專利名稱：脆性基板的垂直裂痕形成方法及垂直裂痕形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于脆性基板的垂直裂痕形成方法及垂直裂痕形成裝置，特別是關(guān)于具備沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線將激光束以點狀照射來加熱、并對所加熱部位噴吹冷煤的步驟的脆性基板的垂直裂痕形成方法及垂直裂痕形成裝置。
背景技術(shù)：
為分割半導體晶圓、玻璃基板、以及陶瓷基板等的脆性基板，先前已有一種垂直裂痕形成方法，是在沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線使激光束相對移動的同時在基板上形成加熱點來加熱基板，且對基板上已加熱的部位噴射冷媒來形成冷卻點。
此種使用激光束的垂直裂痕形成方法，是根據(jù)產(chǎn)生于加熱點周圍的壓縮應力與產(chǎn)生于冷卻點周圍的拉伸應力間的應力差，來形成垂直裂痕。
通常，是使用刀具等工具將刻痕形成于基板端面，并以此刻痕為突破口來形成加熱點與冷卻點，藉此能使往基板板厚方向滲透的垂直裂痕往基板的面方向進展。
于專利文獻1中，已揭示一種使激光束移動并進行照射來加熱玻璃，并對所加熱的部位噴射冷卻劑來切割玻璃的方法及裝置。根據(jù)此文獻，是藉由根據(jù)光束的移動位置來改變光束的移動速度或能量，提高玻璃的切割品質(zhì)。
專利文獻1日本特開2003-321234號公報于專利文獻2中已揭示一種藉由繞射光學元件使入射光束繞射，沿基板上的分割預定線生成具有長邊方向的帶狀光束的基板分割方法。由于藉由將此種帶狀光束生成于基板上，而能縮小涉及與基板上分割預定線正交的方向的熱影響范圍，因此能減少對形成于基板上的配線、元件的熱影響。
專利文獻2日本特開2004-66745號公報發(fā)明內(nèi)容如專利文獻1所記載，在使激光束一邊移動一邊進行連續(xù)照射時，即使連續(xù)進行冷卻劑噴霧的冷卻，亦容易于基板板厚方向殘存高溫區(qū)域。
如專利文獻2所記載，在沿基板上的分割預定線生成具有長邊方向的帶狀光束時，產(chǎn)生于加熱點的壓縮應力與產(chǎn)生于冷卻點的拉伸應力間的應力梯度，在沿基板上分割預定線的方向時會變大，而在與基板上分割預定線正交的方向時則會變小。產(chǎn)生于后者的方向的應力梯度是有助于垂直裂痕的形成。
如此，若要使用于基板上的分割預定線具有長邊方向的帶狀光束，來使垂直裂痕往沿基板上分割預定線的方向進展的話，即須有較大的能量。因此，于基板板厚方向容易殘存高溫區(qū)域。
由于殘存于基板中的高溫區(qū)域會產(chǎn)生殘留應力的作用，因此所形成的垂直裂痕深度即會較板厚小，造成于其后進行的分割所形成的基板端面品質(zhì)不充分。
本發(fā)明有鑒于上述問題點，其目的是提供藉由分割即能獲得良好基板端面的脆性基板的垂直裂痕形成方法及垂直裂痕形成裝置。
根據(jù)本發(fā)明，是提供一種脆性基板的垂直裂痕形成方法，其具備沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線將激光束以點狀照射來加熱，并對所加熱的部位噴射冷煤的步驟，以形成垂直裂痕，其特征在于該步驟，是將1個加熱點的形成、與中止激光束的照射后接著進行的1個冷卻點的形成構(gòu)成為1個裂痕形成單位動作；裂痕形成單位動作，是設(shè)定成藉由以冷卻點冷卻被加熱點加熱的部位，來恢復該點與其周圍的熱平衡。
根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，是提供一種脆性基板的垂直裂痕形成裝置，其特征在于，具備激光束照射機構(gòu)，是用以照射激光束而在脆性基板上形成加熱點，以加熱基板；激光束移動機構(gòu)，是沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線，使從激光束照射機構(gòu)所照射的激光束與脆性基板相對移動；冷媒噴射機構(gòu)，是對脆性基板上形成有加熱點的部位噴射冷煤；以及控制部，是控制該各機構(gòu)；激光束照射機構(gòu)是形成加熱點，該加熱點是在與垂直裂痕形成預定線正交的方向具有長邊軸的形狀；控制部，是執(zhí)行至少1次由加熱點的形成、與在中止激光束的照射后接著進行的形成冷卻點的步驟所構(gòu)成的裂痕形成單位動作，使往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成單位長度，其次，對該各機構(gòu)發(fā)出指令，來改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，藉此形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的裂痕，裂痕形成單位動作，是設(shè)定成藉由以冷卻點冷卻被加熱點加熱的部位，來恢復該點周圍的熱平衡。
本發(fā)明的基板的垂直裂痕形成方法中，由于其步驟，是將1個加熱點的形成以及中止激光束的照射后、接著所進行的1個冷卻點的形成作為1次裂痕形成單位動作所構(gòu)成；且裂痕形成單位動作，是設(shè)定成藉由以冷卻點冷卻被加熱點加熱的部位，來恢復該點與其周圍的熱平衡，因此能在每結(jié)束1個裂痕形成單位動作時，對已進行該裂痕形成單位動作的點進行熱計算。因此，能在不殘留熱應力的狀況下依序并間歇地連續(xù)形成垂直裂痕，且能形成裂斷后的截面品質(zhì)良好的裂痕。
加熱點，只要是一在與垂直裂痕形成預定線正交的方向具有長邊軸的形狀，即能使較大的壓縮應力產(chǎn)生在與垂直裂痕形成預定線正交的方向。藉此，由于能有效地活用所附加的激光束能量，在抑制殘留應力產(chǎn)生的同時，于沿垂直裂痕形成預定線的方向形成垂直裂痕，因此能抑制殘留應力的產(chǎn)生。
若藉由至少執(zhí)行1次裂痕形成單位動作(由加熱點的形成、與中止激光束的照射后接著進行的冷卻點的形成所構(gòu)成)，來將往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成單位長度，其次，藉由改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，來形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的垂直裂痕，即可視基板的厚度或材質(zhì)、裂痕形成位置等各條件來適當設(shè)定裂痕形成單位動作時間長度與各動作的反復次數(shù)，藉此能在不浪費能量的情形下加以活用。
又，由于非如習知般一邊連續(xù)照射熱加熱點一邊使其移動的形成方法，因此不會損及將加熱點形成為在與垂直裂痕形成預定線正交的方向具有長邊軸的形狀的優(yōu)點，能有效地活用所附加的激光束能量，沿垂直裂痕形成預定線的方向形成垂直裂痕。
只要在作為垂直裂痕形成預定線開始點的基板端部附近，在不改變各點形成位置的狀態(tài)下反復進行復數(shù)次的裂痕形成單位動作，如此即使不另外使用刀具等工具，亦能在基板端面形成開始點刻痕(作為用以使垂直裂痕往基板的面方向進展的觸發(fā)點)，并以此開始點刻痕為突破口，使往基板板厚方向滲透的垂直裂痕往基板的面方向進展。
只要能將冷卻點形成為主要使用冷媒的蒸發(fā)潛熱，來冷卻較加熱點大的范圍的話，即能迅速冷卻加熱點并迅速恢復熱平衡。
若冷卻點是藉由噴墨方式的冷媒液體的噴射來形成的話，即可縮短裂痕形成單位動作的周期，且能將足以除熱的量的冷媒供應至加熱點。
只要加熱點是以激光束的照射輸出、照射時間、加熱點的形狀或加熱點的間隔為參數(shù)來加以設(shè)定，即能視基板的厚度或材質(zhì)、裂痕形成位置等各條件來適當改變裂痕形成單位動作的最合適條件。
若將藉由執(zhí)行1次裂痕形成單位動作所形成的垂直裂痕于垂直裂痕形成預定線方向的單位長度設(shè)為L時，加熱點的間隔D是設(shè)定成滿足L/2＜D＜L的關(guān)系的話，即能使單位長度的裂痕重疊一部分、或?qū)挝婚L度的裂痕毫無間隙地形成，而形成不中斷的1條裂痕。
由于只要藉由在基板端部附近，改變加熱點長邊軸與垂直裂痕形成預定線相交的角度，即能使產(chǎn)生于加熱點的壓縮應力與產(chǎn)生于冷卻點的拉伸應力間的應力梯度方向變化，因此能校正易于基板端部附近產(chǎn)生的垂直裂痕彎曲，將垂直裂痕形成為沿垂直裂痕形成預定線的直線。
又，藉由將如上述校正垂直裂痕的彎曲的動作設(shè)為曲線形狀的垂直裂痕形成預定線，而能形成連續(xù)的曲線裂痕。
當垂直裂痕形成預定線位于接近與垂直裂痕形成預定線平行的基板邊緣部時，亦可使加熱點長邊軸以與垂直裂痕形成預定線的交點為中心從接近基板的邊緣部后退至遠側(cè)，并以上述狀態(tài)反復進行裂痕形成單位動作。藉此能校正易于前述基板端部附近產(chǎn)生的垂直裂痕彎曲，將垂直裂痕形成為沿垂直裂痕形成預定線的直線。
亦可是如下述的構(gòu)成，即藉由至少執(zhí)行1次裂痕形成單位動作(由向垂直裂痕形成方向大致同時形成N個加熱點，其次于所形成的各加熱點大致同時形成冷卻點的步驟所構(gòu)成)，來將往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成N個單位長度，其次，藉由改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，來形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的垂直裂痕。
根據(jù)此種構(gòu)成，由于能在每一次改變點形成位置時形成N個加熱點，因此能增長點的距離并減少照射次數(shù)，以提高垂直裂痕形成速度。
將基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、基板板厚設(shè)為t時，即可將加熱點形成為0＜a＜4t的關(guān)系，藉此能形成對應基板板厚的能量的加熱點。
若將形成于基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、形成于基板上的冷卻點的圓相當直徑設(shè)為C時，以構(gòu)成0＜C＜a/2的關(guān)系的方式進行冷媒噴射的話，由于藉此能設(shè)定成該點與其周圍的熱平衡會恢復，因此能在每結(jié)束1個裂痕形成單位動作時，對已進行該裂痕形成單位動作的點進行熱計算。藉此，能抑制殘留應力的殘存量。
根據(jù)本發(fā)明的基板的垂直裂痕形成裝置，其亦可是控制部，是至少執(zhí)行1次由加熱點的形成、與中止激光束的照射后接著進行的冷卻點的形成所構(gòu)成的裂痕形成單位動作，使往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成單位長度，其次，對該各機構(gòu)發(fā)出指令，來改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，藉此形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的裂痕，裂痕形成單位動作，是設(shè)定成藉由以冷卻點冷卻被加熱點加熱的部位，來恢復該點周圍的熱平衡。
藉此，能在每結(jié)束1個裂痕形成單位動作時，對已進行該裂痕形成單位動作的點進行熱計算。因此，能在極力減少熱應力殘存量的同時形成垂直裂痕。由于能視基板的厚度或材質(zhì)、裂痕形成位置等的各條件適當設(shè)定裂痕形成單位動作的次數(shù)，因此能在不浪費能量的情況下加以活用。
又，由于非如習知般一邊連續(xù)照射熱加熱點一邊移動的形成方法，因此不會損及將加熱點形成為在與垂直裂痕形成預定線正交的方向具有長邊軸的形狀的優(yōu)點，能有效地使所附加的激光束能量發(fā)揮作用，沿垂直裂痕形成預定線的方向形成垂直裂痕。
只要控制部是對該各機構(gòu)發(fā)出指令，在作為垂直裂痕形成預定線開始點的基板端部附近，在不改變各點形成位置的狀態(tài)下反復進行復數(shù)次的裂痕形成單位動作，如此即使不另外使用刀具等工具，亦能在基板端面形成開始點刻痕(作為用以使垂直裂痕往基板面方向進展的觸發(fā)點)，并以此開始點刻痕為突破口，使往基板板厚方向滲透的垂直裂痕能往基板的面方向進展。
只要冷媒噴射機構(gòu)是藉由噴墨方式的冷媒液體的噴射來形成冷卻點，即可縮短裂痕形成單位動作的周期且能將足以除熱的量的冷媒供應至加熱點。
只要冷媒噴射機構(gòu)，是在以冷媒噴射而形成冷卻點后，再以輔助冷卻機構(gòu)來冷卻較加熱點更大的范圍，即能迅速冷卻加熱點并迅速恢復熱平衡。
只要控制部是對該各機構(gòu)發(fā)出指令，以激光束的照射輸出、照射時間、加熱點的形狀或加熱點的間隔為參數(shù)來設(shè)定加熱點，即能視基板的厚度或材質(zhì)、裂痕形成位置等各條件來適當改變裂痕形成單位動作。
只要控制部是對激光束移動機構(gòu)發(fā)出指令，設(shè)定成當將裂痕的單位長度設(shè)為L時，加熱點的間隔D能滿足L/2＜D＜L的關(guān)系，即能藉由使單位長度的裂痕重疊一部分，或?qū)挝婚L度的裂痕毫無間隙地形成，而能形成不中斷的1條裂痕。
只要控制部是對激光束照射機構(gòu)發(fā)出指令，在基板端部附近，改變加熱點長邊軸與垂直裂痕形成預定線相交的角度，即能使產(chǎn)生于加熱點的壓縮應力與產(chǎn)生于冷卻點的拉伸應力間的應力梯度方向變化，而能校正易于基板端部附近產(chǎn)生的垂直裂痕彎曲，將垂直裂痕形成為沿該垂直裂痕形成預定線的直線。
只要控制部是對該各機構(gòu)發(fā)出指令，當垂直裂痕形成預定線位于接近與垂直裂痕形成預定線平行的基板邊緣部附近時，使加熱點的長邊軸以與垂直裂痕形成預定線的交點為中心從接近基板的邊緣部后退至遠側(cè)，并反復進行該裂痕形成單位動作，即能校正易于基板端部附近產(chǎn)生的垂直裂痕彎曲，將垂直裂痕形成為沿垂直裂痕形成預定線的直線。
控制部亦可是對各機構(gòu)發(fā)出指令，藉由至少執(zhí)行1次裂痕形成單位動作(由向垂直裂痕形成方向大致同時形成N個加熱點，并中止激光束的照射后，于所形成的各加熱點大致同時形成冷卻點所構(gòu)成)，來將往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成N個單位長度，其次，藉由改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，來形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的垂直裂痕。
藉此，由于能在每一次改變點的形成位置時形成N個加熱點，因此能增長點的形成位置的移動距離并減少移動次數(shù)，提高垂直裂痕形成速度。
只要控制部是對激光照射機構(gòu)發(fā)出指令，在將基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、基板板厚設(shè)為t時，將加熱點形成為0＜a＜4t的關(guān)系，如此即能形成對應基板板厚的能量的加熱點。
只要控制部是對冷煤噴射機構(gòu)發(fā)出指令，在將形成于基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、形成于基板上的冷卻點的圓相當直徑設(shè)為C時，將冷卻點形成為0＜C＜a/2的關(guān)系，如此即能以使該點與其周圍的熱平衡恢復的方式設(shè)定，因此能在每結(jié)束1個裂痕形成單位動作時，對已進行該裂痕形成單位動作的點進行熱計算。藉此，能在極力減少熱應力殘存量的同時形成垂直裂痕。


圖1是說明本發(fā)明中將沿垂直裂痕形成預定線連續(xù)的裂痕形成的步驟的圖。
圖2是說明激光束的照射位置設(shè)定的圖。
圖3是顯示垂直裂痕形成裝置的構(gòu)成的示意圖。
圖4是顯示圖3的頭部5的構(gòu)成的示意圖。
圖5是說明垂直裂痕形成預定線S在位于接近與垂直裂痕形成預定線S平行的基板邊緣部時的校正的圖。
圖6是說明曲線狀垂直裂痕的形成方法的說明圖。
1垂直裂痕形成裝置2激光束照射機構(gòu)3冷媒噴射機構(gòu)4驅(qū)動部5頭部6激光束移動機構(gòu)7控制部 10加熱點11激光振蕩器 12光束分離器15反射鏡移動機構(gòu)部 20冷卻點21激光射出口部 31冷媒噴射口部具體實施方式
以下，根據(jù)圖式詳細說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
此外，本發(fā)明的脆性基板對其形態(tài)、材質(zhì)、用途及大小并未特別限定，可以是單板所構(gòu)成的基板或?qū)?片以上的單板彼此貼合的貼合基板，亦可將薄膜或端子部等的半導體材料貼附或包含于此等表面或內(nèi)部。
作為脆性基板的材質(zhì)，例如有玻璃、燒結(jié)材料的陶瓷、單結(jié)晶材料的硅、藍寶石等，作為其用途，例如可以是液晶顯示面板、電漿顯示面板、以及有機EL顯示面板等的平板顯示器(FPD)用面板或陶瓷電容器用陶瓷基板、半導體晶片用晶圓基板等。
以下雖顯示本發(fā)明的垂直裂痕形成裝置的實施形態(tài)，但本發(fā)明并不限定于此。
使用圖1至圖6說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
本發(fā)明中，為了沿垂直裂痕形成預定線形成連續(xù)的垂直裂痕，具備在沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線使激光束與脆性基板相對移動的同時，在基板上形成加熱點來加熱基板，且藉由將冷煤噴射于基板上的已加熱部位來形成冷卻點的步驟。
前述步驟，是將1個加熱點的形成以及中止激光束的照射后、接著進行的1個冷卻點的形成作為1個裂痕形成單位動作。
此外，本發(fā)明所謂的垂直裂痕，是往脆性基板板厚方向滲透的裂痕，其包含肉眼難以觀察的盲裂痕、尚未到達基板的完全分割的裂痕、以及已形成的垂直裂痕，藉由此等裂痕使基板呈大致完全分割的狀態(tài)。
圖1及圖2，是說明沿垂直裂痕形成預定線連續(xù)的裂痕的形成步驟的圖。
如圖1所示，藉由激光束的照射而形成于基板上的加熱點10，是往與垂直裂痕形成預定線S正交的方向具有長邊軸b，以a表示長直徑。
此種加熱點10的形狀，相較沿垂直裂痕形成預定線S的方向能使更大的壓縮應力(以虛線示意顯示)產(chǎn)生在與垂直裂痕形成預定線S正交的方向。
為減少在1處的裂痕形成單位動作的重復次數(shù)，加熱點10是以垂直裂痕的形成所需且充分的最小單位的激光能量構(gòu)成。
其次，藉由對加熱點10附近噴射冷媒來形成冷卻點20，使加熱部位急速冷卻。冷卻點20，通常在垂直裂痕形成預定線S上且形成于長邊軸b的加熱點大致中央部，其直徑以C表示。
冷卻點20的大小或冷媒使用量，是設(shè)定成能恢復加熱點10與其周圍的熱平衡。藉此，能在每結(jié)束1個裂痕形成單位動作時，對已進行該裂痕形成單位動作的點部位進行熱計算。如此，由于能抑制殘留應力的產(chǎn)生，且只要將形成冷卻點20的冷媒噴射所需最小限度的量于加熱點10附近，因此能在不過度浪費冷媒的情形下冷卻加熱點10。
如圖1所示，藉由冷卻點20的形成，而往與垂直裂痕形成預定線S正交的方向產(chǎn)生較大的拉伸應力(以實線示意顯示)。藉此，往與垂直裂痕形成預定線S正交的方向產(chǎn)生應力差，而沿前述垂直裂痕形成預定線S形成往基板板厚方向滲透、單位長度L的垂直裂痕。以下，將冷卻點20(沿前述垂直裂痕形成預定線S所形成)的單位長度L的垂直裂痕稱為單位裂痕n。
為沿垂直裂痕形成預定線S來形成此種單位裂痕n，須使較大的應力差產(chǎn)生于與垂直裂痕形成預定線S正交的方向。其原因在于，產(chǎn)生于沿垂直裂痕形成預定線S的方向的應力差，非但無助于沿垂直裂痕形成預定線S所形成的單位裂痕n的形成，反而會阻礙此種單位裂痕n的形成。
若如習知般使用在沿垂直裂痕形成預定線S的方向具有長邊軸形狀的加熱點時，須將沿垂直裂痕形成預定線S的方向的應力差設(shè)定得較大，消除沿垂直裂痕形成預定線S的方向的壓力差并使其無效。
相對于此，本發(fā)明的加熱點10，由于在與垂直裂痕形成預定線S正交的方向具有長邊軸b的形狀，因此能以所需最小限度的激光束的照射時間及照射能量來產(chǎn)生單位裂痕n。
本發(fā)明的裂痕形成單位動作中，加熱點10，是在停止激光束的移動的狀態(tài)下進行照射。
其原因在于，若如習知般在使激光束移動的狀態(tài)下連續(xù)照射時，所形成的加熱點10，最后會成為往沿垂直裂痕形成預定線S的方向伸長的帶狀，而損害本發(fā)明的加熱點10(在與垂直裂痕形成預定線S正交的方向具有長邊軸b)的優(yōu)點。
結(jié)束冷卻點20的形成后，即決定次一激光束的照射位置。
圖2是說明激光束的照射位置的圖。
如圖2所示，將單位裂痕n的單位長度設(shè)為L、相鄰的加熱點10的間隔設(shè)為D時，藉由激光束的照射所形成的加熱點10間隔D最好是能滿足L/2＜D＜L的關(guān)系。
亦即，是設(shè)定成至少在相鄰形成的單位裂痕n彼此間沒有間隙，且單位裂痕n彼此不會重疊于其長度的一半以上。
決定激光束的照射位置后，即移至次一裂痕形成單位動作。1個裂痕形成單位動作的周期，亦即從加熱點的形成開始至次一加熱點的形成開始的時間為0.01～0.1秒。
如圖1所示，藉由反復進行裂痕形成單位動作，以形成單位裂痕n沿垂直裂痕形成預定線S連續(xù)的垂直裂痕E。
本發(fā)明，如圖1所示，在作為垂直裂痕形成預定線S的開始點的基板端部附近m，將裂痕形成單位動作在不改變各點的形成位置的狀態(tài)下反復復數(shù)次。藉此，即使不另外使用刀具等工具，亦能在基板端面形成開始點刻痕(作為用以使垂直裂痕往基板的面方向進展的觸發(fā)點)，并以此開始點刻痕為突破口，使往基板板厚方向滲透的垂直裂痕往基板的面方向進展。
上述在同一點位置的裂痕形成單位動作的反復，不僅能在作為垂直裂痕形成預定線S的開始點的基板端部附近m進行，亦能在基板上的所欲部位進行，其次數(shù)可視加工對象的基板的材質(zhì)、厚度、以及激光照射源的設(shè)定輸出等作適當設(shè)定。
此外，若將基板上的加熱點10長邊軸長度(長直徑)設(shè)為a、基板的板厚設(shè)為t時，加熱點10的形成最好是0＜a＜4t的關(guān)系，若將基板上所形成的加熱點10長邊軸長度設(shè)為a、將冷卻點20的圓相當直徑(直徑)設(shè)為C時，冷卻點20最好是0＜C＜a/2的關(guān)系。藉此，較佳的基板板厚t與冷卻點20的圓相當直徑C的關(guān)系是0＜C＜2t。
圖3及圖4是顯示本發(fā)明的垂直裂痕形成裝置一例的圖。
圖3是顯示垂直裂痕形成裝置的構(gòu)成的示意圖。
如圖3所示，垂直裂痕形成裝置1，具備激光束照射機構(gòu)2、冷媒噴射機構(gòu)3、上述機構(gòu)的驅(qū)動部4的頭部5、使頭部5與脆性基板相對移動的激光束移動機構(gòu)6、以及控制前述各機構(gòu)的控制部7。
圖4是顯示頭部5的構(gòu)成的示意圖。
如圖4所示，頭部5，具備激光振蕩器11，是射出激光束；復數(shù)個光束分離器12，是將從激光振蕩器11射出的激光束以既定比例分配成反射光與透射光；光閘13，是使光束分離器12所反射的各激光束以既定的時序及通過時間通過；光學系統(tǒng)14，將通過光閘13的激光束調(diào)整成任意形狀的加熱點10；以及反射鏡移動機構(gòu)部15，是調(diào)整各光束分離器12。
激光振蕩器11，例如是二氧化碳激光，其設(shè)定在脈沖頻率0～200kHz、脈沖寬度0.01～0.1秒、激光振蕩輸出3～20W的范圍。本案發(fā)明中，與RF振蕩源的頻率相關(guān)聯(lián)的脈沖寬度是連續(xù)者。
光學系統(tǒng)14，能沿基板上的垂直裂痕形成預定線S調(diào)整所欲的形狀及大小，亦即能調(diào)整加熱點10的長短軸的長度比例及最大直徑、或加熱點10的長軸與基板上的垂直裂痕形成預定線S相交叉的角度θ。
反射鏡移動機構(gòu)部15，是藉由調(diào)整復數(shù)個光束分離器12彼此的間隔或各光束分離器12的角度姿勢，而能設(shè)定使單位裂痕n彼此重疊的長度。
如圖3所示，激光束照射機構(gòu)2，具備從圖4所示的光學系統(tǒng)14向基板上射出激光束的復數(shù)個激光射出口部21。又，冷媒噴射機構(gòu)3，具備噴射液滴狀冷媒的復數(shù)個冷媒噴射口部31。激光射出口部21與冷媒噴射口部31是彼此相鄰而形成1個單元51，頭部5是將N個單元51配置成一列所構(gòu)成。
激光束移動機構(gòu)6，具備使頭部5以所欲的周期斷續(xù)地往3個軸方向(包含垂直裂痕形成預定線S的方向在內(nèi))移動的構(gòu)成。冷媒噴射口部31，例如，具備于印表機等廣泛使用的噴墨方式液滴噴射機構(gòu)，作為所噴射的冷媒，例如有水、氨、液態(tài)氮的液體。又，作為所噴射的冷媒，亦可是前述液體與氦、空氣或二氧化碳等氣體的混合物。
控制部7，是透過驅(qū)動部4控制激光束照射機構(gòu)2的N個加熱點10的形成。具體而言，從N個激光射出口部21大致同時射出激光束來形成N個加熱點10。
其次，控制部7對冷媒噴射機構(gòu)3發(fā)出指令，使冷媒大致同時噴射于所形成的各加熱點10附近。藉此，從各冷媒噴射口部31噴射冷媒，而于前述各加熱點10附近分別形成冷卻點20。
根據(jù)加熱點10所產(chǎn)生的壓縮應力與冷卻點20所產(chǎn)生的拉伸應力間的應力差，形成N個單位裂痕n。此時，依序形成的單位裂痕n，會隨時間進展而使相鄰的單位裂痕n彼此連接。
又，由于冷卻點20主要是使用冷媒的蒸發(fā)潛熱而形成為能冷卻較加熱點10寬的范圍，因此能迅速冷卻加熱點10并迅速恢復熱平衡。
如前所述，將1個裂痕形成單位動作的周期設(shè)為T時，由于垂直裂痕形成裝置1會將N個點同時形成，因此垂直裂痕形成裝置1的1個裂痕形成單位動作的周期為T/N。
此外，進行噴墨方式的冷媒噴射后，亦可使用空氣冷卻等的輔助冷卻機構(gòu)。
垂直裂痕形成裝置1中，藉由連續(xù)執(zhí)行裂痕形成單位動作(由形成加熱點10與冷卻點20的步驟所構(gòu)成)，首先，將往基板板厚方向滲透的單位裂痕n沿垂直裂痕形成預定線S連結(jié)N個，來形成單位長度L×N個的垂直裂痕(圖3中的N1)，其次，藉由移動頭部5來改變點的形成位置，并與前述同樣地，沿垂直裂痕形成預定線S連結(jié)單位裂痕n，以形成單位長度L×N個的垂直裂痕(圖3中的N2)。上述動作會反復執(zhí)行至圖中的Nn。
如此，能于每一次改變點的形成位置時形成N個加熱點，與具備激光射出口部21與冷媒噴射口部31各1個的情形相較，能將改變點的形成位置的次數(shù)減少，使垂直裂痕的形成速度更為提高。
其次，說明垂直裂痕形成預定線S在位于接近與垂直裂痕形成預定線S平行的基板邊緣部時的校正。
圖5是說明垂直裂痕形成預定線S在位于接近與垂直裂痕形成預定線S平行的基板邊緣部時的校正的圖。
垂直裂痕形成預定線S，在與平行于垂直裂痕形成預定線S的基板的邊緣部相隔較遠時，在反復進行單位動作后，于垂直裂痕形成預定線S兩側(cè)較能保持溫度分布的對稱性。
不過，在垂直裂痕形成預定線S位于接近與垂直裂痕形成預定線S平行的基板邊緣部時，溫度分布的對稱性即會消失，使所形成的單位裂痕n前端被拉至較垂直裂痕形成預定線S更靠端面?zhèn)?，因而產(chǎn)生偏移至較垂直裂痕形成預定線S更靠端面?zhèn)鹊默F(xiàn)象。
因此，本發(fā)明中，控制部7是對激光束照射機構(gòu)2及激光束移動機構(gòu)6發(fā)出指令，當垂直裂痕形成預定線S位于接近與垂直裂痕形成預定線S平行的基板邊緣部h時，使加熱點10的長邊軸b以與垂直裂痕形成預定線S的交點為中心、從接近基板的邊緣部h后退至遠側(cè)，并以此狀態(tài)反復進行該裂痕形成單位動作，亦即，如圖5所示，當垂直裂痕形成預定線S位于接近與垂直裂痕形成預定線S平行的基板右側(cè)邊緣部hr時，是在使加熱點10的長邊軸b后退至遠離前述右側(cè)邊緣部hr側(cè)的狀態(tài)下，往圖中箭頭方向反復進行單位動作。另一方面，當垂直裂痕形成預定線S位于接近與垂直裂痕形成預定線S平行的基板左側(cè)邊緣部h1時，是在使加熱點10的長邊軸b后退至遠離前述左側(cè)邊緣部h1側(cè)的狀態(tài)下，往圖中箭頭方向反復進行單位動作。
藉此，能形成單位裂痕n沿垂直裂痕形成預定線S連續(xù)的直線裂痕。
本發(fā)明的垂直裂痕形成方法及垂直裂痕形成裝置，能使單位裂痕n連續(xù)來形成曲線狀的垂直裂痕。
圖6是說明形成曲線狀垂直裂痕形的動作的說明圖。
使用垂直裂痕形成裝置1時，如圖6所示其控制部7是對激光束照射機構(gòu)2、冷媒噴射機構(gòu)3、以及激光束移動機構(gòu)6發(fā)出指令，在沿曲線狀垂直裂痕形成預定線S’來形成曲線狀的垂直裂痕時，是以使加熱點10的長邊軸b正交的狀態(tài)，對垂直裂痕形成預定線S’的接線反復進行裂痕形成單位動作。
分別由激光束照射機構(gòu)2及冷媒噴射機構(gòu)3構(gòu)成的N個單元51，是根據(jù)垂直裂痕形成預定線S’的曲率等，以其中的1個或數(shù)個來進行裂痕形成單位動作。能從N組單元51中選擇并改變在每1個裂痕形成單位動作別時所使用的單元51。
藉此，能形成單位裂痕n所連續(xù)的1條曲線裂痕U。
本發(fā)明，能利用于用以分割半導體晶圓、玻璃基板、陶瓷基板等的脆性基板的垂直裂痕形成方法及垂直裂痕形成裝置。
權(quán)利要求
1.一種脆性基板的垂直裂痕形成方法，是具備沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線將激光束以點狀照射來加熱，并對所加熱的部位噴射冷煤的步驟，以形成垂直裂痕，其特征在于該步驟，是將1個加熱點的形成、與停止激光束的照射后接著進行的1個冷卻點的形成構(gòu)成為1個裂痕形成單位動作；裂痕形成單位動作，是設(shè)定成藉由以冷卻點冷卻被加熱點加熱的部位，來恢復該點與其周圍的熱平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直裂痕形成方法，其中，加熱點，是一在與垂直裂痕形成預定線正交的方向具有長邊軸的形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直裂痕形成方法，其中，藉由至少執(zhí)行1次裂痕形成單位動作，來將往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成單位長度，其次，藉由改變加熱點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，來形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的垂直裂痕。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的垂直裂痕形成方法，其中，是在作為垂直裂痕形成預定線開始點的基板端部附近，在不改變各點形成位置的狀態(tài)下反復進行復數(shù)次的裂痕形成單位動作。
5.如權(quán)利要求1所述的垂直裂痕形成方法，其中，冷卻點，主要是形成為能使用冷媒的蒸發(fā)潛熱來冷卻較加熱點大的范圍。
6.如權(quán)利要求1所述的垂直裂痕形成方法，其中，冷卻點，是藉由噴墨方式的冷媒液體的噴射所形成。
7.如權(quán)利要求1所述的垂直裂痕形成方法，其中，加熱點，是以激光束的照射輸出、照射時間、加熱點的形狀或加熱點的間隔為參數(shù)來加以設(shè)定。
8.如權(quán)利要求3所述的垂直裂痕形成方法，其中，將藉由執(zhí)行1次裂痕形成單位動作所形成的垂直裂痕于垂直裂痕形成預定線方向的單位長度設(shè)為L時，加熱點的間隔D是設(shè)定成滿足L/2＜D＜L的關(guān)系。
9.如權(quán)利要求2所述的垂直裂痕形成方法，其中，是于基板端部附近，改變加熱點長邊軸與垂直裂痕形成預定線相交的角度。
10.如權(quán)利要求1或2所述的垂直裂痕形成方法，其中，在垂直裂痕形成預定線是位于接近與垂直裂痕形成預定線平行的基板邊緣部時，是使加熱點長邊軸以與垂直裂痕形成預定線的交點為中心從接近基板的邊緣部后退至遠側(cè)，藉由在此狀態(tài)下反復進行裂痕形成單位動作，來形成沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的直線狀垂直裂痕。
11.如權(quán)利要求1所述的垂直裂痕形成方法，其中，是藉由至少執(zhí)行1次由朝向垂直裂痕形成方向大致同時形成N個加熱點、在停止激光束的照射后于所形成的各加熱點大致同時形成冷卻點的步驟所構(gòu)成的裂痕形成單位動作，來將往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成N個單位長度，接著，藉由改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，來形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的垂直裂痕。
12.如權(quán)利要求1或2所述的垂直裂痕形成方法，其中，將基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、基板板厚設(shè)為t時，將加熱點形成為0＜a＜4t的關(guān)系。
13.如權(quán)利要求1或2所述的垂直裂痕形成方法，其中，將形成于基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、形成于基板上的冷卻點的圓相當直徑設(shè)為C時，將冷卻點形成為0＜C＜a/2的關(guān)系。
14.一種脆性基板的垂直裂痕形成裝置，其特征在于，具備激光束照射機構(gòu)，是用以照射激光束而在脆性基板上形成加熱點，以加熱基板；激光束移動機構(gòu)，是沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線使從激光束照射機構(gòu)所照射的激光束與脆性基板相對移動；冷媒噴射機構(gòu)，是對脆性基板上形成有加熱點的部位噴射冷煤；以及控制部，是控制該各機構(gòu)；該激光束照射機構(gòu)是形成加熱點，該加熱點是在與垂直裂痕形成預定線正交的方向具有長邊軸的形狀；該控制部，是至少執(zhí)行1次由加熱點的形成以及停止激光束的照射后、接著進行的冷卻點的形成所構(gòu)成的裂痕形成單位動作，使往脆性基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成單位長度，其次，對該各機構(gòu)發(fā)出指令，來改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，藉此形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的裂痕，裂痕形成單位動作，是設(shè)定成藉由以冷卻點冷卻被加熱點加熱的部位來恢復該點周圍的熱平衡。
15.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對該各機構(gòu)發(fā)出指令，在作為垂直裂痕形成預定線開始點的基板端部附近，在不改變各點形成位置的狀態(tài)下反復進行復數(shù)次的裂痕形成單位動作。
16.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，冷媒噴射機構(gòu)，是藉由噴墨方式的冷媒液體的噴射來形成冷卻點。
17.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，冷媒噴射機構(gòu)，是在以冷媒的噴射來形成冷卻點后，再以輔助冷卻機構(gòu)來冷卻較加熱點更大的范圍。
18.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對該各機構(gòu)發(fā)出指令，以激光束的照射輸出、照射時間、加熱點的形狀或加熱點的間隔為參數(shù)來設(shè)定加熱點。
19.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對激光束移動機構(gòu)發(fā)出指令，設(shè)定成當將裂痕的單位長度設(shè)為L時，加熱點的間隔D能滿足L/2＜D＜L的關(guān)系。
20.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對激光束照射機構(gòu)發(fā)出指令，改變加熱點的長邊軸與垂直裂痕形成預定線相交的角度。
21.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對該各機構(gòu)發(fā)出指令，在垂直裂痕形成預定線位于接近與垂直裂痕形成預定線平行的基板端部附近時，使加熱點的長邊軸以和垂直裂痕形成預定線的交點為中心從接近基板的邊緣部后退至遠側(cè)，并反復進行該裂痕形成單位動作，藉此，形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的直線狀垂直裂痕。
22.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對該各機構(gòu)發(fā)出指令，至少執(zhí)行1次由向垂直裂痕形成方向大致同時形成N個加熱點、并在照射激光束后于所形成的各加熱點大致同時形成冷卻點的步驟所構(gòu)成的裂痕形成單位動作，來將往基板板厚方向滲透的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線僅形成N個單位長度，其次，藉由改變點的形成位置并至少執(zhí)行1次該裂痕形成單位動作，來形成該單位長度的裂痕沿該垂直裂痕形成預定線連續(xù)的垂直裂痕。
23.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對激光照射機構(gòu)發(fā)出指令，在將基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、基板板厚設(shè)為t時，將加熱點形成為0＜a＜4t的關(guān)系。
24.如權(quán)利要求14所述的垂直裂痕形成裝置，其中，控制部是對冷媒噴射機構(gòu)發(fā)出指令，將形成于基板上的加熱點長邊軸長度設(shè)為a、形成于基板上的冷卻點的圓相當直徑設(shè)為C時，將冷卻點形成為0＜C＜a/2的關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明目的是提供藉由分割即能獲得良好端面的脆性基板的垂直裂痕形成方法及垂直裂痕形成裝置。該基板的垂直裂痕形成方法，其具備沿脆性基板上的垂直裂痕形成預定線照射激光束來以點狀加熱，并對所加熱的部位噴射冷煤的步驟，以形成垂直裂痕，其特征在于該步驟，是將1個加熱點的形成、與中止激光束的照射后接著進行的1個冷卻點的形成構(gòu)成為1個裂痕形成單位動作；裂痕形成單位動作，是設(shè)定成藉由以冷卻點冷卻被加熱點加熱的部位，來恢復該點與其周圍的熱平衡。
文檔編號C03B33/09GK1929978SQ20058000743
公開日2007年3月14日 申請日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者羽阪登, 熊谷透, 山本幸司 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司