專利名稱：脆性材料基板的加工方法及用于該方法的裂痕形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脆性材料基板的加工方法及用于該加工方法的裂痕形成裝置，該脆性材料基板的加工方法中，在對(duì)由脆性材料構(gòu)成的被加工基板(以下，也稱為"脆性材料基板")進(jìn)行掃描的同時(shí)照射激光束以在低于軟化點(diǎn)的溫度加熱，接著冷卻，從而使裂痕以形成于基板端的初期龜裂為起點(diǎn)進(jìn)行延伸，由此加工基板。
本發(fā)明特別涉及如下情況的脆性材料基板的加工方法即，脆性材料基板的板厚薄，因激光照射在基板表面附近產(chǎn)生的熱在裂痕形成時(shí)從基板的表面到達(dá)背面。
本發(fā)明所稱的"脆性材料基板"中，除了玻璃基板之外，還包括石英、單晶硅、藍(lán)寶石、半導(dǎo)體晶片、陶瓷等基板。以下，主要使用玻璃基板進(jìn)行說明，但對(duì)其他的脆性材料基板也相同。
此外，為了方便說明本發(fā)明，所謂"裂痕的延伸"是指裂痕在基板的面方向上成長(zhǎng)，而將裂痕在基板的厚度方向(深度方向)上成長(zhǎng)稱為"裂痕的擴(kuò)展"，由此區(qū)別兩者。
背景技術(shù)：
對(duì)于玻璃基板等脆性材料基板(以下，也簡(jiǎn)稱為"基板")，在掃描的同時(shí)照射激光束以在低于基板軟化點(diǎn)的溫度進(jìn)行加熱時(shí)，則在加熱區(qū)域產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。進(jìn)一步在照射激光束的附近吹送冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻，由此在冷卻區(qū)域產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。如此地，通過靠近產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的區(qū)域形成產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的區(qū)域，形成了應(yīng)力梯度。近年來，這種通過利用該應(yīng)力梯度在玻璃基板上形成裂痕來對(duì)基板表面進(jìn)行劃線加工(例如，參考專利文獻(xiàn)l)或者進(jìn)行全切加工的加工技術(shù)(例如，參考專利文獻(xiàn)2、 3)得到了利用。此處，所謂劃線加工是指通過形成未到達(dá)基板背面的深度(例如，板厚的10% 20%程度的深度)的裂痕在基板上形成劃線的加工。在劃線加工的情況下，在形成劃線后，可以通過進(jìn)行沿著劃線接觸折斷棒并施加彎曲力矩的折斷處理來切割基板。
另一方面，所謂全切加工是形成從基板表面到達(dá)基板背面的裂痕的加工，不進(jìn)行折斷處理便能切割基板。
專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開WO 03/008352公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-155159號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開平1-108006號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
欲通過激光加熱和其后的急冷在基板上形成應(yīng)力梯度以對(duì)玻璃基板進(jìn)行切割的情況下，如上所述，包括需要在形成劃線后進(jìn)行折斷處理的切割模式(稱為劃線加工模式)和不進(jìn)行折斷處理便切割基板的切割模式(稱為全切加工模式)。
劃線加工模式和全切加工模式的哪一種會(huì)成立，取決于加熱條件(激光波長(zhǎng)、照射時(shí)間、照射能量、掃描速度等)和冷卻條件(制冷劑溫度、吹送量、吹送位置等)等加工條件，但主要取決于玻璃基板的板厚。也就是說，在玻璃基板的板厚薄的情況下，劃線加工模式成立的上述加工條件的工藝窗口(process window,能形成正常的劃線的各種加工條件的可設(shè)定范圍)變窄，容易變?yōu)槿屑庸つＪ?。全切加工模式中，由于不需要進(jìn)行折斷處理而可以期待工序簡(jiǎn)單的這一優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上存在裂痕不筆直地?cái)U(kuò)展的頻率較高的傾向，不能期待精度良好的切割。另一方面，隨著玻璃基板的板厚增加(特別是板厚為lmm以上)，全切加工模式變難，存在劃線加工模式更容易成立的傾向。
在加熱條件或冷卻條件為非極端的情況下，這些切割模式的差異根據(jù)基板的厚度，因加熱、冷卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力分布或變形的不同而不同。以下，對(duì)應(yīng)力分布和變形與切割模式的關(guān)系進(jìn)行說明。
<厚板基板>首先，對(duì)板厚厚的玻璃基板的情況進(jìn)行說明。此處所謂板厚厚的情況是指，基板上面經(jīng)激光束照射，上面附近產(chǎn)生的熱(熱溫)向基板內(nèi)傳遞時(shí)，由于基板的板厚非常厚，因此在裂痕形成時(shí)熱的傳遞停止在基板的內(nèi)部，熱不傳遞至基板下面的情況。具體地說，玻璃基板的情況下，板
厚為lmm以上時(shí)，則存在熱的傳遞停止在基板內(nèi)部的傾向。
圖6是用于說明通過對(duì)具有l(wèi)mm以上的板厚的玻璃基板(以下，本說明書中稱為厚板基板)進(jìn)行激光照射和冷卻而使裂痕擴(kuò)展、延伸時(shí)在基板上產(chǎn)生的應(yīng)力分布的模式圖，圖6(a)為基板立體圖，圖6(b)為其平面圖。
此外，圖7(a)、圖7(b)及圖7(c)分別是用于說明在圖6的A-A'截面、B-B'截面及C-C'截面中的溫度分布和應(yīng)力分布的模式圖。此外，從其他的視點(diǎn)來看，圖7(a)、圖7(b)及圖7(c)表示了由于射束點(diǎn)BS和冷卻點(diǎn)CS的通過而導(dǎo)致的同-一地點(diǎn)的溫度分布和應(yīng)力分布的時(shí)間性的變化。
圖6中，通過由激光束照射機(jī)構(gòu)(未圖示)照射的激光束形成了橢圓狀的射束點(diǎn)BS。在射束點(diǎn)BS的后方，通過由冷卻機(jī)構(gòu)(未圖示)吹送的制冷劑形成了圓形狀的冷卻點(diǎn)CS。射束點(diǎn)BS與冷卻點(diǎn)CS維持著隔開一點(diǎn)距離的位置關(guān)系，從預(yù)先形成初期龜裂TR的一端側(cè)朝向另一端側(cè)，沿著切割預(yù)定線SL掃描厚板基板GA的上面。
此時(shí)，在厚板基板GA的上面附近，在因射束點(diǎn)BS的通過而被加熱的區(qū)域附近，在加熱所致的膨脹的影響下產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力(圖中以虛線箭頭表示)。接著，在因冷卻點(diǎn)CS的通過而被冷卻的區(qū)域附近，產(chǎn)生了形成于厚板基板GA的溫度分布所引起的拉伸應(yīng)力(圖中以實(shí)線箭頭表示)。
接下來，基于圖7對(duì)在厚板基板GA的內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力和變形進(jìn)行說明。
厚板基板GA中，由于因激光束的射束點(diǎn)BS的通過所致的加熱，如圖7(a)所示，在基板內(nèi)部形成加熱部位HR，加熱部位HR局部膨脹，由此產(chǎn)生壓縮應(yīng)力(圖中以虛線箭頭表示)。
接著，由于因稍后的冷卻點(diǎn)CS的通過所致的冷溫，如圖7(b)所示，在表面附近形成冷卻部位CR，冷卻部位CR局部收縮，由此產(chǎn)生拉伸應(yīng)力(圖中以實(shí)線箭頭表示)。
6在厚板基板GA的情況下，加熱部位HR緩慢地傳遞至基板內(nèi)部，
但由于基板厚而不會(huì)在裂痕形成時(shí)到達(dá)背面，成為加熱部位HR停止在
基板內(nèi)部的狀態(tài)。
于是，如圖7(c)所示，通過冷卻部位CR的形成而從厚板基板GA的表層緩慢地傳遞冷溫時(shí)，則冷卻部位CR存在于基板上面附近(例如，板厚的10% 20%的深度)，在其下方存在加熱部位HR。該加熱部位HR是產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的部位，因此可以改稱為存在于基板內(nèi)部的內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)Hin。
通過在厚板基板GA中形成內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)Hin、在基板的上面附近形成拉伸應(yīng)力，由此在厚板基板G局部地產(chǎn)生上凸變形，在基板上面產(chǎn)生以與拉伸應(yīng)力相同方向撓曲基板的力(圖中以點(diǎn)劃線箭頭表示)。需要說明的是，圖7(c)中，為了便于表示撓曲的方向，夸大表示了在厚板基板GA上產(chǎn)生的變形所致的形狀改變。
其結(jié)果，在厚板基板GA的上面，通過拉伸應(yīng)力和使基板上凸的撓曲的力，成為容易從基板上面向厚度方向(深度方向)形成垂直裂痕C的狀態(tài)。如此地，將容易形成向厚度方向(深度方向)擴(kuò)展的裂痕的狀態(tài)(或?qū)嶋H上形成裂痕的狀態(tài))稱為"縱向裂紋"的狀態(tài)。在縱向裂紋狀態(tài)下擴(kuò)展的裂痕切割面平滑(表面的凹凸小)且直線性優(yōu)異，作為切割面是優(yōu)選的。
然而，在縱向裂紋狀態(tài)的情況下，如上所述，在厚板基板GA的內(nèi)部形成有內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)Hin，因此若裂痕C到達(dá)該內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)則擴(kuò)展受到阻礙，裂痕C在厚板基板GA中的擴(kuò)展在內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)附近停止。
因此，在厚板基板GA中，裂痕C難以擴(kuò)展到背面，成為在基板的上面附近形成裂痕的劃線加工。換言之，劃線加工模式是通過由在基板的厚度方向上形成的熱溫和冷溫的溫度梯度所致的應(yīng)力梯度來擴(kuò)展裂痕的加工模式，其具有如下特征能得到凹凸少且直線精度高的切割面，但反過來不能全切加工。
<薄板基板>
接下來，對(duì)板厚薄的玻璃基板的情況進(jìn)行說明。此處所謂板厚薄的情況是指，基板上面經(jīng)激光束照射，在基板上面附近產(chǎn)生的熱(熱溫)向基板內(nèi)傳遞時(shí)，由于基板的板厚非常薄，因此在裂痕形成時(shí)熱到達(dá)下面的
情況。具體地說，玻璃基板的情況下，板厚小于lmm、特別是為0.7mm左右時(shí)，則存在裂痕形成時(shí)熱到達(dá)下面的傾向。此外，在板厚薄的情況下，因冷卻點(diǎn)的通過而付與在基板上面的冷溫會(huì)迅速到達(dá)下面，這一點(diǎn)是理所當(dāng)然的。
圖8是用于說明通過對(duì)板厚小于lmm的玻璃基板(本說明書中稱為薄板基板)、例如具有0.7mm左右的板厚的玻璃基板的表面進(jìn)行激光照射和冷卻而使裂痕擴(kuò)展、延伸時(shí)在基板上產(chǎn)生的應(yīng)力分布的模式圖，圖8(a)為基板立體圖，圖8(b)為平面圖。
此外，圖9(a)、 (b)和(c)分別是用于說明在圖8的D-D，截面、E-E，截面和F-F'截面中的激光照射后的溫度分布和應(yīng)力分布的模式圖。
圖8中，通過由激光束照射機(jī)構(gòu)(未圖示)照射的激光束形成了橢圓狀的射束點(diǎn)BS。在射束點(diǎn)BS的后方，通過由冷卻機(jī)構(gòu)(未圖示)吹送的制冷劑形成了圓形狀的冷卻點(diǎn)CS。射束點(diǎn)BS與冷卻點(diǎn)CS維持著隔開一點(diǎn)距離的位置關(guān)系，從預(yù)先形成初期龜裂TR的一端側(cè)朝向另一端側(cè)，沿著切割預(yù)定線SL掃描薄板基板GB的上面。
此時(shí)，在薄板基板GB的上面附近，在因射束點(diǎn)BS的通過而被加熱的區(qū)域附近，在加熱所致的膨脹的影響下產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力(圖中以虛線箭頭表示)。接著，在因冷卻點(diǎn)CS的通過而被冷卻的區(qū)域附近，在冷卻所致的收縮的影響下產(chǎn)生了拉伸應(yīng)力(圖中以實(shí)線箭頭表示)。
其結(jié)果，在薄板基板GB的上面附近產(chǎn)生了前方(遠(yuǎn)側(cè))為壓縮應(yīng)力、后方(近側(cè))為拉伸應(yīng)力的應(yīng)力梯度。
在此情況下，對(duì)于薄板基板GB上面附近中的應(yīng)力分布，成為"橫向裂紋"狀態(tài)(詳細(xì)內(nèi)容后述)、即容易形成向面方向延伸的裂痕的狀態(tài)。
接下來，基于圖9對(duì)產(chǎn)生在薄板基板GB的內(nèi)部的應(yīng)力和變形進(jìn)行說明。
薄板基板GB中，由于因照射在基板上面的激光束的射束點(diǎn)BS的通過所致的加熱，如圖9(a)所示，在基板內(nèi)部形成加熱部位HR，加熱部位HR局部膨脹，由此產(chǎn)生壓縮應(yīng)力(圖中以虛線箭頭表示)。在此情況下，
由于基板的板厚薄，因此在裂痕形成時(shí)加熱部位HR會(huì)到達(dá)基板GB的下面。
接著，由于因冷卻點(diǎn)CS的通過所致的冷溫，如圖9(b)所示，在表面 附近形成冷卻部位CR。
在薄板基板GB的情況下，冷溫部位CR立刻到達(dá)基板GB的中央。
冷溫進(jìn)一步傳遞時(shí)，如圖9(c)所示，冷卻部位CR會(huì)到達(dá)薄板基板 GB的下面。如此地，在薄板基板GB中，由于熱溫和冷溫迅速地從薄板 基板GB的上面?zhèn)鬟f至下面，因此難以維持由基板的厚度方向上的溫度 梯度所致的應(yīng)力梯度。此外，即便能夠形成基板的厚度方向上的應(yīng)力梯 度，但是由于板厚較薄而使熱溫和冷溫的范圍都變窄，因此各自的壓縮 應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的大小也有限。因此，在薄板基板中難以成立劃線加工 模式，即使在成立的情況下工藝窗口(能形成正常的劃線的各種加工條件 的可設(shè)定范圍)也會(huì)變窄，而難以穩(wěn)定加工。
因此，在薄板基板GB中，由于受到射束點(diǎn)BS的作用而被加熱至下 面的區(qū)域和受到冷卻點(diǎn)的作用而被冷卻至下面的區(qū)域的存在，沿著切割 預(yù)定線產(chǎn)生了溫度梯度，通過該溫度梯度所致的應(yīng)力梯度，基板的裂痕 得以延伸。也就是說，在加熱部位HR與冷卻部位CR分別由薄板基板 GB的上面至下面而存在的狀態(tài)下，在加熱部位HR與冷卻部位CR的邊 界附近，從薄板基板GB的上面到下面產(chǎn)生了拉伸應(yīng)力。其結(jié)果，從薄 板基板的上面到達(dá)下面的裂痕以冷卻部位CR至加熱部位HR的方向延 伸。因此，容易成立全切加工模式。需要說明的是，由于裂痕在脆性材 料中的延伸速度極快，延伸的裂痕會(huì)立刻到達(dá)加熱部位HR的附近，其 延伸通過加熱部位HR的壓縮應(yīng)力而停止。
將這種容易形成在面方向上延伸的裂痕的狀態(tài)(或者實(shí)際上形成裂 痕的狀態(tài))稱為"橫向裂紋"的狀態(tài)。
對(duì)于在橫向裂紋狀態(tài)下延伸的裂痕來說，其切割面本身比例如用刀 具機(jī)械性地切割而成的切割面平滑，但與由縱向裂紋形成的裂痕相比， 裂痕的直線性有時(shí)會(huì)受損。據(jù)認(rèn)為這是因?yàn)?，裂痕的延伸停止在加熱部位HR(壓縮應(yīng)力場(chǎng))的附近時(shí)裂痕的前端稍微偏離，以及由于橫向裂紋狀
態(tài)的裂痕隨著加熱部位HR和冷卻部位CR的移動(dòng)以微小距離重復(fù)延伸和
停止，停止時(shí)裂痕前端的位置偏離發(fā)生了累積。
如上所述，在薄板基板GB的情況下，容易發(fā)生因橫向裂紋狀態(tài)所 致的裂紋在面方向上的延伸。在薄板基板GB上產(chǎn)生因橫向裂紋所致的 裂痕的延伸時(shí)，由于板厚較薄，基于全切加工模式的切割容易實(shí)現(xiàn)而不 需要折斷處理，但反過來，與基于縱向裂紋的切割面進(jìn)行比較的情況下， 存在切割面的凹凸較多、直線性差的問題。
于是，本發(fā)明的目的在于提供一種加工方法及用于該方法的裂痕形 成裝置，該加工方法在切割玻璃基板等由脆性材料構(gòu)成的薄板基板的情 況下能穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)切割面的端面品質(zhì)優(yōu)異且直線性優(yōu)異的基于縱向裂紋 的切割。
此外，本發(fā)明的目的在于提供一種加工方法及用于該方法的裂痕形 成裝置，該加工方法能夠?qū)τ纱嘈圆牧蠘?gòu)成的基板進(jìn)行基于縱向裂紋狀 態(tài)的全切加工，而不是基于橫向裂紋狀態(tài)的全切加工，也不是基于縱向 裂紋狀態(tài)的劃線加工。
為了解決上述問題而構(gòu)成的本發(fā)明的脆性材料基板的加工方法是如 下的方法，在相對(duì)移動(dòng)激光束的同時(shí)沿著切割預(yù)定線進(jìn)行照射以使由脆 性材料構(gòu)成的被加工基板的上面受到低于其軟化點(diǎn)的溫度的加熱，接著 進(jìn)行冷卻，由此使裂痕從切割預(yù)定線的一端所形成的初期龜裂起在切割 預(yù)定線上延伸，在被加工基板上形成裂痕；該加工方法由如下工序構(gòu)成 (a)工序，將支持基板固著于被加工基板，所述支持基板通過熱傳導(dǎo)將在 照射激光束時(shí)從被加工基板的上面到達(dá)下面的熱由被加工基板的下面進(jìn) 行傳遞并同時(shí)起到在冷卻后的切割預(yù)定線附近產(chǎn)生上凸變形的作用；(b) 工序，在使激光束相對(duì)移動(dòng)的同時(shí)對(duì)被加工基板的上面進(jìn)行照射，接著 冷卻，由此使裂痕延伸；(c)工序，解除被加工基板和支持基板的固著。
根據(jù)本發(fā)明，將支持基板固著于被加工基板。被固著的支持基板通 過熱傳導(dǎo)將在照射激光束時(shí)從被加工基板的上面到達(dá)下面的熱由被加工 基板的下面進(jìn)行傳遞，同時(shí)起到在冷卻后的切割預(yù)定線附近產(chǎn)生上凸變形的作用。并且，在相對(duì)于該支持基板所固著的被加工基板進(jìn)行相對(duì)移 動(dòng)的同時(shí)沿著切割預(yù)定線照射激光束，接著進(jìn)行冷卻。
由此，在被加工基板與支持基板固著而成的合成基板上能夠產(chǎn)生與 厚板基板的類似的溫度分布、應(yīng)力分布。其結(jié)果，對(duì)于合成基板，能夠 成立劃線加工模式，在合成基板的上面(即被加工基板上面)形成劃線。
對(duì)于構(gòu)成合成基板的上面的被加工基板，注視合成基板上形成劃線 的狀態(tài)，則發(fā)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上在縱向裂紋狀態(tài)下完成了板厚薄的被加工基板的 全切加工。此后，通過實(shí)施將構(gòu)成合成基板的支持基板與被加工基板的 固著狀態(tài)解除的工序，能得到通過縱向裂紋而被全切加工的被加工基板。 此外，即使在被加工基板的板厚薄的情況下，也能穩(wěn)定地以劃線加工模 式形成裂痕，因此能形成直線性優(yōu)異的裂痕。
根據(jù)本發(fā)明，在加工作為薄板基板的被加工基板時(shí)，通過固著支持 基板制成合成基板，將其視為厚板基板進(jìn)行加工，因此能夠以與厚板基 板類似的條件進(jìn)行加工(劃線加工)，其結(jié)果，能夠?qū)Ρ患庸せ鍖?shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì) 上在縱向裂紋狀態(tài)下的全切加工。
由此，在切割薄板基板的情況下，實(shí)現(xiàn)了基于縱向裂紋的全切加工 或劃線加工，而不是基于橫向裂紋的全切加工，因此能夠?qū)崿F(xiàn)切割面的 端面品質(zhì)和直線性優(yōu)異的切割。
上述發(fā)明中，被加工基板與支持基板可以使用相同材質(zhì)。例如，被 加工基板為玻璃基板時(shí)，可以使用與支持基板相同材質(zhì)的玻璃基板。
由此，被加工基板與支持基板實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一個(gè)厚板基板，因此，與 厚板基板的劃線加工模式等效的切割模式成立，能夠?qū)Ρ患庸せ鍖?shí)現(xiàn) 基于縱向裂紋的全切加工。
上述發(fā)明中，被加工基板與支持基板可以是實(shí)質(zhì)上具有相同線膨脹 系數(shù)的材料。
由此，熱從被加工基板的下面?zhèn)鬟f至支持基板時(shí)，被加工基板側(cè)先 被加熱而產(chǎn)生溫度梯度，因此被加工基板先膨脹，被加工基板容易因撓 曲形成上凸變形，能夠容易地產(chǎn)生縱向裂紋狀態(tài)。
上述發(fā)明中，被加工基板與支持基板可以是實(shí)質(zhì)上具有相同熱傳導(dǎo)率的材料。
由此，熱從被加工基板的下面?zhèn)鬟f至支持基板時(shí)，形成與被加工基 板為厚板基板的情況相同的內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)，因此能實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上與厚板 基板相同的劃線加工模式，能促進(jìn)被加工基板的縱向裂紋。
<固著方法>
(1) 冷凍卡盤
此外，上述發(fā)明的(a)工序中，被加工基板下面與支持基板上面可以 通過冰層固著。
由此，能將被加工基板下面與支持基板上面利用以冰層固著的冷凍 卡盤固著，其后，可以通過融化冰層來簡(jiǎn)單地解除固著狀態(tài)。
(2) 粘合層
此外，上述發(fā)明的(a)工序中，被加工基板下面與支持基板上面可以
通過粘合層固著。
此處，形成粘合層的粘合劑只要是一旦粘合基板之間后能通過使用 溶劑溶解而脫離被加工基板的材料即可。具體地說，可以使用聚酰亞胺 等熱塑性樹脂作為粘合劑，可以使用水、胺或水與胺的混合溶液作為溶
劑。此外，可以使用受UV光的作用粘附力降低或剝離的粘附片等在支 持基板上粘合被加工基板，然后通過照射UV光將被加工基板從支持基 板上脫離下來。
由此，能利用粘合劑將被加工基板下面與支持基板上面固著起來， 其后，可以通過向固著面提供溶劑來簡(jiǎn)單地解除固著狀態(tài)。此外，通過 利用粘合層進(jìn)行固著，能將預(yù)定范圍的被加工基板下面與支持基板上面 完全固著起來。
<被加工基板〉
此外，上述發(fā)明中，優(yōu)選被加工基板為玻璃材且其板厚為0.01mm lmmo
由此，由于被加工基板的板厚非常薄，在基板上面照射激光時(shí)熱會(huì) 傳遞至基板下面，因此可以通過將支持基板固著在被加工基板來實(shí)現(xiàn)視 為厚板基板的劃線加工模式。<裂痕形成裝置>
此外，出于另一觀點(diǎn)而構(gòu)成的本發(fā)明的裂痕形成裝置是脆性材料基 板的裂痕形成裝置，其具備激光束照射機(jī)構(gòu)、冷卻機(jī)構(gòu)、使激光束照射 機(jī)構(gòu)和冷卻機(jī)構(gòu)相對(duì)于被加工基板相對(duì)移動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)，該裝置進(jìn)行如 下加工使激光束照射機(jī)構(gòu)相對(duì)于被加工基板相對(duì)移動(dòng)，以使激光束的 射束點(diǎn)沿著被加工基板的切割預(yù)定線進(jìn)行掃描，從而以不高于軟化點(diǎn)的 溫度對(duì)被加工基板的上面進(jìn)行加熱，接著使冷卻機(jī)構(gòu)沿著射束點(diǎn)通過的 軌跡相對(duì)移動(dòng)來冷卻上述基板，由此沿著切割預(yù)定線形成裂痕；該裂痕 形成裝置具備載放被加工基板的支持基板、和在裂痕形成前將支持基板 固著在被加工基板的下面并在裂痕形成后解除固著狀態(tài)的拆裝單元；上 述支持基板由如下材料形成在固著有被加工基板的狀態(tài)下，通過熱傳 導(dǎo)將照射激光束時(shí)從被加工基板的上面到達(dá)下面的熱由被加工基板的下 面進(jìn)行傳遞，同時(shí)起到在冷卻后的切割預(yù)定線附近產(chǎn)生上凸變形的作用。
<作用>
a. 支持基板
根據(jù)本發(fā)明，在支持基板上載放被加工基板，利用拆裝單元將被加
工基板的下面固著在支持基板上。支持基板由如下材料形成在固著有 被加工基板的狀態(tài)下通過熱傳導(dǎo)將照射激光束時(shí)從被加工基板的上面到 達(dá)下面的熱由被加工基板的下面進(jìn)行傳遞，同時(shí)起到在冷卻后的切割預(yù) 定線附近產(chǎn)生上凸變形的作用。因此，利用支持基板與被加工基板固著 而成的合成基板，能產(chǎn)生與厚板基板類似的溫度分布、應(yīng)力分布。其結(jié) 果，對(duì)于合成基板，能夠成立劃線加工模式，能形成劃線。此時(shí)，觀察 被加工基板，則發(fā)現(xiàn)通過劃線，被加工基板能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)質(zhì)上基于縱向裂 紋的全切。然后，通過此后解除基于拆裝單元的固著狀態(tài)，能得到在縱 向裂紋狀態(tài)下被全切加工的被加工基板。
b. 支持基板的材質(zhì)
上述發(fā)明中，支持基板可以由與被加工基板實(shí)質(zhì)上相同的材質(zhì)形成。 由此，被加工基板與支持基板實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一個(gè)厚板基板，因此，與 厚板基板的劃線加工模式等效的切割模式成立，能夠?qū)Ρ患庸せ鍖?shí)現(xiàn)基于縱向裂紋的全切加工。 C.冷凍卡盤
此外，上述發(fā)明中，拆裝單元可以由冷凍卡盤構(gòu)成，所述冷凍卡盤 用于在支持基板與被加工基板的界面形成冰層而成為固著狀態(tài)，并且融 化冰層而解除固著狀態(tài)。
由此，可以通過冷凍卡盤的溫度調(diào)整來簡(jiǎn)單地進(jìn)行基板的拆裝。此 外，對(duì)冷凍卡盤的構(gòu)成沒有特別限制，例如可以在冰層的生成、冰層的 的融化中使用珀耳帖元件，由此能夠通過切換施加在珀耳帖元件上的電 壓的極性來切換冷凍和融化，因此能制成簡(jiǎn)單的裝置構(gòu)成。
d.粘合劑、溶劑
此外，上述發(fā)明中，拆裝單元可以由粘合劑供給機(jī)構(gòu)和溶劑供給機(jī) 構(gòu)構(gòu)成，所述粘合劑供給機(jī)構(gòu)將粘合劑供給至支持基板與被加工基板的 界面，所述溶劑供給機(jī)構(gòu)將溶解粘合劑的溶劑供給至支持基板與被加工 基板的界面。
在此情況下，粘合劑供給機(jī)構(gòu)和溶劑供給機(jī)構(gòu)可以分別從形成于支 持基板的貫通孔向支持基板的表面上供給粘合劑和溶劑。
此外，上述發(fā)明中，拆裝單元可以由真空卡盤構(gòu)成，所述真空卡盤 能夠通過支持基板上形成的大量小孔吸引被加工基板的下面。此處，對(duì) 于在支持基板上形成的大量小孔而言，有必要縮小鄰接的小孔之間的距 離，以免發(fā)生加熱所致的被加工基板的翹曲而局部分離。例如，作為具 有大量小孔的支持基板，可以利用多孔性陶瓷那樣的多孔性部件作為支 持基板以進(jìn)行真空吸引。
由此，通過利用形成在支持基板上的大量小孔進(jìn)行真空吸引，能夠 將被加工基板的整個(gè)下面固著，其后能夠通過停止吸引來解除固著，因 此能夠簡(jiǎn)單地切換固著操作和分離操作。


圖1是顯示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的脆性材料基板的加工方法 的工序的圖。圖2是說明將被加工基板固著于支持基板并進(jìn)行激光照射和冷卻時(shí) 的應(yīng)力狀態(tài)的模式圖。
圖3是顯示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的裂痕形成裝置的大致構(gòu)成的圖。
圖4是顯示作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式的裂痕形成裝置的大致構(gòu)成 的圖。
圖5是顯示作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式的裂痕形成裝置的大致構(gòu)成 的圖。
圖6是用于說明通過在厚板基板上進(jìn)行激光照射和冷卻而使裂痕擴(kuò) 展、延伸時(shí)在基板上產(chǎn)生的應(yīng)力分布的模式圖。
圖7是用于說明圖6的A-A，截面、B-B'截面、C-C，截面中的應(yīng)力分
布的模式圖。
圖8是用于說明通過在薄板基板上進(jìn)行激光照射和冷卻而使裂痕擴(kuò) 展、延伸時(shí)在基板上產(chǎn)生的應(yīng)力分布的模式圖。
圖9是用于說明圖8的D-D，截面、E-E'截面、F-F'截面中的應(yīng)力分 布的模式圖。
符號(hào)說明
1、 2、 3:裂痕形成裝置 11:可動(dòng)部
12:激光照射部
13:冷卻部
14:刀輪
15:軌道
16:驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
21、 31、 41:固定部
22、 32、 42:支持基板
23、 37、 38、 44:閥
24:水源
25:水供給機(jī)構(gòu)26:珀耳帖模塊
27:熱交換機(jī)構(gòu)
28:電源
29:恒溫槽
30、30a、 30b:控制部
33、34:貫通孔
35:粘合劑供給流路
36:溶劑供給流路
39:粘合劑收納容器
40:溶劑收納容器
43:吸引嘴
45:真空泵
46:吸引部
具體實(shí)施例方式
以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。需要說明的是，本 發(fā)明不限于以下說明的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)包含 各種方式這一點(diǎn)是不言而喻的。
首先對(duì)本發(fā)明的加工方法進(jìn)行說明。圖1是顯示作為本發(fā)明的- -個(gè) 實(shí)施方式的脆性材料基板的加工方法的工序的圖。
首先，準(zhǔn)備作為被加工基板GS的薄板基板與作為加工夾具的支持 基板GT(圖l(a))。
該支持基板GT固著于被加工基板GS，使用的是如下的材料能夠 通過熱傳導(dǎo)將照射激光束時(shí)從被加工基板GS的上面到達(dá)下面的熱由被 加工基板GS的下面進(jìn)行傳遞并同時(shí)起到在被加工基板GS上產(chǎn)生上凸變 形的作用，即，使用能在被加工基板GS上誘發(fā)縱向裂紋狀態(tài)的材料。
具體地說，被加工基板GS為玻璃制的薄板基板(例如，板厚為 0.01mm 1.0mm)fl寸，通過準(zhǔn)備相同材質(zhì)的玻璃基板(例如，板厚為2mm)用于支持基板GT，能實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上與玻璃制的厚板基板相同的熱分布、應(yīng) 力分布。需要說明的是，此處所謂"相同材質(zhì)"通過玻璃、藍(lán)寶石及硅等 一般名稱來判斷。例如，即使有制造商、商品名或規(guī)格的差異等，只要 都是玻璃材質(zhì)則包含在"相同材質(zhì)"中。
此外，即使是不同材質(zhì)的支持基板GT，只要是實(shí)質(zhì)上線膨脹系數(shù)與
被加工基板GS相同的材料或熱傳導(dǎo)率與被加工基板GS相同的材料，則 能夠在被加工基板GS上誘發(fā)縱向裂紋狀態(tài)。
此外，支持基板GT使用與被加工基板GS相同大小或比被加工基板 GS面積大、能夠在被加工基板GS的下面固著的預(yù)定范圍的基板。
并且，必要時(shí)，在支持基板GT的上面設(shè)置用于固著被加工基板GS 的介質(zhì)層M。也就是說，利用冷凍卡盤的情況下形成水層，利用粘合劑 的情況下形成粘合劑層。利用真空卡盤的情況下不需要介質(zhì)層M。外觀 上，真空層起著介質(zhì)層M的作用。
需要說明的是，固著被加工基板GS與支持基板GT的預(yù)定范闈是.-激光束的照射所致的熱溫從被加工基板GS傳遞至支持基板GT，因所傳 遞的熱溫而在支持基板上產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力足以作用于被加工基板的范 圍。因此，凍結(jié)的水層或粘合劑層即介質(zhì)層M由被加工基板GS向支持 基板GT傳遞熱溫并傳遞被加工基板GS與支持基板GT的之間的應(yīng)力。 此外，在利用真空卡盤的情況下，通過利用真空層而相互固著的被加工 基板GS與支持基板GT的接觸來傳遞熱溫和應(yīng)力。
固著被加工基板GS與支持基板GT的預(yù)定范圍只要是在例如照射激 光束的范圍的周圍加上相當(dāng)于被加工基板GS的厚度的寬度的范圍，則成 為用于將因激光束照射提供的熱溫傳遞至支持基板的必要的范圍，此外， 只要是在射束點(diǎn)照射的范圍的周圍加上相當(dāng)于被加工基板GS的厚度的 寬度和相當(dāng)于支持基板GT的厚度的寬度的范圍，則成為確實(shí)包含通過傳 遞至支持基板的熱溫來產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的范圍的范圍。
固著被加工基板GS與支持基板GT的預(yù)定范圍越寬，則因激光束的 照射而提供給被加工基板的熱溫越能確實(shí)地傳遞至支持基板，越能夠?qū)?被傳遞的熱溫所致的壓縮應(yīng)力確實(shí)地作用于被加工基板。另一方面，在
17因激光束的照射而提供給被加工基板過剩的熱溫的情況下，固著被加工 基板GS與支持基板GT的預(yù)定的范圍也可以窄于激光束的照射范圍。
對(duì)于上述固著被加工基板GS與支持基板GT的預(yù)定范圍，在利用冷
凍卡盤的情況下，其是水層的形成范圍或使水層冷凍的范圍，在利用粘 合劑的情況下，其是形成粘合劑層的范圍，在利用真空卡盤的情況下，
其是形成真空層的范圍。此外，還可以將被加工基板GS的整個(gè)下面固著 在支持基板GT上。以下，對(duì)將被加工基板GS的整個(gè)下面固著的情況進(jìn)
行說明。
接著，通過介質(zhì)層M將支持基板GT的上面與被加工基板GS的整 個(gè)F面固著，由此制作貼合有基板的合成基板GU(圖l(b))。
在基板的固著中利用冷凍卡盤的情況下，通過冷凍水層制成冰層來固著。
在基板的固著中利用粘合劑的情況下，在作為介質(zhì)層M在支持基板 GT上所涂布的粘合劑層的上面，載放被加工基板GS并密合。或者，可 以預(yù)先形成用于從支持基板GT的下面向上面送出粘合劑的貫通孔(未圖 示)，在將被加工基板GS載放于支持基板GT上的狀態(tài)下，通過貫通孔 將粘合劑供給至支持基板GT與被加工基板GS的界面。
在基板的固著中利用真空卡盤的情況下，為了使被加工基板GS的 整個(gè)下面成為被吸引面，在支持基板GT中使用多孔性陶瓷基板。并且， 在支持基板GT上載放被加工基板GS，啟動(dòng)真空泵，將支持基板GT的 多孔面作為吸弓I面來真空吸引被加工基板GS。
接著，沿著在成為合成基板GU的上面的被加工基板GS上設(shè)定的切 割預(yù)定線進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)并同時(shí)照射激光束Wl，此后進(jìn)行制冷劑W2的吹 送(圖l(c))。
此時(shí)，在合成基板GU上能形成實(shí)質(zhì)上與厚板基板等效的熱分布、 應(yīng)力分布，因此能進(jìn)行基于劃線加工模式的加工。也就是說，如圖2所 示，由于因激光束Wl所致的熱(熱溫)的影響，從被加工基板GS的下面 附近向支持基板GT的內(nèi)部形成內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)Hin，使壓縮應(yīng)力(虛線 箭頭)在該區(qū)域起作用。此外，由于因激光束Wl所致的加熱后的因制冷劑W2所致的冷卻的影響，從被加工基板GS的上面到內(nèi)部，拉伸應(yīng)力(實(shí) 線箭頭)起作用。進(jìn)而，在被加工基板GS的上面，上凸的撓曲引發(fā)的力(點(diǎn) 劃線箭頭)在與拉伸應(yīng)力相同的方向上起作用。
通過這些力的作用，在被加工基板GS上，通過撓曲引發(fā)的力與拉
伸應(yīng)力形成較強(qiáng)的縱向裂紋狀態(tài)，形成裂痕c。該裂痕c若到達(dá)內(nèi)部壓
縮應(yīng)力場(chǎng)Hin的區(qū)域則其進(jìn)一步的擴(kuò)展被阻止。其結(jié)果，從被加工基板
GS的上面到內(nèi)部形成裂痕C，進(jìn)一步裂痕C擴(kuò)展到達(dá)至被加工基板GS
的下面，因此成為基于縱向裂紋的全切加工。
接著，解除支持基板GT與被加工基板GS的固著狀態(tài)(圖l(d))。 在基板的固著中利用冷凍卡盤的情況下，通過提供熱并融化冰層來
解除固著狀態(tài)。
在基板的固著中利用粘合劑的情況下，將用于溶解粘合劑層的溶劑 供給到界面。因此，也可以預(yù)先在支持基板GT中形成送出溶劑的貫通孔 (未圖示)，通過該貫通孔在支持基板GT與被加工基板的界面供給溶劑。
在基板的固著中利用真空卡盤的情況下，停止真空泵，向支持基板 GT的吸引面(多孔面)送入空氣。
由此，從支持基板GT卸下被加工基板GS，從而能得到在縱向裂紋 狀態(tài)下切割的被加工基板GS。
此外，上述方法不僅適用于對(duì)被加工基板進(jìn)行全切加工的情況，還 適用于進(jìn)行劃線加工的情況。與對(duì)厚板基板進(jìn)行劃線加工的情況相同， 可以通過改變加熱條件、冷卻條件等加工條件來調(diào)整所形成的裂痕的深 度。
接著，使用附圖對(duì)用于利用上述脆性材料基板的加工方法實(shí)現(xiàn)薄板 基板的切割的裂痕形成裝置進(jìn)行說明。
圖3是顯示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的裂痕形成裝置的大致構(gòu)成 的圖。本實(shí)施方式中利用冷凍卡盤將玻璃基板(被加工基板)固著在支持基
板上。本實(shí)施方式中，支持基板22起著以往的裂痕形成裝置中為了載放 被加工基板而設(shè)置的臺(tái)面的功能，因此不需要以往的裂痕形成裝置中設(shè)
19置的臺(tái)面。本實(shí)施方式是在保持水平的臺(tái)(圖3中以直線簡(jiǎn)單表示)上載放
熱交換機(jī)構(gòu)27、珀耳帖模塊26、支持基板22及被加工基板的構(gòu)成，但
也可以是例如在以往的裂痕形成裝置中設(shè)置的臺(tái)面上載放熱交換機(jī)構(gòu)
27、珀耳帖模塊26、支持基板22及被加工基板的構(gòu)成。
裂痕形成裝置1主要由進(jìn)行激光照射和制冷劑吹送的可動(dòng)部11、和
支持被加工基板50的固定部21構(gòu)成。
可動(dòng)部11由一體支持激光照射部12、冷卻部13和刀輪14并沿著軌
道15在被加工基板50的上面移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16構(gòu)成，其中，激光照射
部12照射激光束的射束點(diǎn)BS，冷卻部13將由未圖示的制冷劑源供給來
的制冷劑(水和空氣、氦氣、N2氣、C02氣等)從噴嘴噴射出并形成冷卻點(diǎn) CP，刀輪14形成初期龜裂TR。
此處，用于玻璃基板的切割的激光照射部12的光源中使用C02激光、 CO激光、遠(yuǎn)紅外線激光(此處所謂遠(yuǎn)紅外線激光除了原來的遠(yuǎn)紅外線激 光之外，還包括使用不是激光光源的遠(yuǎn)紅外光源以透鏡光學(xué)系統(tǒng)將遠(yuǎn)紅 外波長(zhǎng)的光聚集并與利用激光束的射束點(diǎn)同樣地照射的情況)。此外，被 加工基板的基板材料為藍(lán)寶石的情況下，使用C02激光、遠(yuǎn)紅外線激光。 此外，基板材料為硅基板的情況下，使用YAG激光、UV激光。
固定部21由支持基板22、水供給機(jī)構(gòu)25、珀耳帖模塊26和熱交換 機(jī)構(gòu)27構(gòu)成，其中，支持基板22在與被加工基板50的整個(gè)下面接觸的 狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行支持，水供給機(jī)構(gòu)25利用閥23的開閉控制來從水源24 供給水并以水層覆蓋支持基板22的上面，珀耳帖模塊26與支持基板22 的下面接觸，熱交換機(jī)構(gòu)27與珀耳帖模塊26的下面接觸，由此，固定 部21起著冷凍卡盤的功能。
支持基板22使用與被加工基板50相同材質(zhì)的玻璃基板。支持基板 22的厚度是在固著被加工基板50與支持基板22并照射激光束時(shí)能形成 內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)并產(chǎn)生與上述厚板基板等效的熱分布、應(yīng)力分布的厚度。
珀耳帖模塊26內(nèi)置珀耳帖元件，珀耳帖元件連接有可切換施加電壓 的極性的電源28?？梢酝ㄟ^向珀耳帖元件施加電壓來冷凍支持基板22與 被加工基板50之間的水層制成冰層，并且可以通過切換極性來融化冰層。熱交換機(jī)構(gòu)27與恒溫槽29和流路連接，通過對(duì)水進(jìn)行循環(huán)與珀耳
帖模塊26的下面進(jìn)行熱交換。由此，在形成冰層時(shí)吸收從珀耳帖模塊26 的下面釋放的熱溫，在融化冰層時(shí)對(duì)珀耳帖模塊26的下面提供熱溫。
然后，利用控制部30，以預(yù)先設(shè)定的控制內(nèi)容控制激光照射部12、 冷卻部13、刀輪14、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16、閥23、電源28。即，對(duì)激光照射部 12、冷卻部13以設(shè)定的輸出照射激光、以設(shè)定的流量吹送制冷劑。對(duì)刀 輪14以設(shè)定的按壓力按壓基板端。對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16以設(shè)定的距離移動(dòng)。 對(duì)閥23供給設(shè)定量的水。對(duì)電源28施加設(shè)定的電壓。
此外，固定部21的支持基板22、珀耳帖模塊26、熱交換機(jī)構(gòu)27被 設(shè)定為可利用未圖示的臺(tái)(圖3中以直線簡(jiǎn)單表示)進(jìn)行二維方向的位置 調(diào)整的方式。
說明裂痕形成裝置1的動(dòng)作。首先，啟動(dòng)閥23由水供給機(jī)構(gòu)25供 給水，在支持基板22上形成水層。接著，將被加工基板50載放在支持 基板22上，由電源28施加電壓，將水層凍結(jié)為冰層。由此，被加工基 板50固著在支持基板22上，形成整體可等效地作為厚板基板對(duì)待的合 成基板。
在此狀態(tài)下，啟動(dòng)刀輪14，在被加工基板50的基板端形成初期龜 裂TR。接著，啟動(dòng)激光照射部12、冷卻部13，同時(shí)使其沿著設(shè)定在被 加工基板50上的切割預(yù)定線移動(dòng)。其結(jié)果，如上述說明那樣，在被加工 基板50上產(chǎn)生較強(qiáng)的縱向裂紋狀態(tài)，形成裂痕而被切割。
接著，切換電源28的極性，融化冰層，使被加工基板50與支持基 板22分離。
通過以上的動(dòng)作，形成了端面品質(zhì)優(yōu)異且直線性優(yōu)異的切割面。 [裝置構(gòu)成2:粘合劑]
圖4是顯示作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式的裂痕形成裝置的大致構(gòu)成 的圖。本實(shí)施方式中使用粘合劑將玻璃基板固著在支持基板上。本實(shí)施 方式中，支持基板32起著以往的裂痕形成裝置中為了載放被加工基板而 設(shè)置的臺(tái)面的功能，因此不需要以往的裂痕形成裝置中設(shè)置的臺(tái)面。本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是，將由設(shè)置在水平支持的臺(tái)下側(cè)或臺(tái)內(nèi)部的粘合劑供 給通路35或溶劑供給通路36供給來的粘合劑和溶劑通過臺(tái)或從臺(tái)上面
的粘合劑供給通路35或溶劑供給通路36的開口向支持基板32的貫通孔 33、 34供給。
裂痕形成裝置2主要由進(jìn)行激光照射和制冷劑吹送的可動(dòng)部11、和 支持被加工基板50的固定部31構(gòu)成。其中，可動(dòng)部11與圖3相同，因 此通過標(biāo)記相同符號(hào)而省略部分說明。
固定部31由在與被加工基板50的整個(gè)下面接觸的狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行 支持的支持基板32;支持基板32中形成的貫通孔33、 34;粘合劑供給 流路35;溶劑供給流路36;閥37、 38;粘合劑收納容器39;溶劑收納 容器40構(gòu)成。
支持基板32使用與被加工基板50相同材質(zhì)的玻璃基板。支持基板 32的厚度是在固著被加工基板50與支持基板32并照射激光束時(shí)能形成 內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)并產(chǎn)生與上述厚板基板等效的熱分布、應(yīng)力分布的厚度。
支持基板32的貫通孔33與粘合劑供給流路35連接，利用閥37的 開閉操作將粘合劑送至被加工基板50與支持基板32的界面。此外，貫 通孔34與溶劑供給流路36連接，利用閥38的開關(guān)操作將溶劑送至被加 工基板50與支持基板32的界面。
然后，利用控制部30a，以預(yù)先設(shè)定的控制內(nèi)容控制激光照射部12、 冷卻部13、刀輪14、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16、閥37、 38。 S卩，對(duì)激光照射部12、 冷卻部13以設(shè)定的輸出照射激光、以設(shè)定的噴射量吹送制冷劑。對(duì)刀輪 14以設(shè)定的按壓力按壓基板端。對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16以設(shè)定的距離移動(dòng)。對(duì)闊 37、 38供給設(shè)定量的粘合劑、溶劑。
此外，固定部31的支持基板32被設(shè)定為可利用未圖示的臺(tái)(圖4中
以直線簡(jiǎn)單表示)進(jìn)行二維方向的位置調(diào)整的方式。
說明裂痕形成裝置2的動(dòng)作。首先，將被加工基板50載放在支持基 板32的上面，啟動(dòng)閥37，向支持基板32與被加工基板50的界面供給粘 合劑。此時(shí)，優(yōu)選以未圖示的按壓部件按住被加工基板50的上面。然后 等待直至基板通過粘合劑相互固著?；骞讨螅瑔?dòng)刀輪14，在被加工基板50的基板端形成初期龜
裂TR。接著，在啟動(dòng)激光照射部12、冷卻部13的同時(shí)，沿著在被加工 基板50上設(shè)定的切割預(yù)定線移動(dòng)。其結(jié)果，如上述說明那樣，在被加工 基板50上產(chǎn)生較強(qiáng)的縱向裂紋狀態(tài)，形成裂痕而被切割。
接著，啟動(dòng)閥37，向支持基板32與被加工基板50的界面供給溶劑。 然后等待直至基板相互分離。
通過以上動(dòng)作，對(duì)于玻璃基板，能夠?qū)崿F(xiàn)端面品質(zhì)優(yōu)異且直線性優(yōu) 異的切割面的加工。
圖5是顯示作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式的裂痕形成裝置的大致構(gòu)成 的圖。本實(shí)施方式中利用真空卡盤將玻璃基板固著在支持基板上。本實(shí) 施方式中，支持基板42起著以往的裂痕形成裝置中為了載放被加工基板 而設(shè)置的臺(tái)面的功能，因此不需要以往的裂痕形成裝置中設(shè)置的臺(tái)面。 本實(shí)施方式是在保持水平的臺(tái)(圖5中未記載)上載放真空裝置的平板狀 的吸引部46和支持基板42的構(gòu)成，但在具備帶有真空吸引機(jī)構(gòu)的多孔 臺(tái)面的裂痕形成裝置的情況下，也可以是利用帶有真空吸引機(jī)構(gòu)的多孔 臺(tái)面作為真空裝置的吸引部46并在其上固著支持基板42的構(gòu)成。
裂痕形成裝置3主要由進(jìn)行激光照射和制冷劑吹送的可動(dòng)部11、和 支持被加工基板50的固定部41構(gòu)成。其中，可動(dòng)部11與圖3、圖4相 同，因此通過標(biāo)記相同符號(hào)而省略部分說明。
固定部41由在與被加工基板50的整個(gè)下面接觸的狀態(tài)下支持被加 工基板50的多孔性的支持基板42;用于固定支持基板42并從支持基板 42的下面通過支持基板42的微細(xì)的孔來吸引被加工基板50的吸引嘴43; 閥44;真空泵45構(gòu)成。
支持基板42使用多孔質(zhì)陶瓷。該多孔質(zhì)陶瓷只要是在固著被加工基 板50與支持基板42并照射激光束時(shí)能形成內(nèi)部壓縮應(yīng)力場(chǎng)并產(chǎn)生與上 述厚板基板等效的熱分布、應(yīng)力分布的多孔質(zhì)陶瓷即可。例如，在被加 工基板50為玻璃基板的情況下，可以使用氧化鋁陶瓷作為支持基板42。
吸引嘴43是在與支持基板42接觸的面上形成大量的孔的金屬制的中空容器，通過閥44與真空泵45連接。
然后，利用控制部30b，以預(yù)先設(shè)定的控制內(nèi)容控制激光照射部12、 冷卻部13、刀輪14、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16。即，對(duì)激光照射部12、冷卻部13以 設(shè)定的輸出照射激光、以設(shè)定的風(fēng)量吹送制冷劑。對(duì)刀輪14以設(shè)定的按 壓力按壓基板端。對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16以設(shè)定的距離移動(dòng)。
此外，固定部31的支持基板32被設(shè)定為可利用未圖示的臺(tái)進(jìn)行二 維方向的位置調(diào)整的方式。
說明裂痕形成裝置3的動(dòng)作。首先，將被加工基板50載放在支持基 板42上，使閥44處于開狀態(tài)，將被加工基板50真空吸引在支持基板42 上。
被加工基板50固著在支持基板42上后，啟動(dòng)刀輪14，在被加工基 板50的基板端形成初期龜裂TR。接著，在啟動(dòng)激光照射部12、冷卻部 13的同時(shí)，沿著在被加工基板50上設(shè)定的切割預(yù)定線移動(dòng)。其結(jié)果，如 上述說明那樣，在被加工基板50上產(chǎn)生較強(qiáng)的縱向裂紋狀態(tài)，形成裂痕 而被切割。
接著，使閥44處于關(guān)狀態(tài)，啟動(dòng)未圖示的泄漏閥，使吸引嘴43的 內(nèi)部恢復(fù)到大氣壓狀態(tài)。
通過以上動(dòng)作，對(duì)于玻璃基板，能夠?qū)崿F(xiàn)端面品質(zhì)優(yōu)異且直線性優(yōu) 異的切割面的加工。
需要說明的是，在上述的裂痕形成裝置1、裂痕形成裝置2及裂痕 形成裝置3中，設(shè)定成了激光照射部12、冷卻部13及刀輪14可相對(duì)于 被固定的被加工基板50和支持基板(22、 32， 42)移動(dòng)的方式，但也可以 設(shè)定成被加工基板50及支持基板(22、 32, 42)可相對(duì)于被固定的激光照 射部12、冷卻部13及刀輪14移動(dòng)的方式以進(jìn)行代替。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明可用于在切割加工玻璃基板等的情況下要求端面品質(zhì)優(yōu)異的 加工和要求直線性優(yōu)異的加工的裂痕形成裝置。
2權(quán)利要求
1.一種被加工基板的加工方法，其由如下工序構(gòu)成(a)工序，在由脆性材料構(gòu)成的被加工基板的背面固著支持基板，然后在所述被加工基板的表面上的切割預(yù)定線的一端形成初期龜裂；或者，在由脆性材料構(gòu)成的被加工基板的背面固著支持基板，其中所述被加工基板的表面上的切割預(yù)定線的一端形成有初期龜裂；(b)工序，通過使激光束從所述初期龜裂沿著所述切割預(yù)定線相對(duì)移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行激光照射，將被照射部分加熱至低于所述被加工基板的軟化點(diǎn)的溫度，同時(shí)隨著所述激光照射進(jìn)行被加熱部分的冷卻，由此使所述激光照射產(chǎn)生的熱從所述被加工基板的被照射部分傳導(dǎo)至背面，進(jìn)一步從所述被加工基板的背面?zhèn)鲗?dǎo)至支持基板，所述支持基板面向所述被加工基板的背面沿著所述切割預(yù)定線產(chǎn)生凸起的變形，使由被加工基板的表面擴(kuò)展至背面的裂痕從所述初期龜裂起沿著所述切割預(yù)定線延伸；和(c)工序，解除所述被加工基板與所述支持基板的固著。
2. 如權(quán)利要求1所述的加工方法，其中，被加工基板為玻璃基板， 其板厚為0.01mm lmm。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的加工方法，其中，支持基板為玻璃基板。
4. 如權(quán)利要求1所述的加工方法，其中，被加工基板與支持基板為 相同材質(zhì)。
5. 如權(quán)利要求1所述的加工方法，其中，被加工基板與支持基板為 實(shí)質(zhì)上具有相同線膨脹系數(shù)的材料。
6. 如權(quán)利要求1所述的加工方法，其中，被加工基板與支持基板為 實(shí)質(zhì)上具有相同熱傳導(dǎo)率的材料。
7. 如權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的加工方法，其中，在(a)工序中， 被加工基板背面與支持基板通過冰層固著。
8. 如權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的加工方法，其中，在(a)工序中， 被加工基板背面與支持基板通過粘合層固著。
9. 一種裂痕形成裝置，其是脆性材料基板的裂痕形成裝置，具備激光束照射機(jī)構(gòu)、冷卻機(jī)構(gòu)、使激光束照射機(jī)構(gòu)和冷卻機(jī)構(gòu)相對(duì)于被加工基板相對(duì)移動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)，該裝置進(jìn)行如下加工使激光束照射機(jī)構(gòu)相對(duì)于被加工基板相對(duì)移動(dòng)，以使激光束的射束點(diǎn)沿著被加工基板的切割預(yù)定線進(jìn)行掃描，從而以不高于軟化點(diǎn)的溫度對(duì)被加工基板的上面進(jìn)行加熱，接著使冷卻機(jī)構(gòu)沿著射束點(diǎn)通過的軌跡相對(duì)移動(dòng)來冷卻所述基板，由此沿著切割預(yù)定線形成裂痕；該裂痕形成裝置的特征在于，其具備載放被加工基板的支持基板、和在裂痕形成前將支持基板固著在被加工基板的下面并在裂痕形成后解除固著狀態(tài)的拆裝單元，所述支持基板由如下材料形成在固著有被加工基板的狀態(tài)下，通過熱傳導(dǎo)將照射激光束時(shí)從被加工基板的上面到達(dá)下面的熱由被加工基板的下面進(jìn)行傳遞，同時(shí)起到在支持基板上面的切割預(yù)定線附近產(chǎn)生上凸變形的作用。
10. 如權(quán)利要求9所述的裂痕形成裝置，其中，支持基板由與被加工基板實(shí)質(zhì)上相同的材質(zhì)形成。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的裂痕形成裝置，其特征在于，拆裝單元由冷凍卡盤構(gòu)成，所述冷凍卡盤用于在支持基板與被加工基板的界面形成冰層而成為固著狀態(tài)，并且融化冰層而解除固著狀態(tài)。
12. 如權(quán)利要求9或IO所述的裂痕形成裝置，其特征在于，拆裝單元由粘合劑供給機(jī)構(gòu)和溶劑供給機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述粘合劑供給機(jī)構(gòu)將粘合劑供給至支持基板與被加工基板的界面，所述溶劑供給機(jī)構(gòu)將溶解粘合劑的溶劑供給至支持基板與被加工基板的界面。
13. 如權(quán)利要求12所述的裂痕形成裝置，其特征在于，粘合劑供給機(jī)構(gòu)和溶劑供給機(jī)構(gòu)分別從形成于支持基板的貫通孔向支持基板的表面上供給粘合劑和溶劑。
14. 如權(quán)利要求9或10所述的裂痕形成裝置，其特征在于，拆裝單元由真空卡盤構(gòu)成，所述真空卡盤能夠通過支持基板上形成的大量小孔吸引被加工基板的下面。
全文摘要
本發(fā)明提供能實(shí)現(xiàn)切割面的端面品質(zhì)優(yōu)異且直線性優(yōu)異的切割的脆性材料基板的加工方法。本發(fā)明是對(duì)由脆性材料構(gòu)成的被加工基板進(jìn)行切割以使裂痕在被加工基板上延伸的脆性材料基板的加工方法，其通過如下工序切割(a)工序，將支持基板固著于被加工基板，所述支持基板通過熱傳導(dǎo)將在照射激光束時(shí)從被加工基板的上面到達(dá)下面的熱由被加工基板的下面進(jìn)行傳遞并同時(shí)起到在冷卻后的切割預(yù)定線附近產(chǎn)生上凸變形的作用；(b)工序，在使激光束相對(duì)移動(dòng)的同時(shí)對(duì)被加工基板進(jìn)行照射，接著冷卻，由此利用裂痕在厚度方向上擴(kuò)展而成的縱向裂紋來切割被加工基板并同時(shí)使裂痕延伸；(c)工序，解除被加工基板與支持基板的固著。
文檔編號(hào)B23K26/00GK101687342SQ200880024033
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者山本幸司, 森田英毅, 清水政二, 福原健司 申請(qǐng)人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司