[發明專利]脆性材料基板的斷開方法及斷開裝置

有效

• 申請號: 201710332472.0
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107866637B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 井上修一
• 申請（專利權）人: 三星鉆石工業股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/402;B23K26/14;B23K26/064
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 玉昌峰;吳孟秋

本發明提供脆性材料基板的斷開方法及斷開裝置，其中利用了使激光束產生像差并聚焦后的像差激光束以及斷開用激光束。使包括脈沖激光束的突發脈沖的激光束(L1)透過用于產生像差的像差生成透鏡(4c)，生成為像差激光束(L2)，沿脆性材料基板(W)的預定斷開線(S)掃描該像差激光束(L2)而形成改性層，沿該改性層照射斷開用激光束(L3)，并跟隨該照射對該斷開用激光束(L3)的照射點(P)的前進方向前方側進行冷卻，從而沿預定斷開線(S)將脆性材料基板(W)斷開。

技術領域

本發明涉及采用了斷開用激光束的玻璃等脆性材料基板的斷開方法及斷開裝置。

背景技術

在現有技術中已經開始利用對基板照射具有透過性(透明)的脈沖激光束來形成內部改性層的、被稱為“隱形切割”的激光加工技術(參照專利文獻1)。在該激光加工技術中，通過聚焦于要斷開的區域的基板內部來照射脈沖激光束進行改性，并沿著路線(預定斷開線)連續地進行上述動作，從而形成改性層。然后，通過沿著強度降低了的改性層施加外力而進行斷開。

此外，近年來，脈沖寬度(脈沖持續時間)為納秒(ns)、皮秒(ps)的斷開用激光束的研究以及開發得到發展，其結果，也開始利用如下的激光加工技術：其中，照射作為將各個脈沖分割后的突發脈沖序列(突發脈沖光(バーストパルス光))進行振蕩的、被稱為“突發模式(Burst Mode)”的斷開用激光束來進行基板的內部改性(參照專利文獻2)。

即、通過采用對基板具有透過性的波長的激光，調整為其脈沖激光束的重復頻率、脈沖寬度適合于加工的斷開用激光束，并使聚光點對準基板內部來進行照射，從而可以在不產生消融的情況下形成改性層。在該激光加工技術中，并不是直接照射具有調整后的脈沖寬度的斷開用激光束，而是使各個脈沖在被分割為多個(例如2～10個)細微脈沖寬度構成的突發脈沖光(突發脈沖序列)的狀態下進行振蕩、照射。

例如，通過脈沖光生成單元，以脈沖光能量10μJ生成重復頻率100kHz(以10μ秒(μs)周期生成脈沖)、且脈沖寬度200ns的斷開用激光束時，通過突發脈沖光形成單元，使該斷開用激光束在被分割為細微脈沖寬度為1ns的十個突發脈沖光(突發脈沖序列)的狀態下振蕩。在這種情況下，突發脈沖光的峰值功率理論上平均為(10μJ/10個)/1ns＝1kW，但既可以使各突發脈沖光的峰值功率相互等同，也可以使其相互不同(例如，使各突發脈沖光的峰值功率依次變大、依次變小等)。

于是，使相對于硅基板具有透過性的波長(例如1064nm)的、適合于改性的脈沖寬度的突發激光束作為由這樣的多個細微脈沖寬度構成的突發脈沖光來進行振蕩，通過聚光器使突發脈沖光的聚光點對準基板的厚度方向中央部，作為“突發模式”在硅基板上進行照射。由此，公開了可以抑制向被加工物中與激光入射面相反的一面側泄露的光對相反面造成損傷，并可以抑制對于預先形成于該相反面上的器件的損傷。

此外，作為利用斷開用激光束的突發脈沖序列(突發脈沖光)來裂開基板的加工方法，在其它的文獻中，公開了在基板內形成“絲”來進行加工的激光加工技術。即、在專利文獻3(特別是0035、0039欄)中公開了如下技術：對基板照射通過物鏡而被聚焦的聚焦激光束，在基板內形成長度為數百微米或數毫米的、被稱為“激光絲”(下面，簡稱為“絲”)的、積蓄了激光能量的狹而長的通道，使基板并進，呈直線狀或曲線狀地移動絲，從而刻劃絲軌跡來進行加工。在該文獻中，作為能夠適用該加工方法的基板材料，記載有玻璃、半導體、透明陶瓷、聚合物、透明導體、寬帶隙玻璃、水晶、結晶石英、鉆石以及藍寶石。

此外，在專利文獻4中公開了將上述專利文獻3中記載的“激光絲”進一步在空間上擴大而在空間上形成長的同質的絲的改良方法。

根據該文獻，公開了通過“會聚透鏡”使專利文獻3中由超高速脈沖激光束的突發脈沖構成的入射激光束在基板內部聚焦，從而可以在基板內部形成數百微米左右的絲。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3408805號公報