激光加工装置的制作方法

专利名称：激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过对基板的表面和背面扫描激光束从而对基板进行两面加工的激 光加工装置。具体而言，涉及在例如液晶面板用基板那样的贴合基板的两面分割加工等所 采用的激光加工装置。
背景技术：
使激光束相对于被加工基板的照射位置相对移动来进行加工的扫描型激光加工 装置，被用于玻璃基板等脆性材料基板的加工。最近还提出一种激光加工装置，对于像液晶面板用基板那样的将两片玻璃基板贴 合形成的贴合基板，利用分光器将从一个激光光源照射的激光束分支或从两个激光光源独 立地照射激光束，并对基板两面同时照射激光束来划线或分割(参照专利文献1、专利文献 2)。并且，在专利文献1中记载了如下结构扫描基板表背各侧以形成第一激光点、 冷却区域、第二激光点，使裂缝进展得更深，通过一次划线步骤(在此期间进行两次激光照 射)将贴合基板分割。在这样的激光加工装置中，出于将进行加工时的加工宽度缩小来提高加工精度、 或在加热时提高加热效率来提高扫描速度的目的，在光路上调整从激光光源射出的截面形 状为圆形的激光束(原束)，使束聚光于基板的加工面(专利文献2)，或者形成有束斑的面 积随着距基板的高度(距离)而变化的椭圆形束斑(专利文献1)。此外，所形成的束斑的形状不仅如字面为“椭圆形”，即便为长圆、其他具有长轴方 向的细长形状的束斑，也能与椭圆形同样地提高加工精度、加热效率。因此，在此提到“椭圆 形”的束斑的情况下，包括长圆形状等的束斑、可定义长轴方向的束斑(将多个圆形束排列 成直列状的束斑等)。作为由激光光源射出的圆形截面的原束形成椭圆形状的束斑的方法，实际应用的 是使用透镜光学系统形成具有长轴的束斑的方法。例如已公开有通过在激光束的光路上配 置圆柱透镜和聚光透镜将圆形截面的原束整形为椭圆形的激光束(例如参照专利文献3)。图10是示出作为扫描型激光加工装置之一的裂缝形成装置500 (激光划线装置) 的现有例的结构图。该装置以激光束的照射位置不动的方式进行固定，且使工作台沿二维 方向(XY方向)和旋转方向(Θ方向)移动。S卩，沿平行配置于架台501上的一对导轨503、504，设有沿图10的纸面前后方向 (设为Y方向)往返移动的滑动工作台502。在两导轨503、504之间沿前后方向配置有螺 杆(；^々U - —彳、夕)505，被固定于滑动工作台502的支柱506螺合于该螺杆505，利用电 动机(未图示)使螺杆505正转和反转从而使滑动工作台502沿导轨503、504在Y方向往
复移动。在滑动工作台502上沿导轨508配置有沿图10的左右方向(设为X方向)往复 移动的水平的基座507。通过电动机509旋转的螺杆510贯通并与被固定于基座507的支柱510a螺合，通过螺杆510正转和反转使基座507沿导轨508在X方向往复移动。在基座507上设有在旋转机构511的作用下旋转的旋转工作台512，玻璃基板G以 水平状态安装于该旋转工作台512。旋转机构511使旋转工作台512绕垂直的轴线旋转，且 形成为能够使旋转工作台512相对于基准位置旋转任意角度。此外，基板G由例如吸附卡 盘固定于旋转工作台512。在旋转工作台512的上方，与激光器513相连的光学保持器514被保持于框架 515。如图11所示，在光学保持器514设有用于将从激光器513发出的激光束作为椭圆形 的加热点HS照射至基板G上的透镜光学系统514a(例如圆柱透镜)。此外，在透镜光学系 统514a的下方设有调整透镜514b，所述调整透镜514b通过上下移动焦点位置从而扩大、缩 小加热点HS的区域。在加热点HS被扩大、缩小后，照射至基板表面的面积、能量密度变化。 因此，进行如下调整并使用例如在利用调整透镜514b使加热点HS扩大时增加激光器513 的输出，在利用调整透镜514b使加热点HS缩小时减少激光器513的输出。另外，在光学保持器514附近可设置冷却喷嘴516，所述冷却喷嘴516用于向加热 点的后侧位置喷射制冷剂以形成冷却点并通过急速冷却促进热应力的产生。在裂缝形成装置500的左上方固定有一对CXD摄像机520 (521)。所述CXD摄像机 520(521)用于基板的位置检测。亦即，在载置于旋转工作台512的玻璃基板G上带有作为 加工基准点的一对标记(对准标记)，一对CXD摄像机520 (521)在旋转工作台512复位到 原点位置的状态(将图10的旋转工作台512移动至左端的状态)下拍摄所述标记。另外， 图10中仅图示出纸面近前侧的CXD摄像机520，纸面里侧的CXD摄像机521未被图示。利用显示部557 (后述)监控由CXD摄像机520、521映现出的基板G的影像的同 时，调整滑动工作台502、基座507、旋转工作台512，由此进行基板G的位置对准。在位置对 准结束后，基板G的各点便对应于在裂缝形成装置500上设定的坐标系。在旋转工作台512的上方，经由上下移动调节机构517安装有刀轮518。刀轮518 专门在如下情况下使用在玻璃基板G的端缘形成初始裂纹TR时，使基座507从待机位置 沿X方向移动并使刀轮518暂时下降，然后使基座507返回待机位置。接下来，参照图11对裂缝形成装置500的控制系统进行说明。在裂缝形成装置500 中，下述各驱动系统通过由计算机(CPU)构成的控制部550进行控制工作台驱动部551， 所述工作台驱动部551驱动用于对滑动工作台502及基座507进行定位的电动机(电动机 509等)；激光驱动部552，所述激光驱动部552驱动激光器513及光学保持器514的调整 透镜514b以照射激光束；冷却喷嘴驱动部553，所述冷却喷嘴驱动部553在设置有冷却喷 嘴516的情况下喷射制冷剂；切刀驱动部554，所述切刀驱动部554对刀轮518进行定位并 调整刀轮518对玻璃基板G的压接力；以及摄像机驱动部555，所述摄像机驱动部555利用 CXD摄像机520、521进行拍摄。在控制部550上连接有由键盘、鼠标等输入装置构成的输入部556、以及由进行各 种显示的显示屏幕构成的显示部557，从而将必要的信息显示于显示屏幕且可输入必要的 指示、设定。以下，对裂缝形成装置500的动作进行说明。玻璃基板G被载置于旋转工作台512 之上。此时使用摄像机520、521进行定位。在裂缝形成装置500中存储分割预定线CL。接下来，开始形成裂缝。在处理开始后，读取所存储的分割预定线CL的位置数据，以使刀轮518接近起点PO的方式移动滑动工作台502、基座507 (旋转工作台512)。进而 在刀轮518降下的状态下以使基板端接近刀轮518的方式驱动基座507 (旋转工作台512)， 从而在基板端形成初始裂纹TR。接下来，以使束斑BS到达初期裂缝TR的紧前方位置的方式移动滑动工作台502、 基座507 (旋转工作台512)。然后，激光器513振荡并照射激光束形成束斑BS，从起点P。至 终点P1为止沿分割预定线CL进行扫描(根据需要使冷却喷嘴516形成的冷却点以追踪的 方式进行扫描)。通过执行以上的处理形成沿分割预定线CL的裂缝。一般而言，具备将载置有基板的工作台与基板一起沿二维方向(XY方向)移动或 沿一维方向(X方向)移动的工作台平移机构的激光加工装置的扫描束斑的稳定性优良，能 够进行再现性良好的激光加工。然而，由于关系到需要移动工作台，因此需要从工作台的移动开始位置至移动结 束位置为止的空间，与工作台被固定的装置相比，存在装置整体的设置空间无论如何也会 增大两倍左右(一维驱动的情况)或四倍左右(二维驱动的情况)的趋势。特别是如最近在加工液晶面板用的玻璃基板的情况下那样，有作为加工对象的基 板的面积变大的趋势。因此随着基板面积变大，需要更大的设置空间。因此，提出有在激光束侧设置二维(XY方向)平移机构的激光分割装置(激光加 工装置)(参照专利文献3)。由此，具备将可调整束斑形状的激光光学系统(折射透镜、聚焦透镜组)整体沿激 光束的扫描方向移动的驱动机构。专利文献1 日本特开2004-36315号公报专利文献2 日本特开2002-172479号公报专利文献3 日本特开2000-61677号公报不具备使工作台移动的平移机构而具备使激光光学系统整体沿扫描方向移动的 平移机构的激光加工装置由于能够减小设置空间，因此能够形成紧凑的装置结构。然而，在将不具有工作台的平移机构而使激光光学系统移动的紧凑的装置结构应 用于对基板进行两面加工的激光加工装置的情况下，因在基板背面侧存在工作台，因此需 要形成工作台不妨碍激光加工的光学系统的配置、工作台结构。此外，在专利文献1记载的进行两面加工的激光加工装置中，如上所述，公开了通 过一次扫描来执行从激光划线至激光断裂的作业并一次性地分割的方法(专利文献1)。但 是，要进行该加工则需要依被加工基板的种类、厚度等的状况设定加工条件的调整作业，并 且所述条件设定、调整作业需花费时间。特别是，因依基板的厚度(因光路长度变化)不同 会使得束斑的大小变化，因此需要与基板的厚度对应地进行调整。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种两面加工用的激光加工装置，其能够减少对基 板等的分割加工所需要的加工条件的限制，能够进行划线加工及断裂加工，而不依赖于基 板的种类、厚度。此外，本发明的目的在于提供一种激光加工装置，其能够利用一个加工装置简单地进行从划线加工至断裂加工的作业，而不依赖于基板的厚度。为解决上述课题而完成的本发明的激光加工装置，能够在将进行两面加工的基板 载置于工作台的状态下对两面同时进行划线加工，然后在使基板浮起的状态下逐侧进行断 裂加工。S卩，本发明的激光加工装置对由脆性材料构成的基板的表背两面扫描激光束并进 行加工，该激光加工装置具备第一束扫描光学系统，所述第一束扫描光学系统将从激光光 源射出的激光束整形为由平行光束构成的第一束，并引导至基板表面侧进行扫描；第二束 扫描光学系统，所述第二束扫描光学系统将从激光光源射出的激光束整形为由平行光束构 成的第二束，并引导至基板背面侧进行扫描；以及工作台，所述工作台具有基板载置面，该 基板载置面被作为用于将第二束引导至基板背面的光路的槽所分割，在基板载置面设有浮 起机构，所述浮起机构由多孔部件形成并经由多孔部件对基板吹送气体使基板浮起，该激 光加工装置还设有抵接部，所述抵接部抵接于浮起的基板的基板侧面并限制基板的水平方 向的移动。此处，作为脆性材料基板，虽主要使用玻璃的贴合基板，但不限于此，也可以是硅 基板、蓝宝石基板、其他半导体基板、陶瓷基板等贴合基板。此外，作为用于将激光束引导至基板背面的光路的槽可以是一条或多条，可根据 基板形状、基板上的要分割加工的位置、加工条数来确定工作台的槽的位置、条数。此外，在基板为恒定形状(定型)的情况下，抵接部可固定于基板载置面上。在基 板不是恒定形状的情况下，优选采用可移动的活动抵接部。 根据本发明，基板被载置于工作台上。当基板浮起机构工作时，通过向基板吹送气 体使基板浮起。此时，抵接部限制基板的水平方向的移动。另一方面，照射至基板表面侧的 第一束及第二束在被整形为平行光束后被引导至基板表面、基板背面。此外，在工作台的基 板载置面形成有作为用于将第二束引导至基板背面的光路的槽，经由该槽将第二束照射至 基板背面。因此，在将基板载置于工作台上的状态下将第一次激光束照射至两面以进行划 线加工，接着，在使基板浮起的状态下对任一单侧基板面照射第二次激光束并对单侧面进 行断裂加工。此时，由于激光束以平行光束照射，因此不会因载置于工作台上的状态的基板 与浮起状态的基板的高度差异而使光束的照射位置关系变化，因此不需要进行光学系统的 调整。接着，在使基板浮起的状态下，将第二次激光束照射至相反侧基板面并对另一侧基板 面进行断裂加工。此时，由于激光束以平行光束进行照射，因此同样不会因载置于工作台上 的状态的基板与浮起状态的基板的高度差异而使激光束的照射位置、束斑形状变化，不必 调整光学系统。这样，在进行划线加工后，能够对单侧面逐一进行断裂加工，而且在浮起的 状态(自由支撐状态)下照射激光并进行断裂，因此与在接触工作台的基板载置面的状态 下进行断裂的情况相比，能够简单且可靠地分割。根据本发明，在使基板载置于基板载置面上的状态和使基板浮起的状态下，由于 能够进行限制使得基板的水平方向的位置相同，且使激光束形成为平行光束，因此即使在 基板载置面上进行划线加工且在浮起状态下进行断裂加工，也能够在不进行由基板的高度 方向的差异引起的光学系统的位置调整的情況下进行加工。此外，在浮起状态下进行断裂 加工，因此与在载置于工作台的状态下进行断裂加工的情况相比，能够简单地分割。此外，本发明能够以一个加工装置简单地进行从划线加工至断裂加工的作业而不依赖于基板的厚度。(其他的课题解决手段和效果)在上述发明中，也可以在工作台上设置经由多孔部件吸附基板的吸附机构。由此，在划线加工时能吸附基板进行划线，因此能作出准确且再现性良好的划线 加工。特别是，在基板的板厚较薄的情况下的划线加工中，虽然在进行交叉切割时需要准确 地控制划线的深度，但是通过利用吸附机构进行划线加工，在划线加工时能够进行精度良 好的深度控制。在上述发明中，第一束扫描光学系统与第二束扫描光学系统也可以分别具备束截 面切换机构，所述束截面切换机构将束截面切换为截面呈椭圆的划线用平行光束、或者截 面面积比所述划线用平行光束大的断裂用平行光束中的任一种光束。由此，可在划线加工时使用椭圆束，在断裂加工时使用比划线用平行束的截面面 积大的束，因此能以适合于各种加工的束斑形状进行加工。在上述发明中，也可以设置基板引导机构，所述基板引导机构通过使抵接部水平 移动从而沿水平方向推压基板侧面并引导基板。由此，能对基板在工作台上的位置进行微调或者使基板旋转移动。
在上述发明中，也可以具备调整槽的宽度的槽宽调整机构。由此，能根据分割预定线的位置、条数来调整槽宽。例如在存在相接近的两条分割 预定线的情况下，能够调整为可对所述两条分割预定线进行加工的槽宽。此外，在分割预定 线的条数较少时，能将多余的槽封闭起来。


图1是作为本发明的一个实施方式的激光加工装置LMl的整体结构图。图2是示出图1的激光加工装置LMl的剖面结构的示意图。图3是示出射出椭圆形的平行束的束整形部的结构例的图。图4是示出椭圆形的束斑的长轴长度的调整方法的图。图5是示出工作台的剖面结构的图。图6是示出基板引导机构的结构的图。图7是示出图1的激光加工装置LMl的控制系统的框图。图8是示出图1的激光加工装置LMl的动作例的流程图。图9是示出图1的激光加工装置LMl的另一动作例的流程图。图10是示出现有激光加工装置(裂缝形成装置)的一例的图。图11是示出图10的激光加工装置的控制系统的图。标号说明IOaUOb 激光光源；20a、20b 激光扫描光学系统；21a、21b 束整形部；22a、22b 扫描机构部；23a、23b 光路调整部；24a、24b 束截面放大部；29a、29b 束截面切换机构； 40 工作台；40a、40b 部分工作台；41 上部部件(多孔部件)；46 真空泵；47 空气源49 槽；50 基板引导机构；51a、51b 活动抵接部；54a、54b 抵接部件；55a、55b 摄像机。
具体实施例方式以下，主要以玻璃基板加工用的激光加工装置为例，根据

本发明的实施 方式。图1是作为本发明的一个实施方式的激光加工装置LMl的整体结构图。图2是示 出激光加工装置LMl的剖面结构的示意图。激光加工装置LMl主要由上下一对激光光源 10 (10a、10b)、上下一对激光扫描光学系统20 (20a、20b)(但由于20b位于隔着工作台40与 20a对称的位置，因此未在图1示出)、工作台40、基板引导机构50、触发机构60构成。在以下的说明中，在上下地形成有一对相同部件的情况下，对上侧标注a，对下侧 标注b来区分，但对于上下相同的部件的说明，为避免说明过于冗长，对一部分的说明则省 略a、b进行说明。(激光光源)激光光源10 (10a、10b)使用CO2激光。也可以使用CO激光、准分子激光来取代CO2 激光。从激光光源10射出截面形状为圆形的激光束(原束L0)。(激光扫描光学系统)激光扫描光学系统20(20a、20b)大致由以下部分构成束整形部21 (21a、21b)， 所述束整形部21(21a、21b)将激光束(原束)的截面形状调整为平行光束的椭圆束(束 (beam)是光束的集合)；束截面放大部24 (24a、24b)，所述束截面放大部24 (24a、24b)使激 光束(原束)的截面形状在保持圆形束的状态下放大并以平行光束的圆形束射出；扫描机 构22 (22a、22b)，所述扫描机构22 (22a、22b)使激光束沿工作台表面(XY方向)移动(扫 描)；光路调整部23(23&、2313)，所述光路调整部23(233、2313)将从束整形部21和束截面放 大部24射出的激光束引导至扫描机构22 ；以及束截面切换机构29(29a、29b)，所述束截面 切换机构29(29a、29b)使激光束(原束)的光路在束整形部21与束截面放大部24之间切 换。另外，将工作台表面的X方向设为扫描轴方向(进行扫描加工、断裂加工的方向)，将Y 方向设为进给轴方向。对束整形部21(21a、21b)进行说明。束整形部21由多个光学元件构成，所述多个 光学元件用于将从激光光源10射出的原束整形为截面形状为椭圆形的平行束，并且调整 平行束的长轴径、短轴径。图3(a)是示出射出椭圆形的平行束的束整形部21(21a、21b)的结构例的图。该束 整形部21由第一抛物面镜(凹面)M1、第二抛物面镜(凸面)M2、第三抛物面镜M3(凸面)、 第四抛物面镜M4(凹面)这4个光学元件构成。其中，第一抛物面镜(凹面)M1和第二抛物 面镜(凸面)M2被配置成彼此的焦点一致并形成共焦点F12。此外，第三抛物面镜(凸面) M3和第四抛物面镜(凹面)M4也被配置成彼此的焦点一致并形成共焦点F34。并且，将所述四个抛物面镜立体地配置为从第一抛物面镜(凹面)M1朝向第二抛 物面镜(凸面)M2的激光束的前进方向为XY面方向，被第二抛物面镜M2反射的激光束朝 向第三抛物面镜M3，从第三抛物面镜(凸面)M3朝向第四抛物面镜(凹面)M4的激光束的 前进方向为XZ面方向。通过上述配置，第一抛物面镜Ml将沿X方向前进的圆形截面的原束L0(参照图 3(b))向XY面方向反射。此时Z方向的束宽保持不变而Y方向的束宽聚焦的同时前进，并入 射至第二抛物面镜M2。第二抛物面镜M2以形成共焦点F12的方式进行配置，因此在向Y方向聚焦的激光束被反射后，再次成为平行束Ll (参照图3 (c))，朝向X方向前进。该平行束Ll成 为具有Z方向的束宽保持原束LO的束宽不变、Y方向的束宽被缩小的椭圆形截面的激光束。进而，平行束Ll前进并被第三抛物面镜M3反射后，在Y方向的束宽保持不变而X 方向的束宽扩大的同时在XZ面内前进，并入射至第四抛物面镜M4。第四抛物面镜M4以形成共焦点F34的方式配置，因此在X方向扩大的激光束被反 射后，再次成为平行束L2 (参照图3 (d))，并朝向X方向前进。此平行束L2成为具有Z方向 的束宽比原束LO扩大、Y方向的束宽比原束缩小的长轴较长的椭圆形截面的激光束。然后，经束整形部21整形后的截面形状为椭圆形的平行束L2经由后段的光路调 整部23及扫描机构22，在基板G上形成椭圆形状的束斑BS。因此，通过调整这四个抛物面 镜Ml(Mla、Mlb) M4(M4a、M4b)的光学常数，能够形成预期的椭圆形状的束斑。接下来，对光路调整部23(23a、23b)进行说明。光路调整部23如图1所示，由两个 平面镜M5 (M5a、M5b)、M6 (M6a、M6b)构成。平面镜M5使沿X方向前进的平行束L2转折并形 成沿Z方向前进的平行束L3。通过调整平行束L2的光路长(M4 M5之间的距离)，进行 光路调整部23与扫描机构22之间的X方向调整。此外，平面镜M6将沿Z方向前进的平行 束L3向Y方向转折，形成沿Y方向前进的平行束L4。通过调整平行束L3的光路长(M5 M6之间的距离)进行光路调整部23与扫描机构22之间的高度(Z方向)调整。进而，通过 调整在后述的扫描机构的平面镜M7(M7a、M7b)位于原点位置时(距M6最近的位置)的平 行束L4的光路长(M6 M7之间的距离)，进行光路调整部23与扫描机构22之间的Y方向 调整。接着，对束截面放大部24(24a、24b)进行说明。束截面放大部24由使原束的束径 放大并以平行光束射出的组合透镜28构成。例如可通过凹透镜与凸透镜的组合形成为放 大了的平行光束。另外，将放大了的束截面的截面面积调整为比由束整形部21形成的椭圆 束大。其理由是，一般在激光划线加工后进行激光断裂加工时，以较广范围加热的话容易断 裂。不过，也可以利用与划线加工时相同的束斑形状进行断裂加工。接着，对束截面切换机构29进行说明。束截面切换机构29 (29a、29b)由两个反射 镜Mll(Mlla、Mllb)、M12(M12a、M12b)构成，并且形成为可利用未图示的驱动机构在激光束 的光路上进出。当成为进入到光路上的状态时，朝向束整形部21的激光束的光路被切换为 朝向束截面放大部24，使由组合透镜28放大的平行光束的圆形束前进至光路调整部23。因此，通过使激光束的光路朝向束整形部21或朝向束截面放大部24，使椭圆束的 平行光束或者放大了的圆形束的平行光束中的任一平行光束入射至光路调整部23。接下来，对扫描机构22(22a、22b)进行说明。扫描机构22具备轴线朝向Y方向的 导轨25 (25a、25b)；平面镜M7 (M7a、M7b)，所述平面镜M7 (M7a、M7b)被安装成可利用未图示 的驱动机构沿导轨25移动；导轨26(26a、26b)，所述导轨26(26a、26b)被一体固定于平面 镜M7且轴线朝向X方向；平面镜M8 (M8a、M8b)，所述平面镜M8 (M8a、M8b)被安装成可利用 未图示的驱动机构沿导轨26移动；以及角度调整用调节器27(27a、27b)，所述角度调整用 调节器27(27a、27b)用于调整平面镜M8相对于水平方向的安装角度(XZ面的安装角度)。为了方便说明，将导轨25的最接近平面镜M6的位置设为平面镜M7的原点位置。 平面镜M7的角度调整为可在原点位置使来自平面镜M6的平行束L4折射，并将平行束L5 弓丨导至平面镜M8。此时，由于平行束L4沿Y方向行进且平面镜M7也沿导轨25在Y方向移动，因此无论平面镜M7移动至导轨25的任何位置，平行束L4均会被平面镜M7反射并引导 至平面镜M8。在平面镜M8之前，在平面镜M8a与平面镜M8b之间会产生因工作台的有无而导致 的差距。上侧的平面镜MSa使平行束L5折射，并在基板G的表面形成束斑BS。此时，由于 平行束L5沿X方向前进且平面镜M8也沿导轨26在X方向移动，因此无论平面镜M8移动 至导轨26上的任何位置，平行束L5均会被平面镜MSa反射，在基板G上形成相同形状的束 斑BS。而且，所形成的束斑形成为长轴始终朝向X方向的椭圆形状的束斑。另一方面，下侧的平面镜M8b构成为在平面镜M7b移动至与后述的工作台40的 槽49面对的位置，且被平面镜M8b反射的平行光束的激光束可通过槽49而到达基板背面 时，在基板G的背面上形成束斑BS。接着，通过使平面镜M8沿X方向移动，椭圆形状的束斑BS在使长轴朝向X方向的 同时沿X方向进行扫描。接下来，说明调节器27对束斑BS的调整。束斑BS的形状主要可通过改变束整形 部21的光学元件的光学常数来调整，但当改变束斑BS的长轴长度的情况下，可保持束整形 部21不变而通过调节器27来进行。图4是示出使用调节器27调整长轴长度的调整状态 的图。通过调节器27改变平面镜M8的安装角度，调整平行束L5向基板入射的入射角，从 而使平行束L5倾斜入射至基板上。其结果是，能够改变束斑BS的长轴长度。因此，能将调 节器27用作简便的束长调整机构。(工作台)接下来，对工作台40进行说明。如图1所示，工作台40由槽49分割为部分工作 台40a、40b这两部分。图5(a)是示出部分工作台40a(40b也相同)的剖面结构的图。工 作台40a由下列部件构成上表面部件41 (基板载置面)，所述上表面部件41由多孔部件 构成且载置有基板G(参照图1)；主体42，所述主体42与上表面部件41的周围紧密接触进 而形成底面，并在该主体42与上表面部件41之间形成中空空间42a ；插销45，所述插销45 形成有与中空空间42a连通的流路43，并与外部流路44连接；真空泵46，所述真空泵46经 由流路43、外部流路44对中空空间42a减压；以及空气源47，所述空气源47经由流路43、 外部流路44向中空空间42a输送加压空气。在所述部件中，通过中空空间42a、流路43、外部流路44、真空泵46，形成使基板G 吸附于上表面部件41的吸附机构。此外，通过中空空间42a、流路43、外部流路44以及空 气源47，形成使基板G从上表面部件41浮起的浮起机构。该工作台40a (40b)在将基板G载置于上表面部件41上的状态下起动真空泵46 并开启开闭阀，从而使中空空间42a成为减压状态，经由多孔部件的上表面部件41吸附基 板G。另一方面，在基板G载置于上表面部件41上的状态下开启开闭阀从空气源47输 送空气，从而使中空空间42a成为加压状态，经由多孔部件的上表面部件41喷出加压空气 使基板G浮起。此外，此时利用后述的基板引导机构50限制基板G的移动。此外，在另一工作台40b安装用于调整槽49的间隔的槽宽调整机构90 (图1)。槽 宽调整机构90在电动机驱动下使工作台40b沿与槽49正交的方向滑动。通过驱动槽宽调 整机构90，能够设定为预期的槽宽。
此外，工作台不限于分割为两部分，只要适当设定即可。也可以如图5(b)所示地 纵横地分割为四部分。此外也可以分割为六部分、八部分等。此外，如图5(b)所示，在沿Y方向进行划线加工时，需要将椭圆束的长轴方向切换 为Y方向。虽然省略了详细说明，但例如可以在光路调整部M5(M5a、M5b)的位置处以可切 换的方式安装由平面反射镜组合而成的光学回路，以使长轴方向旋转。(基板引导机构)接下来，对基板引导机构50进行说明。图6是示出基板引导机构50的结构的图。 基板引导机构50由安装于方形工作台40a、40b的对角角部48a、48b附近的一对活动抵接 部51a、51b构成。各活动抵接部51a、51b具有在未图示的驱动机构的作用下以支轴52a、52b为中心 进行平移动作、回转动作的多关节臂53a、53b。在多关节臂53a、53b的前端部分安装有通过 未图示的驱动机构进行回转动作的金属制成的抵接部件54a、54b。抵接部件54a、54b被安 装成各前端向左右分支，与基板G接触的部位形成为圆柱形。该圆柱的轴向朝向铅直方向。因此，在要将基板G沿X方向、Y方向移动或旋转移动时，在使空气源47(图5)工 作使得基板G浮起的状态下，利用抵接部件54a、54b推压基板G，基板G轻轻地与抵接部件 54a、54b接触并移动至预期的位置。另外，在进行断裂处理时，可限制浮起状态的基板G的 水平移动。此外，使抵接部件54a、54b停止于预期位置，使空气源47停止，使真空泵46工 作，从而能够将基板G吸附于预期位置。此外，在所加工的基板的形状是恒定形状的情况下，只要能将基板安装于确定位 置即可，因此也可以将不移动的位置固定的抵接部件当作基板定位用的导向件安装于工作 台上。另外，在形成有对准标记的基板G的情况下，也可使用预先测量好相对于在工作 台40上所定义的坐标系的安装位置的摄像机55a、55b来拍摄对准标记，从而根据对准标记 的当前位置求出基板G的位置偏移量，算出移动量，通过基板引导机构50使基板G移动，从 而自动调整基板G的位置。(触发机构)接下来，对初始裂纹形成用的触发机构进行说明。此外，是否安装触发机构是任意 的，在不安装触发机构时，例如也能够由激光消融加工代替。如图1所示，触发机构60由刀轮61、升降机构62、及多关节臂63构成。多关节臂 63进行与基板引导机构50的多关节臂53a、53b同样的动作。刀轮61的刃尖朝向X方向。在形成初始裂纹TR时，利用多关节臂63使刀轮61到达要形成初始裂纹的位置的 正上方。然后，利用升降机构62使刀轮61暂时下降并压接，从而形成初始裂纹TR。(控制系统)接着，对激光加工装置LMl的控制系统进行说明。图7为示出激光加工装置LMl 的控制系统的框图。激光加工装置LMl通过由计算机(CPU)构成的控制部80控制下述各 驱动系统吸附/浮起机构驱动部81，所述吸附/浮起机构驱动部81驱动工作台40的吸 附机构和浮起机构；基板引导机构驱动部82，所述基板引导机构驱动部82驱动基板引导机 构50的活动抵接部51a、51b ；触发机构驱动部83，所述触发机构驱动部83驱动触发机构 60的升降机构62和多关节臂63 ；扫描机构驱动部84，所述扫描机构驱动部84使扫描机构22的平面镜M7、M8移动；激光驱动部85，所述激光驱动部85照射激光束；冷却喷嘴驱动部 86，所述冷却喷嘴驱动部86设置有冷却喷嘴，并在形成追踪束斑BS的冷却点时从制冷剂喷 嘴喷射制冷剂；摄像机驱动部87，所述摄像机驱动部87进行CCD摄像机55a、55b的拍摄； 束截面切换机构驱动部88，所述束截面切换机构驱动部88切换光路；以及槽宽调整机构驱 动部89，所述槽宽调整机构驱动部89调整槽49的宽度。在控制部80连接有由键盘、鼠标等输入装置构成的输入部91、由进行各种显示的 显示屏幕构成的显示部92，可将必要信息显示于显示屏幕并且可输入必要的指示、设定。(动作例1)接下来，说明激光加工装置LMl的典型的加工动作例。在此对下述情况进行说明 对刻有对准标记的贴合玻璃基板G的两个面同时进行激光划线加工，然后逐面照射激光进 行断裂加工。为了方便说明，设分割方向为玻璃基板的χ方向，在利用对准标记进行定位时，χ 方向与激光扫描光学系统的X方向一致。图8是示出动作例的流程图。在玻璃基板G被载置于工作台40上后，首先使用基板引导机构50进行基板G的 定位(SlOl)。定位是利用摄像机55a、55b检测出基板G的对准标记并求出位置偏移量。接 下来驱动活动抵接部51a、51b，使抵接部件54a、54b接近基板G的基板侧面。同时使浮起 机构工作，使基板G从工作台表面浮起。此时玻璃基板G在与抵接部件54a、54b的接触点 (四处)被限制移动。接着，驱动活动抵接部51a、51b，使基板G沿水平方向移动(平移、旋 转)，在位置偏移量为零的位置使基板G停止。然后使浮起机构停止，使吸附机构工作，从而 将基板G固定于工作台表面。其结果是，在基板G的χ方向与激光扫描光学系统的X方向 一致的状态下完成定位。接着，驱动触发机构60，在玻璃基板G的划线开始位置形成初始裂纹TR(S102)。接着，驱动扫描机构部22，调整平面镜M7(M7a、M7b)、M8(M8a、M8b)的位置，使束斑 BS到达基板G的划线开始位置的外侧。然后在照射通过束整形部21被整形为椭圆形的激 光束的同时使平面镜M8(M8a、M8b)沿X方向移动(扫描)，从而沿玻璃基板的χ方向进行 划线加工(S103)。(在使用形成有多个X方向的槽的工作台的情况下，在多次重复划线时，交替进行 平面镜Μ7 (M7a、M7b)的Y方向移动(激光停止)和平面镜M8 (M8a、M8b)的X方向移动(扫 描)(激光照射)。)在结束划线加工后，使吸附机构停止，使浮起机构工作，以使基板G浮起(S104)。 此时通过活动抵接部51a、51b限制基板G的水平方向的移动。接着，仅使上侧的激光光源IOa振荡，使束截面切换机构29a工作，使由束截面放 大部24a形成的放大束扫描基板的上表面侧(表面侧)，对上表面侧进行断裂加工(S105)。 此时，由于是在使基板浮起的状态下进行断裂加工，因此贴合基板的上表面侧被简单地分 割。接着，仅使下侧的激光光源IOb振荡，使束截面切换机构29b工作，使由束截面放 大部24b形成的放大束扫描基板的下表面侧(背面侧)，对下表面侧进行断裂加工(S106)。 此时，由于是在使基板浮起的状态下进行断裂加工，因此贴合基板的下表面侧也被简单地
12分割。通过以上的动作，完成玻璃基板G的χ方向的分割加工。(动作例2)接下来，对将方形的贴合玻璃基板G沿彼此正交的χ方向和y方向这两个方向加 工(交叉切割)的情况下的激光加工装置LMl的典型的加工动作例进行说明。在此情况下， 通过利用基板引导机构50使基板旋转90度从而进行两个方向的加工。图9是示出动作例 的流程图。此处，对先进行多条的χ方向的两面同时激光划线加工、多条的y方向的两面同时 激光划线加工，然后逐面照射激光进行y方向的断裂加工的情况进行说明。另外，由于y方 向的断裂加工会使玻璃基板G变成带状，因此在随后要进行χ方向的断裂加工时，利用本装 置以外的断裂装置进行断裂加工。此外，为了方便说明，设最初进行划线加工的方向为玻璃 基板G的χ方向。此外，在激光加工装置LMl的控制部80中设定χ方向的加工条数和y方 向的加工条数，每当加工时对加工条数进行计数。将基板G设于工作台40的加工区域上(S201)。使用基板G的对准标记、摄像机 55a、55b、以及基板引导机构50，进行基板G的χ方向和工作台40的X方向之间的方向调
iF. ο沿χ方向的划线预定线进行两面划线加工(S202)。在采用使最初的加工位置到达 槽49上的方式进行定位后，吸附基板G。使触发机构60工作以形成初始裂纹，接着，驱动扫 描机构部22，调整平面镜M7 (M7a、M7b)、M8 (M8a、M8b)的位置，使束斑BS到达基板G的划线 开始位置的外侧。然后，在照射通过束整形部21被整形为椭圆形的激光束的同时，使平面 镜M8 (M8a、M8b)沿X方向移动(扫描)，从而沿基板G的χ方向进行两面划线加工。接着，判断χ方向的多条的两面划线加工是否全部结束(S203)。如果尚未结束则 前进至S204，若全部结束则前进至S206以进入到y方向的划线加工。在S203中，在尚未完成χ方向的两面划线加工时，使基板浮起(S204)，并使用基 板引导机构50将基板G的位置沿工作台40的Y方向移位，以使下一加工位置到达槽49上 (S205)。然后回到S202，对下一加工位置重复同样的两面划线加工。以后，重复同样的加工 直到所有χ方向的加工结束为止。在S203中，在χ方向的两面划线加工已全部完成时，使基板G浮起(S206)，并使用 基板引导机构50将基板G旋转90度，使基板G的y方向朝向槽49。由此将基板G的y方 向设于工作台40的加工区域上(S207)。使用基板G的对准标记、摄像机55a、55b以及基板 引导机构50，进行基板G的y方向与工作台40的X方向之间的方向调整。接着，沿基板G的y方向的划线预定线进行两面划线加工(S208)。在采用使y方 向的最初加工位置到达槽49上的方式进行定位以后，吸附基板G。使触发机构60工作，形 成初始裂纹，接着，驱动扫描机构部22，调整平面镜M7 (M7a、M7b)、M8 (M8a、M8b)的位置，使 束斑BS到达基板G的划线开始位置的外侧。然后，在照射通过束整形部21被整形为椭圆 形的激光束的同时，使平面镜M8 (M8a、M8b)沿X方向移动(扫描)，从而在基板G的y方向 进行两面划线加工。判断y方向的多条的两面划线加工是否全部结束(S209)。若y方向的划线尚未全 部结束则前进至S210，若划线全部结束则前进至S212以进入到y方向的断裂加工。在S209中，在y方向的两面划线加工尚未结束时，使基板浮起(S210)，且使用基板引导机构50将基板G的位置沿工作台的Y方向移位，以使下一加工位置到达槽49上 (S211)。然后回到S208，对下一加工位置重复同样的两面划线加工。以后，重复同样的加工 直到结束全部的y方向加工。在S209中，在y方向的两面划线加工已全部完成时，使基板G浮起(S212)，并使用 基板引导机构50将形成于基板G上的多条划线中最初进行断裂加工的位置朝向工作台40 的槽49的方向进行定位(S213)。接着，仅使上侧的激光光源IOa振荡，使束截面切换机构29a工作，使通过束截 面放大部24a形成的放大束扫描基板的上表面侧(表面侧)，对上表面侧进行断裂加工
(5214)。此时，由于是在使基板浮起的状态下进行断裂加工的，因此贴合基板的上表面侧简 单地被分割。接着，仅使下侧的激光光源IOb振荡，使束截面切换机构29b工作，使通过束截 面放大部24b形成的放大束扫描基板的下表面侧(背面侧)，对下表面侧进行断裂加工
(5215)。此时，由于也是在使基板浮起的状态下进行断裂加工的，因此贴合基板的下表面侧 也简单地被分割。通过以上的动作，结束玻璃基板G的y方向的最初一条断裂加工。接着，判断y方向的多条断裂加工是否全部结束(S216)。当y方向的断裂尚未全 部结束时，使基板浮起(S217)，并使用基板引导机构50将基板G的位置沿工作台的Y方向 移位，以使下一加工位置到达槽49上(S218)。然后回到S213，对下一加工位置，以同样的 顺序重复上表面断裂加工、下表面断裂加工。以后，重复同样的加工直到结束全部的y方向 断裂加工。在S216中，当判断为y方向的断裂已全部完成时，结束本装置的断裂加工。其结果是，可获得断裂成带状的基板，通过将所述带状的基板移动至另外的断裂 装置，通过适当地进行分割而完成断裂。如上所述，能够简单地进行从划线加工至断裂加工为止的作业，且通过浮起状态 下的断裂加工能够实现更可靠的分割。工业上的可利用性本发明，能够应用于通过激光照射进行划线加工、断裂加工的激光加工装置。
权利要求
一种激光加工装置，该激光加工装置对由脆性材料构成的基板的表背两面扫描激光束并进行加工，其特征在于，该激光加工装置具备第一束扫描光学系统，所述第一束扫描光学系统将从激光光源射出的激光束整形为由平行光束构成的第一束，并引导至基板表面侧进行扫描；第二束扫描光学系统，所述第二束扫描光学系统将从激光光源射出的激光束整形为由平行光束构成的第二束，并引导至基板背面侧进行扫描；以及工作台，所述工作台具有基板载置面，所述基板载置面被作为用于将所述第二束引导至基板背面的光路的槽所分割，在所述基板载置面设有浮起机构，所述浮起机构由多孔部件形成并经由多孔部件对基板吹送气体使基板浮起，该激光加工装置还设有抵接部，所述抵接部抵接于浮起的基板的基板侧面并限制基板的水平方向的移动。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，在所述工作台还设有经由所述多孔部件吸附基板的吸附机构。
3.如权利要求1所述的激光加工装置，第一束扫描光学系统和第二束扫描光学系统分别具备束截面切换机构，所述束截面切 换机构将束截面切换为截面呈椭圆的划线用平行光束、或者截面面积比所述划线用平行光 束大的断裂用平行光束中的任一种光束。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，该激光加工装置设有基板引导机构，所述基板引导机构通过使所述抵接部水平移动， 沿水平方向推压基板侧面并引导基板。
5.如权利要求1所述的激光加工装置，该激光加工装置具备调整所述槽的宽度的槽宽调整机构。
全文摘要
提供能简单且可靠地执行从两面划线加工至两面断裂加工的激光加工装置。该激光加工装置具备第一束扫描光学系统(22a)，其将激光束整形为由平行光束构成的第一束，并引导至基板表面侧进行扫描；第二束扫描光学系统(22b)，其将激光束整形为由平行光束构成的第二束，并引导至基板背面侧进行扫描；以及工作台，其具有基板载置面(41)，该基板载置面被作为用于将第二束引导至基板背面的光路的槽(49)所分割，在基板载置面设置有浮起机构(41、47)，所述浮起机构由多孔部件形成，并向基板吹送气体使基板浮起，该激光加工装置设有抵接部(54)，该抵接部与浮起的基板的基板侧面抵接以限制基板的水平方向的移动，在将基板载置于基板载置面的状态下进行两面划线加工，在使基板浮起的状态下逐面地进行断裂加工。
文档编号B28D7/04GK101909806SQ20088012282
公开日2010年12月8日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年12月27日
发明者在间则文, 森田英毅 申请人:三星钻石工业股份有限公司