レーザ光発振器37により出射されたCO2レーザ光LBは、反射ミラー38を経て走査ミラー39で反射され、貼合基板60上で割断予定線71に沿って所定の長さL内で繰り返し走査されることで照射パターンを有するレーザ光LBが生成される。なお、CO2レーザ光LBを走査させる手段としては、上述のような走査ミラーを用いる代わりに、回転式ポリゴンミラーを用いてもよい。
(Laser heating unit 30)
First, the
なお、図2(b)に示すように、線状のCO2レーザ光LBは、割断予定線71に沿う方向に延びる線状の照射パターンを有するものである。CO2レーザ光LBの幅(割断予定線71に直交する方向の長さ)Wは、十分の数mm〜十数mm程度であり、その長さ(割断予定線71に沿う方向の長さ)Lは数mm〜百mm程度となっていることが好ましい。
2B, the linear CO 2 laser beam LB has a linear irradiation pattern extending in a direction along the
(加熱光照射部35)
次に、加熱光照射部35について詳細に説明する。図1に示すように、加熱光照射部35は、貼合基板60に対する吸収率が90%以下となる加熱レーザ光HBを照射する加熱レーザ光発振器(加熱光発振器)32と、加熱レーザ光発振器32と貼合基板60との間に設けられた柱状レンズ21とからなっている。
(Heating light irradiation unit 35)
Next, the heating
また、図1に示すように、加熱光照射部35から照射される加熱レーザ光HBは、柱状レンズ21を介して貼合基板60に照射されており、その加熱光照射位置HPの形状は、図2(b)に示すように、長辺が割断予定線71の一側に沿って延びた楕円形状になっている。このような柱状レンズ21を用いれば、加熱レーザ光HBを割断予定線71の一側で走査する機構を設ける必要が無く、割断装置の製造コストを低く抑えることができる。なお、図2(b)に示すように、加熱光照射位置HPは、割断予定線71に対してシール材65aの反対側に位置している。
Moreover, as shown in FIG. 1, the heating laser beam HB irradiated from the heating
なお、上述のように、加熱光照射部35から照射される加熱レーザ光HBを、柱状レンズ21を介して貼合基板60に照射する代わりに、加熱光照射部35から照射される加熱レーザ光HBを、柱状ミラー(図示せず)で反射して貼合基板60に照射してもよい。
As described above, instead of irradiating the
ところで、加熱光照射部35から照射される加熱レーザ光HBは、貼合基板60の表面板61に対する吸収率が90%以下となっているので、加熱レーザ光HBは、表面板61の内部に焦点FSを形成するとともに、表面板61の内部を加熱することができる。具体的には、加熱レーザ光HBは、表面板61の内部深さεの位置に、直径φの焦点FSを結ぶように構成されている(図2(a)参照)。なお、加熱レーザ光HBは、波長が概ね2700nm〜4500nmとなっていることが好ましい。このような加熱レーザ光HBとしては、例えば、HFレーザ光、半導体レーザ光、長波長変換したYAGレーザ光等を挙げることができる。
By the way, since the heating laser beam HB irradiated from the heating
なお、図2(a)は、CO2レーザ光LB及び加熱レーザ光HBを照射している貼合基板60の断面図を示したものであり、図2(b)は、CO2レーザ光LB及び加熱レーザ光HBを照射している貼合基板60の平面図を示したものであり、図2(c)は、貼合基板60の厚さ方向に対するCO2レーザ光LB及び加熱レーザ光HBの強度を示したものである。
2A shows a cross-sectional view of the
(冷却部40)
次に、冷却部40について詳細に説明する。図1に示すように、冷却部40は、レーザ加熱部30のCO2レーザ光LBによって局部的に加熱された貼合基板60の割断予定線71に、冷却剤Cを吹き付けて局部的に冷却するためのものである。なお、冷却剤Cとしては、水や霧(水と気体との混合物)、窒素やヘリウムなどの気体、二酸化炭素粒子(ドライアイス)などの微粒子固体、アルコールなどの液体、霧状のアルコール、雪状のドライアイスなどを用いることができる。
(Cooling unit 40)
Next, the cooling
また、図1に示すように、冷却部40は、冷却剤Cを貼合基板60の表面に噴射する冷却ノズル41を有している。なお、この冷却ノズル41の直径(内径)は、数mm以下であることが好ましい。
Moreover, as shown in FIG. 1, the cooling
なお、図1に示すレーザ加熱部30、加熱光照射部35及び冷却部40はいずれも、貼合基板60上で割断予定線71に沿って適切な間隔で一直線状に配置されるよう、アライメント調整できるようになっている。
Note that the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
(割断方法)
最初に、図1、図2(a)−(c)及び図5を参照として、内部に液晶66を滴下した貼合基板60を割断する方法について説明する。
(Cleaving method)
First, with reference to FIG. 1, FIG. 2 (a)-(c), and FIG. 5, the method to cleave the bonding board |
まず、貼合基板60を以下のようにして準備する。すなわち、裏面板62(厚さ0.7mm)の所定箇所に、シール材65a,65b(厚さ5μm)を塗布する(シール材塗布工程81)(図2(a)及び図5参照)。
First, the
次に、裏面板62上で、シール材65a,65bに囲まれた区画内に液晶66を滴下する(液晶滴下工程82)(図2(a)及び図5参照)。
Next, on the
次に、裏面板62に、シール材65a,65bを介して表面板61(厚さ0.7mm)を接合、真空封止する。このようにして貼合基板60を製造する(貼合工程83)(図2(a)及び図5参照)。
Next, the front surface plate 61 (thickness 0.7 mm) is joined to the
次に、割断対象となる貼合基板60を基板ホルダ50の保持部51によって、貼合基板60を保持する(保持工程84a)(図1及び図5参照)。
Next, the bonding board |
次に、レーザ加熱部30によって、基板ホルダ50に保持された貼合基板60の表面板61の割断予定線71に沿うレーザ光照射位置LPにCO2レーザ光LBを照射して局部的に加熱する(レーザ加熱工程85a)(図1、図2(a)−(c)及び図5参照)。ここで、後述するように、CO2レーザ光LBはガラスからなる表面板61で吸収されるので、表面板61は加熱され、割断予定線71近傍で熱応力が発生する。
Next, the
この際、表面板61の割断予定線71の一側にある加熱光照射位置HPに、レーザ光発振器37から照射されるCO2レーザ光LBと異なる波長の加熱レーザ光HB(例えば、HFレーザ光)を照射して、貼合基板60の内部を割断予定線71の側方に沿って加熱する(加熱光照射工程86)(図1、図2(a)−(c)及び図5参照)。
At this time, the heating laser beam HB (for example, HF laser beam) having a wavelength different from that of the CO 2 laser beam LB irradiated from the
この場合、後述のように、加熱レーザ光HBの波長を限定することにより、貼合基板60の表面板61内部を十分に加熱することができ、表面板61を割断する際に発生するソゲ量を抑制することができる。なお、(ソゲ量の抑制)及び(加熱レーザ光HBの波長限定)については後述する。
In this case, as will be described later, by limiting the wavelength of the heating laser beam HB, the inside of the
その後、冷却部40によって、レーザ加熱部30によって局部的に加熱された表面板61の割断予定線71を、局部的に冷却する(冷却工程87a)。このように冷却することによって、表面板61の表面が収縮し、引張応力が発生する。このため、CO2レーザ光LBによって誘起された応力を拡大させることができ、表面板61を割断予定線71で、効率よく割断することができる(図1及び図5参照)。
Thereafter, the cleaving
次に、貼合基板60を裏返(反転)し、この裏返した貼合基板60を基板ホルダ50の保持部51によって保持する(保持工程84b)(図1及び図5参照)。
Next, the
次に、レーザ加熱部30によって、基板ホルダ50の保持部51で保持された貼合基板60の裏面板62の割断予定線71に沿うレーザ光照射位置LPにCO2レーザ光LBを照射して局部的に加熱する(レーザ加熱工程85b)(図1及び図5参照)。
Next, the
最後に、冷却部40によって、レーザ加熱部30によって局部的に加熱された裏面板62の割断予定線71を、局部的に冷却する(冷却工程87b)(図1及び図5参照)。このことによって、貼合基板60の裏面板62の割断予定線71に亀裂が入り、貼合基板60を割断することができる。そして、割断された貼合基板60を保持部51より搬出する。
Finally, the cutting
(ソゲ量の抑制)
次に、図3(a)(b)を用いて、表面板61を割断する際に発生するソゲ量を小さくし、抑制する方法について説明する。なお、図3(a)(b)は、貼合基板60内の温度分布を概略的に示したものである。
(Reducing the amount of soge)
Next, with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b), a method for reducing and suppressing the amount of soggy generated when the
図1及び図3(b)において、レーザ加熱部30からのCO2レーザ光LBによって貼合基板60の表面板61の割断予定線71上で発生する熱は、レーザ光照射位置LPから遠いシール材65bよりも、近いシール材65aを介して、裏面板62へ伝達される。実際、図3(b)に示すように、表面板61内の温度分布を示す等温線(破線で示す)は、割断予定線71からシール材65aの方向に向かって大きく偏った形状になり、熱がシール材65aを介して裏面板62へ伝達される。
1 and 3 (b), the heat generated by the CO 2 laser beam LB from the
このように、CO2レーザ光LBによって発生する熱がシール材65aを介して裏面板62へ伝達されることにより、表面板61のうちシール材65a近傍の温度が高くなる。そして、表面板61のシール材65a近傍には引張応力が発生する。このため、図3(b)に示すように、表面板61を加熱及び冷却することよって形成される割断面68aは、割断予定線71に対してシール材65a側に曲がってしまう。
As described above, the heat generated by the CO 2 laser beam LB is transmitted to the
なお、ソゲは、被加工基板の割断予定線71に対して非対称に熱が伝達されると発生するので、上述のようなシール材65a,65bによって表面板61及び裏面板62が貼り合わされた貼合基板60を割断する場合だけでなく、例えば、一枚のガラス基板を割断する際にも、発生することがある。
The soge is generated when heat is transferred asymmetrically with respect to the
本発明によれば、表面板61の割断予定線71に対してシール材65aの反対側に、表面板61での吸収率が90%以下となる波長の加熱レーザ光HBを照射するため、貼合基板60の内部を割断予定線71に対してシール材65aの反対側を加熱することができる。このため、表面板61内の温度分布を割断予定線71に対して略対称にバランス良く形成することができる。この結果、図3(a)に示すように、表面板61を割断する際に発生する割断面68aのソゲ量を抑えることができる。
According to the present invention, the laser beam HB having a wavelength at which the absorption rate of the
なお、このときの表面坂61内の温度分布を示す等温線は、図3(a)に示すように、割断予定線71に対して略対称な形状になっている。
In addition, the isothermal line which shows the temperature distribution in the
また、加熱光照射部35から加熱レーザ光HBを照射することによって、表面板61内の温度を上昇することができるため、表面板61の割断予定線71上に大きな引張応力を発生させることができる。このため、表面板61の割断速度を向上させることができる。
Moreover, since the temperature in the
(加熱レーザ光HBの波長限定)
次に、図4を用いて、表面板61での吸収率が90%以下となる波長の加熱レーザ光HBを照射する理由について、説明する。なお図4は、光の波長と、当該光のガラス基板(厚さ0.7mm)での透過率との関係を示すグラフ図である。
(Limiting the wavelength of the heating laser beam HB)
Next, the reason for irradiating the heating laser beam HB having a wavelength at which the absorptivity at the
図4に示すように、ガラス基板に光を照射した際の透過率は、波長によって変化し、波長が5000nm以上となる光を照射すると、その透過率はほぼ0%となる。レーザ加熱部30から照射されるCO2レーザ光LBは、その波長が10,000nmであるため、ガラス基板に対する透過率は非常に低く、ガラス基板の表面近傍(数十μm)で、ほぼ全てが吸収される。このため、ガラスからなる表面板61及び裏面板62に照射するレーザ光LBとしてCO2レーザ光LBを用いることによって、表面板61及び裏面板62の表面を効率よく加熱することができる。
As shown in FIG. 4, the transmittance when the glass substrate is irradiated with light varies depending on the wavelength, and when the light having a wavelength of 5000 nm or more is irradiated, the transmittance is almost 0%. Since the wavelength of the CO 2 laser beam LB emitted from the
しかしながら、このようなCO2レーザ光LBは、上述のようにガラスからなる表面板61の表面近傍でほぼ全てが吸収されるため、表面板61の内部を加熱することができない。この結果、レーザ加熱部30から照射されるCO2レーザ光LBの強度を調整しても、表面板61内部の温度を調整することが難しい。
However, since almost all of the CO 2 laser beam LB is absorbed in the vicinity of the surface of the
本発明によれば、表面板61での吸収率が90%以下となる波長の加熱レーザ光HBを照射することによって、効率よく、貼合基板60の表面板61の内部を加熱することができる。この結果、表面板61内の温度分布を、割断予定線71に対して略対称にバランス良く形成することができ、ソゲ量を小さく抑えることができる。
According to the present invention, the inside of the
なお、このような加熱レーザ光HBとしては、HFレーザ光を用いることが好ましい。これは、HFレーザ光の波長は2.9μmであるため、表面板61での透過率が約55%となり(図5参照)、効率よく表面板61の内部を加熱することができるためである。
Note that it is preferable to use HF laser light as the heating laser light HB. This is because, since the wavelength of the HF laser light is 2.9 μm, the transmittance of the
上述した、加熱レーザ光の波長を限定した場合の作用効果について、より詳細に説明する。 The above-described effects when the wavelength of the heating laser beam is limited will be described in more detail.
レーザ加熱部30から照射されるCO2レーザ光LBは、大気中では一定の強度を持つが、ガラス基板である表面板61に入射すると、その強度は、深さ数十μmでゼロになってしまう(図2(c)参照)。これに対して、CO2レーザ光LBと異なり、表面板61での吸収率が90%以下となる波長を有する加熱レーザ光HBは、表面板61の内部まで透過し、強度I=I0×exp(―αd)を有している(図2(c)参照)。ここで、dは、表面板61の厚さ方向に対する任意の深さを示し、αは、ガラスの透過率係数を示している。
The CO 2 laser beam LB emitted from the
そして、表面板61内で形成される加熱ビーム光の焦点FSの直径φを、φ(d)=F(d−ε)で示すと、加熱レーザ光HBの焦点FSにおける温度θは、θ∝exp(―αd)×F(d−ε)2となる。ここでεは、表面板61の厚さ方向に対する加熱レーザ光HBの焦点FSの深さを示している。
When the diameter φ of the focal point FS of the heating beam light formed in the
このため、加熱レーザ光HBの波長を選択する(これは、αを選択することに相当する)とともに、関数F及び焦点FSの深さεを調整することによって、表面板61内の温度を適宜調整することができる。
Therefore, the wavelength of the heating laser beam HB is selected (this corresponds to selecting α), and the function F and the depth ε of the focal point FS are adjusted to appropriately adjust the temperature in the
なお、上記では、加熱光照射部35から照射される加熱光として、加熱レーザ光HBを用いて説明したが、これに限ることなく、加熱光としてインコヒーレント光を用いても良い。
In the above description, the heating laser light HB is used as the heating light emitted from the heating
また、加熱光照射部35は、互いに波長が異なる加熱光を照射する複数の単位加熱光照射部(図示せず)からなっていてもよい。このように、加熱光照射部35が、互いに波長の異なる加熱光を照射する複数の単位加熱光照射部を有することによって、割断対象となる貼合基板60の表面板61の光学特性に合った、より適切な波長の加熱レーザ光HBを選択することができる。この結果、表面板61を割断する際に発生するソゲ量をより小さく抑えることができる。なお、この単位加熱光照射部の各々は、上述した加熱光照射部35と略同一な構成からなっている。
Moreover, the heating
第1の変形例
次に図6により本発明の第1の変形例について説明する。図6に示す第1の変形例では、加熱光照射部35が、加熱レーザ光HBを出射する加熱レーザ光発振器32と、加熱レーザ光発振器32により出射された加熱レーザ光HBを反射する反射ミラー33と、反射ミラー33により反射され、レンズ31bを介して入射した加熱レーザ光HBを貼合基板60上で走査する走査ミラー34とを有している。その他の構成は、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。
First Modification Next, a first modification of the present invention will be described with reference to FIG. In the first modification shown in FIG. 6, the heating
図6に示す第1の変形例において、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the first modification shown in FIG. 6, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6に示す第1の変形例では、加熱レーザ光発振器32により出射された加熱レーザ光HBが反射ミラー33を経て走査ミラー34で反射され、表面板61のうち、割断予定線71に対してシール材65aの反対側に走査される。このように、表面板61の割断予定線71に対してシール材65aとは反対側に、加熱光照射部35から加熱レーザ光HBを照射することによって、表面板61内の温度分布を、割断予定線71に対して略対称にバランス良く形成することができる。このため、表面板61で発生するソゲ量を抑制することができる。
In the first modified example shown in FIG. 6, the heating laser beam HB emitted from the heating
なお、加熱レーザ光HBを走査させる手段としては、上述のような走査ミラー34を用いる代わりに、回転式ポリゴンミラーを用いてもよい。
As a means for scanning the heating laser beam HB, a rotary polygon mirror may be used instead of using the
第2の変形例
次に図7により本発明の第2の変形例について説明する。図7に示す第2の変形例は、レーザ光発振器37と貼合基板60との間に設けられた走査ミラー39、及び加熱レーザ光発振器32と貼合基板60との間に設けられた走査ミラー34の代わりに、一台の走査スキャナ45を設けたものである。この走査スキャナ45は、レーザ光発振器37と貼合基板60との間に設けられ、レーザ光発振器37から照射されるCO2レーザ光LBを反射するとともに、揺動軸48に対して揺動自在に連結された第一反射部46と、加熱レーザ光発振器32と貼合基板60との間に設けられ、加熱レーザ光発振器32から照射される加熱レーザ光HBを反射するとともに、第一反射部46の側方であって、前記揺動軸48に揺動自在に連結された第二反射部47とを有している。その他の構成は、図6に示す第1の変形例と略同一である。
Second Modification Next, a second modification of the present invention will be described with reference to FIG. The second modification shown in FIG. 7 includes a
図7に示す第2の変形例において、図6に示す第1の変形例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the second modification example shown in FIG. 7, the same parts as those in the first modification example shown in FIG.
図7に示す第2の変形例では、レーザ光発振器37により出射されたCO2レーザ光LBが、第一反射部46で反射され、表面板61上の割断予定線71に対して繰り返し走査されることで、照射パターンを有するレーザ光LBが生成される。また、加熱レーザ光発振器32により出射された加熱レーザ光HBは、第二反射部47で反射され、表面板61のうち、割断予定線71に対してシール材65aの反対側で走査される。このように、一台の走査スキャナ45で、レーザ光発振器37から照射されるCO2レーザ光LBを走査するとともに、加熱レーザ光発振器32から照射される加熱レーザ光HBを走査することができる。このため、割断装置を配置するのに必要なスペースを、小さくすることができる。
In a second modification shown in FIG. 7, CO 2 laser beam LB emitted by the
21 柱状レンズ
30 レーザ加熱部
32 加熱光発振器
35 加熱光照射部
37 レーザ光発振器
46 第一反射部
47 第二反射部
48 揺動軸
50 基板ホルダ
60 貼合基板(被加工基板)
71 割断予定線
84 保持工程
85 レーザ加熱工程
86 加熱光照射工程
LP レーザ光照射位置
LB レーザ光
HP 加熱光照射位置
HB 加熱レーザ光(加熱光)
21
71 Scheduled cutting line 84 Holding process 85
Claims (13)
被加工基板を保持する基板ホルダと、
基板ホルダに保持された被加工基板の割断予定線に沿うレーザ光照射位置にレーザ光を照射して局部的に加熱するレーザ加熱部と、
前記割断予定線の近傍であって、レーザ光のレーザ光照射位置と異なる加熱光照射位置にレーザ加熱部と異なる波長の加熱光を照射して、被加工基板の内部を割断予定線の側方に沿って加熱する加熱光照射部と、
を備えていることを特徴とする割断装置。 In a cleaving apparatus that heats a substrate to be processed made of a brittle material locally along a planned cutting line and generates a crack in the substrate to be processed by thermal stress generated at that time,
A substrate holder for holding the substrate to be processed;
A laser heating unit that irradiates a laser beam to a laser beam irradiation position along the planned cutting line of the substrate to be processed held by the substrate holder and locally heats the laser beam;
The heating light irradiation position different from the laser beam irradiation position of the laser beam near the planned cutting line is irradiated with heating light having a wavelength different from that of the laser heating unit, and the inside of the substrate to be processed is lateral to the cutting target line. A heating light irradiation section for heating along
A cleaving device comprising:
加熱光照射部は、加熱光を照射する加熱光発振器を有し、
レーザ光発振器と被加工基板との間に、レーザ光発振器から照射されるレーザ光を反射するとともに、揺動軸に対して揺動自在に連結された第一反射部を設け、
加熱光発振器と被加工基板との間に、加熱光発振器から照射される加熱光を反射するとともに、第一反射部の側方であって、前記揺動軸に揺動自在に連結された第二反射部を設けたことを特徴とする請求項1記載の割断装置。 The laser heating unit has a laser light oscillator that irradiates laser light,
The heating light irradiation unit has a heating light oscillator that radiates heating light,
Between the laser light oscillator and the substrate to be processed, a first reflecting portion that reflects the laser light emitted from the laser light oscillator and is swingably connected to the swing shaft is provided.
A heating light irradiated from the heating light oscillator is reflected between the heating light oscillator and the substrate to be processed, and the second reflection light is connected to the swing shaft at a side of the first reflecting portion and swingably. The cleaving apparatus according to claim 1, further comprising a second reflecting portion.
被加工基板を保持する保持工程と、
保持された被加工基板の割断予定線に沿うレーザ光照射位置にレーザ光を照射して局部的に加熱するレーザ加熱工程と、
前記割断予定線の近傍であって、レーザ光のレーザ光照射位置と異なる加熱光照射位置にレーザ加熱部と異なる波長の加熱光を照射して、被加工基板の内部を割断予定線の側方に沿って加熱する加熱光照射工程と、
を備えたことを特徴とする割断方法。 In a cleaving method in which a substrate to be processed made of a brittle material is locally heated along a planned cutting line, and the substrate to be processed is cracked by thermal stress generated at that time.
A holding step for holding the substrate to be processed;
A laser heating step of locally heating the laser beam irradiation position to the laser beam irradiation position along the planned cutting line of the held substrate;
The heating light irradiation position different from the laser beam irradiation position of the laser beam near the planned cutting line is irradiated with heating light having a wavelength different from that of the laser heating unit, and the inside of the substrate to be processed is lateral to the cutting target line. A heating light irradiation process for heating along
A cleaving method characterized by comprising:
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|---|---|---|---|
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