TWI282295B - Substrate working device and substrate working method - Google Patents

Description

1282295 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 胃本發明係有關於一種進行例如玻璃基板、半導體基板、 壓電材料基板等基板之切斷時所使用之基板加工裝置及基 板加工方法。 【先前技術】 液晶顯示裝置或有機EL(電致發光）顯示裝置等，係藉由 於以玻璃作為代表之基板上形成TFT(Thin Film Transistor ·薄膜電晶體）而製成。於該生產為了提升效 率，於大的玻璃上形成多數分面板之顯示裝置，並於後進 仃切割取出面板。例如由第4世代（73〇χ92〇 mm2)之玻璃基 板，可製成4片19英吋面板，6片17英吋面板。玻璃基板之 尺寸越大’可由一片玻璃基板取出越多面板，不僅可提升 生產性’另一方面切斷製程之良率問題變重要。 切斷玻璃之製程有2步驟，第丨步驟係於玻璃上形成刻劃 格線狀之痕跡，該步驟稱為刻劃，又，該刻劃格線稱為刻 劃線。第2步驟係沿刻劃線切割玻璃的方式對玻璃施力而 切斷之步驟，該步驟稱為切割。本發明係關於刻劃。 大部分之刻劃都是採用直接於玻璃基板按壓鑽石刀之方 法。由於在該方法施加過度之力於玻璃基板，容易產生無 法預期之裂痕或缺口，並且於按壓刀時之壓力或基板之運 送速度之調整必須要有經驗性之斟酌。又，由於鑽石刀隨 著使用時間增長而刀刃會鈍，因此，必須定期替換。由於 前述調整狀況會隨著每一刀不同，因此，於替換刀後必須 102394.doc 1282295 進行對應该刀片之調整，會導致降低生產性。 鑑於珂述事項’開發有藉由雷射光進行非接觸之刻劃技 術。該光源大部分都是丨_以上之波長。由於玻璃相當易 吸收該波長域之光，因此會產生熱造成之應力。之後當馬 上噴上水等之冷煤進行急速冷卻時會於玻璃厚度方向上產 生裂縫（裂痕）。由於該方法係利用熱應力，因此位置之护 制並不容易。再者’必須要有用以產生裂痕之起點之缺口工

或急速冷卻之冷煤並非完全非接觸性步驟，因此，會有 產生玻璃基板之污染之問題點。 另一方面，亦提出有利用多光子吸收之刻劃技術（參照 專利文獻1)。依照專利文獻】，以m秒以下之長度之脈衝 振盪雷射光，並聚光使照射光密度為lxi〇8(w^m2)以上 時，產生多光子吸收之玻璃離子化之改質，而可以此作為 起點來進行割斷。由於在此狀況下係完全非接觸，因此； 避免前述問題。又，多光子吸收對於玻璃而言，使用透明 之紫外區域之雷射光亦會產生，此時，僅有產生玻璃離子 化之部分會吸收紫外區域之波長，接著，#由雷射照射， 玻璃會昇華而形成溝。前述現象於玻璃以外之非金 亦會發生。 土反 [專利文獻1]日本特許第3408805號 (發明所欲解決之問題） 對割斷越有 ’但是實際 而提升破螭 藉由夕光子吸收離子化之範圍之深度越深， 利且玻璃基板之厚度部份離子化之程度越理想 上，極限為100 μηι左右。當為了加快刻劃速度 102394.doc 1282295 基^之運送速度時，該深度會急m n 力:度而提升雷射功率密度時，會使玻璃 ;㈣ 產生未預期之破裂，开心速加熱而 可知刻劃速度增快之效果不佳，日， 欲以高速描繪深刻劃線是困難的。 且 又，依照刻劃之方向，而產生了所謂刻 π # 化之現象，而使得切& 溝深度k 卞件之允許範圍狹窄。即，於列割 線具有溝深度參差不齊，六 ' 缺口等。 及合易產生偏離刻劃線之裂縫或 本發明係鑑於前H重I*主t Fm 、W迷事情而開發完成者，其目的在於提供 種可形成用以穩定切斷基板之刻_後# # I 、 基板加工方法。^板之⑽之基板加工裝置及 【發明内容】 為了達成前述目的， 勺本叙明之基板加工裝置包含平△及 雷射7b照射機構··前述平台係用以保持基板者，·而 射光照射機構係用以使聚光點聚集於前記基板並照射雷射 先’以使^保持於前述平台之前述基板產生多光子吸收 者。且’珂述雷射光照射機構包含光學元件，該光學元件 係按照前述雷射光相對於前述基板之移動方向，控制昭射 於前述基板之雷射光之偏光方向者。 制'，、、射 於刖述本發明之基板加工裝置，利用雷射光照射機構將 聚光點聚集於基板之雷射光照射於基板上。藉此，於基板 產生多光子吸收，而使產生多光子吸收之區域之改質產 生。 、 藉由私動基板與雷射光之相對位置，形成由改質區域之 102394.doc 1282295 軌跡所構成之刻劃線。在本發明，按照該移動方向控制雷 射光之偏光方向。即，控制雷射光之偏光方向，使雷射光 之偏光方向相對於移動方向總是一定。藉此，形成由一定 深度之改質區域之執跡構成之刻劃線。 為了達成前述目的，本發明之基板加工方法係使聚光點 聚集於基板上並照射雷射光，而於前述基板使多光子吸收 產生並加工前述基板，按照前述雷射光相對於前述基板之 移動方向，並照射控制偏光方向之前述雷射光。 在前述本發明之基板加工方法，聚光點聚集於基板之雷 射光照射於基板。藉此，在基板產生多光子吸收，使產生 多光子吸收之區域之改質產生。 藉由移動基板與雷射光之相對位置，形成由改質區域之 軌跡構成之刻劃線。在本發明係照射已按照該移動方向控 制偏光方向之雷射光。即，控制雷射光之偏光方向，使雷 射光之偏光方向對於雷射光相對於基板7之移動方向總是 一定。藉此，形成由深度統一之性質改變區域之轨跡構成 之刻劃線。 (發明之效果） 本發明可形成用以穩定切斷基板之刻劃線。 【實施方式】 以下，針對本發明之基板加工裝置及基板加工方法之實 施型態，參照圖示進行說明。 (第1實施型態） 第1圖係顯示本實施型態之基板加工裝置之結構之一例 102394.doc 1282295 之圖。 本實施型態之基板加工裝置1係包含雷射光源2、光成形 光學系3、1/2波長板4、聚光光學系5、驅動機構6、被加 工對象之基板7、載置基板7之XY平台8及控制裝置全體之 控制機構10。雷射光源2、光成形光學系3、1/2波長板4、 及聚光光學系5係相當於本發明之雷射光照射機構。 雷射光源2係例如以脈衝振盪yag之3次高諧波（波長355 nm)之雷射光。脈衝重複頻率係例如3 〇 kHz。由雷射光源2 射出之雷射光係例如直線偏光。此外，雷射光源2係配合 基板7之材質作選擇。在本實施型態，假設基板7係玻璃基 板的情況。由於切斷玻璃基板之Si_〇結合之必須之能源係 必定為355 nm之波長之光之2倍左右，因此，藉由多光子 吸收（此時為2光子吸收）可切斷Si_〇結合。因此，根據基板 之材夤，亦可使用YAG之2次高諧波（波長532 作為雷 射光源2。

光成形光學系3係例如使由雷射光源2射出之雷射光平行 ，二,，光成形光學系3係包含控制雷射光之功率之光學 艾咸器藉此’由光成形光學系3係射出例如雷射功率7 W v汲長板4係相當於本發明之光 光學系3射出之雷射光之偏光方：件“由光成 為先方向，以相對於1/2波長;| ΠΓ之角度射入時’光之偏光方向只旋轉_ 光方/由控制1/2波純4之切軸可得.料備任意之 光方向之雷射光。 102394.doc !282295 聚光光學系5係使由1/2波長板4射出之雷射光聚集於基 板7。聚光光學系5係達到在基板7内部使之產生多光子吸 收之必要之程度’例如聚光使雷射光之能量為lkJ/cm2。 所謂多光子吸收係指同時吸收2個或2個以上之光子，並 供給合計激發所必須之能量。為了提升多光子吸收之準確 率，要調整雷射光之功率或於聚光點之能量。藉由多光子 吸收，例如於基板7形成改質區域。基板7為玻璃基板時， 改質區域係例如離子化區域。於該離子化區域再照射雷射 光犄，在e亥區域之玻璃昇華而形成溝。此外，即使未形成 溝，於後之切割時亦可藉由於該離子化區域施力，將離子 化區域作為起點來切斷基板7。 驅動機構6係用以保持1/2波長板4之旋轉平台，係依照 來自控制機構10之控制訊號使1/2波長板4旋轉。藉此，調 整1/2波長板4對雷射光之偏光方向之光學軸之角度。驅動 機構6係藉由控制機構1 〇控制其旋轉角度。 基板7係例如玻璃基板。但是，只要是足以產生加工之 多光子吸收之材料，就不限定材料。除此以外，基板了亦 可採用半導體基板或壓電材料基板。 XY平台8之結構係搭載被加工對象之基板7，並且可朝X 方向及γ方向移動。χγ平台8之動作係藉由控制機構1〇控 制。在本實施型態，藉由固定雷射光，並且利用XYs 8使 之移動基板7，來使雷射光於基板7上移動，但是，亦可構 成固定XY平台8並掃描雷射光。藉由χγ平台8使基板7移動 而形成溝狀之刻劃線。 102394.doc -10- 1282295 控制機構ίο係控制裝置全體之動作。控制機構1〇係按照 XY平台8之X方向及γ方向動作，控制驅動機構6之1/2波長 板4之旋轉角度。例如，控制驅動機構6，使雷射光之偏光 方向總是與使XY平台8動作之雷射光相對於基板7之移動 方向一定。更理想的狀況係控制驅動機構6，使雷射光之 偏光方向總是與雷射光相對於基板7之移動方向平行。 接著，針對前述結構之本實施型態之基板加工裝置i之 動作進行說明。 ^ 由雷射光源2射出之雷射光係藉由光成形光學系3平行 化’且調整雷射光之功率。且，藉由1/2波長板4調整偏光 方向’並藉由聚光光學系5聚光於基板7。藉由使雷射光聚 集於基板7’於基板7之内部產生多光子吸收，並且於藉由 多光子吸收產生之離子化區域之玻璃昇華。 藉由XY平台8，基板7係相對於雷射光而相對移動，因 此’昇華而成為溝之部分成為刻劃線。在本實施型態，控 鲁制1/2波長板4之旋轉’使雷射光之偏光方向對於雷射光相 對於基板7之移動方向總是一定。 於形成刻劃線後，在接下來之切割步驟中，係沿著刻劃 線對基板7施力來切割基板7。藉此，將基板7切斷成由刻 劃線包圍之各個小基板。 ，在前述結構之本實施型態之基板加工裝置1，按照雷射 光相對於基板7之移動方向，控制照射於基板7之雷射光之 偏光方向。針對該理由進行說明。 於使雷射光對基板7移動(稱為刻劃)時，雷射光之偏光 I02394.doc 1282295 方向與刻自方向構成之角度及形成之刻劃線之溝深之關係 進行凋查。第2圖顯示該實驗結果。在本實驗，使用玻璃 基板作為基板7。 如第2圖所示，可知對應雷射光相對於基板？之移動之方 向，使雷射光之偏光方向旋轉時，所形成之刻劃線之溝深 變化。此時，溝深最大係在於偏光方向與刻劃方向平行之 狀悲。目A，可以說離子區域之深度最深係在於偏光方向 與刻劃方向平行之狀態下。又，可知第2圖之溝深之極小a 與極大b之關係係b=i.2a。 由前述實驗結果，只要維持雷射光之偏光方向平行於刻 劃方向之狀態刻劃時，相對於任意之執跡都可使離子化區 域之冰度形成為其雷射照射條件最大限度者。X,即使不 :仃/、要維持雷射光之偏光方向與刻劃方向一定之狀 態，對於任意之軌跡都可使離子化區域之深度一定。 例如，令脈衝重複頻率為30kHz、雷射：率為m 平台8之移動速度為60mm/s時，在控制1/2波長板4之旋轉 角使雷射光之偏光方向垂直於刻劃方向之情形，刻釗線之 =為55叫。相對於此’若於同一條件下，控制"2波 長板4之旋轉角使雷射光之偏光方向平行於刻劃方向時， 刻劃線之溝深約為70 μηι。 向之角度總是與雷射光相對 形成之刻劃線之深度就一 如前述說明，藉由使偏光方 於基板7之移動方向一定，戶斤 定。因此，可穩定刻劃。 在更理想之狀況 當藉由偏光方向之角度平行於雷射光 102394.doc 1282295 相對於基板7之移動方向，使雷射照射條件一定》 :最：之刻劃、線。為此’可以高速形成深刻劃線：藉 形成沬刻劃線，而使接下來之切割更容易。 (第2實施型態） 第3圖係顯示本實施型態之基板加工裝置之結構之一· :圖。此外，對與第丨實施型態相同之構成要素標：同： 才示號’並省略重複說明。

在本實施型態，於第丨實施型態之基板加工裝置丨追加θ 平台9。0平台9係用以使搭載基板7之灯平台8旋轉。口 平台8與Θ平台9之動作，控制基板7於平面内之㈣ 疋轉。Θ平台9之動作係藉由控制機構10控制。 控制機構Η)係以ΧΥ平台8與0平台9之移動資料為根 康，以貫際時間計算雷射光相對於基板7之進行方向，並 算出如該進行方向與雷射光之偏光方向—致之ι/2波長板* 之角度，控制驅動機構6形成該角度。或者’控制驅動機 構6使雷射光之進行方向與雷射光之偏光方向所 度總是一定。 依據本實施型態不#可形成直、線之刻亂線，亦可形成由 曲線構成之刻劃線。於該狀況下亦可使刻劃線之溝深 1實施型態相同地保持一定。 μ 本發明並不限定為前述實施型態之說明。 例如，於本實施型態，本發明之光學元件之例係使用 1/2波長板4作為例子來說明，但是亦可採用偏光板。例 如，由雷射光源2射出之雷射光並非直線偏光之情形，通 、扁光板之雷射光之偏光方向係沿偏光板之透過轴（光學 102394.doc -13 - 1282295 軸）。因此，藉由控制偏光板之旋轉，可對基板7照射偏光 方向控制之雷射光。 例如，在本實施型態，以XY平台8與0平台9之例進行 說明，但是亦可追加z平台。藉此，可將雷射光之聚光點 控制在基板7之深度方向上。 除此以外，只要不脫離本發明之要旨之範圍都可作各種 變更。 【圖式簡單說明】

第1圖係顯示第1實施型態之基板加工裝置之結構之一例 之圖。 第2圖係顯示雷射光之偏光方向與刻劃線方向所構成之 角度與刻劃線之深度之關係之圖。 第3圖係顯示第2實施型態之基板加工裝置之結構之一例 之圖。 【主要元件符號說明】 1 基板加工裝置 2 雷射光源 3 光成形光學系 4 1/2波長板（光學元件） 5 聚光光學系 6 驅動機構 ’ 基板 8 XY平台

Q 0平台 控制機構 102394.doc -14-

Claims (1)

1282295 ‘、申請專利範圍·· 一種基板加工裝置，包含·· 平台，係用以保持基板者；及 雷射光照射機構，係# ^ -射本… 係使认點聚集於前述基板並照朝 吸收者； 低座玍夕先子 該光學元件 向，控制照 2. 且，則述雷射光照射機構包含光學元件， 係按照前述雷射光相料前述基板之移動方 射於前述基板之雷射光之偏光方向者。 汝明求項1之基板加工裝置，其中 則述光學兀件係控制前述雷射光之偏光方向，使 :方向平行於對前述雷射光相對於前述基板之移動^ 者0 3·如請求们之基板加工裝置，其中更包含有： T動機構’係使前述光學元件之光學轴旋轉者；及 控制機構，係按照前述雷射光相對前述基板之移動方 向’控制前述驅動機構之旋轉者。 4 ·如明求項1之基板加工裝置，其中 刖述光學元件包含1/2波長板。 5·如請求項1之基板加工裝置，其中 别述光學元件包含偏光板。 6· 種基板加工方法，係使聚光點聚集於基板而照射雷射 光’並在前述基板產生多光子吸收而加工前述基板； 按照前述雷射光相對於基板之移動方向，並照射控制 102394.doc 1282295 偏光方向之前述雷射光。 7.如請求項6之基板加工方法，其中 照射前述雷射光，該前述雷射光具有與前述雷射光相 對於前述基板之移動方向平行之前述偏光方向。

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