專利名稱：基板加工裝置及基板加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種使用短脈沖激光的基板加工裝置，尤其是涉及ー種適用于加工作為硬脆性材料基板的藍(lán)寶石基板等的基板加工裝置及基板加工方法。于此，所謂短脈沖激光是指脈寬在10_13 KTki秒(0. I 100微微秒)以下的激光。
背景技術(shù)：
作為對(duì)玻璃基板、Si基板、藍(lán)寶石基板等脆性材料基板形成像切割槽(切槽)ー樣的分割起點(diǎn)的加工方法，已知有使用脈沖激光的若干加工方法。這些加工方法的共通之處在于通過(guò)由脈沖激光照射后的能量而將基板加熱，但形成分割起點(diǎn)的機(jī)制彼此差異較大，分別具有不同特征。例如，在分?jǐn)嗖ＡЩ鍟r(shí)，為了在分?jǐn)囝A(yù)定線上形成切割槽，而使用利用“熱應(yīng)變”的激光切割加工(專利文獻(xiàn)I)。這種加工是首先通過(guò)沿著分?jǐn)囝A(yù)定線照射激光光束，在軟化溫度以下(即玻璃不變質(zhì)的溫度范圍)進(jìn)行加熱，接著向剛加熱后的高溫區(qū)域噴射制冷齊U。通過(guò)加熱和冷卻，對(duì)基板賦予局部熱應(yīng)カ分布，通過(guò)由此熱應(yīng)カ產(chǎn)生的熱應(yīng)變，而在基板表面上形成沿著分?jǐn)囝A(yù)定線的切割槽(龜裂)。在利用熱應(yīng)變的激光切割加工中，能夠非常精美地完成所形成的切割槽的端面，所以能夠進(jìn)行端面強(qiáng)度大的加工。但是，利用熱應(yīng)變的激光切割加工對(duì)于玻璃基板有效，而對(duì)于像藍(lán)寶石基板這樣的硬脆性材料基板來(lái)說(shuō)，難以通過(guò)此方法形成切割槽。另ー方面，在針對(duì)Si基板或藍(lán)寶石基板的加工中，以往作為使用YAG激光等高功率脈沖激光(脈寬10_9 10_7秒)加工基板的方法，是利用“激光消融”或“多光子吸收”。即，使激光聚光于基板表面附近或基板內(nèi)部，使基板表面附近產(chǎn)生消融而形成切割槽(專利文獻(xiàn)2)，通過(guò)多光子吸收在基板內(nèi)部形成加工變質(zhì)部(專利文獻(xiàn)3)，將這些加工部分設(shè)為用于分?jǐn)嗟姆指钇瘘c(diǎn)。但是，在通過(guò)激光加工硬脆性材料的藍(lán)寶石基板時(shí)，無(wú)論是消融、多光子吸收中的哪種方法，若與玻璃加工相比則加工必須提高照射能量，所以在進(jìn)行消融的情況下切割槽的槽寬變廣，在多光子吸收的情況下基板內(nèi)部的變質(zhì)部位變廣，并且變質(zhì)部位所形成的分割面的表面粗糙度變粗，無(wú)法獲得精度良好的分截面。而且，熔融部分的透光性受損。因此，在使用藍(lán)寶石基板作為像發(fā)光二極管(LED)這樣的發(fā)光元件用的基板時(shí)，變成出光效率下降的主要原因。相對(duì)于此，近年來(lái)，公開(kāi)了ー種使用短脈寬且高功率脈沖的激光的新型激光加工方法(專利文獻(xiàn)4)。根據(jù)所述專利文獻(xiàn)掲示的使用短脈沖激光的新型激光加工方法，使用Nd: YAG激光(波長(zhǎng)1064nm)，以具有短脈寬(2微微秒 8奈秒)及高功率密度(15GW/cm2 8TW/cm2以上)的短脈沖激光在藍(lán)寶石基板的表面附近聚光的方式，調(diào)整焦點(diǎn)后出射。此時(shí)的激光在聚光點(diǎn)附近以外不會(huì)被基板材料(藍(lán)寶石)吸收，而在聚光點(diǎn)則會(huì)引起多光子吸收，從而瞬間且局部地產(chǎn)生熔融、升華(局部的微小消融)。而且，在基板的表層部位到表面為止的范圍內(nèi)，由于沖擊壓而形成微小龜裂。S卩，在以往的消融加工(激光脈寬10_9 10_7秒)中，照射出的激光光束的能量基本上全部消耗在基板材料的熔融、蒸騰上，適用于寬消融孔(熔融痕)的形成(孔徑Siim左右)，而新型激光加工方法中，照射激光的能量是一部分消耗在形成微小熔融痕(孔徑Ium以下的小孔)上，剰余的能量作為形成微小龜裂的沖擊カ而消耗。將這種微小熔解痕沿著分割預(yù)定線像穿孔一樣離散形成，借此形成鄰接熔解痕之間以微小龜裂相連的易分離區(qū)域，從而可以沿著此區(qū)域分割基板。根據(jù)此加工方法，熔融痕得以微小化，所以能夠維持基板的透明性，適用于要求出光效率的LED的制造步驟中的藍(lán)寶石基板加工。另外，作為利用改良短脈沖激光的加工方法，公開(kāi)有使用極短脈寬的飛秒級(jí)短脈沖激光，對(duì)ー個(gè)分割預(yù)定線改變掃描速度而重復(fù)掃描激光光束，借此于基板內(nèi)部形成在分?jǐn)囝A(yù)定線方向上不連續(xù)的改質(zhì)部，然后于表面形成在分?jǐn)囝A(yù)定線方向上連續(xù)的槽部，相對(duì)于基板深度方向而上下地形成槽部及改質(zhì)部(專利文獻(xiàn)5)。據(jù)此，能夠加工200 左右的 藍(lán)寶石基板。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利特表平8-509947號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開(kāi)2004-009139號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本專利特開(kāi)2004-268309號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本專利特開(kāi)2005-271563號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :日本專利特開(kāi)2008-098465號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，對(duì)于硬且光學(xué)透明的藍(lán)寶石基板，適于使用像專利文獻(xiàn)4、專利文獻(xiàn)5記載的使用短脈沖激光的分割起點(diǎn)加工。尤其是，如專利文獻(xiàn)5所示，通過(guò)對(duì)基板表面和基板內(nèi)部重復(fù)掃描多次短脈沖激光，而可分?jǐn)?分離)厚藍(lán)寶石基板。但是，如果重復(fù)對(duì)基板表面和基板內(nèi)部進(jìn)行加工，那么激光的掃描次數(shù)就會(huì)増加。例如，若藍(lán)寶石基板的厚度為150 iim左右，則至少需要兩次掃描。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種不增加掃描次數(shù)便可對(duì)基板表面和基板內(nèi)部進(jìn)行短脈沖激光加工的基板加工裝置。而且，專利文獻(xiàn)5中的掃描順序必須是先將基板的深層改質(zhì)，再將淺層改質(zhì)，最后形成表面層的槽部。這種情況下，受到先形成的更深層的微小龜裂的影響，接下來(lái)形成淺層的微小龜裂的方向容易固定。所以，即便最后進(jìn)行形成連續(xù)的表面層的槽部的掃描，由于先形成的內(nèi)部改質(zhì)層的微小龜裂的影響，有時(shí)候分截面的直線性不夠充分。尤其是在藍(lán)寶石基板中存在因晶體結(jié)構(gòu)引起的“解理面”，所以分截面有容易變成沿著解理面的鋸齒面的傾向。因此，本發(fā)明的目的還在于提供ー種即便對(duì)于像藍(lán)寶石基板這樣具有解理性的基板，也能夠形成直線性良好的分截面的基板加工裝置。
為了達(dá)成所述目的而研究出的本發(fā)明的基板加工裝置是對(duì)載置于平臺(tái)上的脆性材料基板照射激光光束而進(jìn)行加工，其包含以下構(gòu)成。
S卩，本發(fā)明的基板加工裝置包括激光光源，輸出脈寬為10,秒以下的短脈沖激光且以第一頻率重復(fù)振蕩；光路分支部，將所述激光光源出射的短脈沖激光光束，分支成第一光路側(cè)的激光光束和第二光路側(cè)的激光光束；脈沖選擇部，配置在第二光路上，轉(zhuǎn)換重復(fù)振蕩頻率而使第二光路側(cè)激光光束以小于第一頻率的第二頻率重復(fù)振蕩；輸出調(diào)整部，至少配置在第一光路上，將第二光路側(cè)激光光束的輸出功率調(diào)整為大于第一光路側(cè)激光光束的輸出功率；光路合成部，使通過(guò)所述脈沖選擇部和所述輸出調(diào)整部后的第一光路側(cè)激光光束及第ニ光路側(cè)激光光束重合，形成合成激光光束；合成激光光束照射光學(xué)部，包含調(diào)整所述合成激光光束的焦點(diǎn)位置的物鏡，且朝向所述基板照射所述合成激光光束；及掃描機(jī)構(gòu)，對(duì)所述基板相對(duì)地掃描所述合成激光光束。根據(jù)本發(fā)明，一邊由掃描機(jī)構(gòu)掃描脈寬為10_1CI秒以下的短脈沖激光,ー邊對(duì)基板照射短脈沖激光而進(jìn)行加工，借此進(jìn)行形成不可見(jiàn)微小消融(最大孔徑I U m以下的小孔)的激光加工，而非利用產(chǎn)生可見(jiàn)熔融痕的消融或多光子吸收的加工。執(zhí)行此激光加工時(shí)，通過(guò)光路分支部，將激光光源出射的短脈沖激光光束分支成第一光路和第二光路，第一光路側(cè)的激光光束維持從激光光源出射的第一頻率重復(fù)振蕩，第二光路側(cè)的激光光束以小于第一頻率的頻率重復(fù)振蕩，通過(guò)脈沖選擇部來(lái)轉(zhuǎn)換振蕩頻率。由此，相對(duì)于第一光路側(cè)激光光束來(lái)說(shuō)，第二光路側(cè)激光光束是間歇性地振蕩。而且，第ニ光路側(cè)激光光束通過(guò)輸出調(diào)整部而變成輸出功率比第一光路側(cè)激光光束大的激光光束。如此ー來(lái)，形成以短間距且小輸出功率照射的第一光路側(cè)激光光束、及以長(zhǎng)間距且大輸出功率照射的第二光路側(cè)激光光束，利用光路合成部使這些光束重合而形成合成兩種激光光束的合成激光光束，通過(guò)激光光束照射光學(xué)部的物鏡，調(diào)整合成激光光束的焦點(diǎn)后向基板照射。[發(fā)明的效果]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)一次掃描能夠同時(shí)照射以短間距連續(xù)加工基板表面附近的第一光路側(cè)激光光束、及滲透到基板內(nèi)部而離散加工的第二光路側(cè)激光光束，不增加掃描次數(shù)便可形成滲透更深的切割槽作為分割起點(diǎn)。而且，滲入滲透的第二光路側(cè)激光光束是間歇性地(例如I : 10的比率)照射，所以較深的微小消融數(shù)也變少，精美地完成端面。盡管如此，在鄰接的微小消融之間，因沖擊而形成的不可見(jiàn)龜裂在鄰接微小消融間相連而連續(xù)地形成，所以僅通過(guò)沿著切割槽施加較小按壓カ便可簡(jiǎn)單地分?jǐn)唷Ａ硗?，由于能夠同時(shí)加工基板表面和基板內(nèi)部，所以即便是像具有解理性的藍(lán)寶石基板這樣的材料，受到基板表面的短間距且直線狀的連續(xù)加工的強(qiáng)力影響，而可進(jìn)行直線性良好的分?jǐn)嗉庸ぁＴ谒霭l(fā)明中，第一光路上或第二光路上的任一光路上，也可以具備個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部，獨(dú)立地調(diào)整第一激光光束或第二激光光束的深度方向的焦點(diǎn)位置。借此，可以個(gè)別地調(diào)整第一激光光束或第二激光光束的加工深度位置，所以能夠根據(jù)基板的厚度或硬度而容易地進(jìn)行最佳深度的加工。在所述發(fā)明中，輸出調(diào)整部也可以包含介于光路上的偏光棱鏡和半波長(zhǎng)板的組ロ O借此，可以通過(guò)調(diào)整偏光棱鏡(例如格蘭激光棱鏡)和半波長(zhǎng)板的偏光角來(lái)衰減輸出，所以能夠簡(jiǎn)單地調(diào)整通過(guò)的激光光束的輸出功率(第一光路和第二光路的輸出功率比)。在所述發(fā)明中，掃描機(jī)構(gòu)也可以用通過(guò)合成激光光束所含的第一光路側(cè)激光光束在基板上形成的光點(diǎn)連續(xù)的掃描速度來(lái)進(jìn)行掃描。借此，能夠在基板表面附近確切地形成連續(xù)的切割槽，從而能夠形成沿著切割槽連續(xù)的分割起點(diǎn)，所以分割不良劇減。


圖I是表示本發(fā)明ー實(shí)施方式的基板加工裝置的全體構(gòu)成圖。圖2是表示圖I裝置中的激光光學(xué)系統(tǒng)的框圖。圖3(a)_(d)是表示激光光學(xué)系統(tǒng)的各位置的光束狀態(tài)的示意圖。圖4是表示基板上光點(diǎn)連續(xù)的狀態(tài)的示意圖。圖5是表示經(jīng)加工的藍(lán)寶石基板的截面狀態(tài)的示意圖。[符號(hào)的說(shuō)明]7臺(tái)座9電動(dòng)機(jī)10螺桿IOa拉條12旋轉(zhuǎn)平臺(tái)31激光光源(短脈沖激光)32激光光學(xué)系統(tǒng)35半反射鏡(光路分支部)36輸出調(diào)整部37偏光棱鏡38半波長(zhǎng)板39脈沖選擇部41輸出調(diào)整部42偏光棱鏡43半波長(zhǎng)板
44個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部46半反射鏡(光路合成部)48合成激光光束照射光學(xué)部49物鏡G藍(lán)寶石基板LO L3 激光光束
具體實(shí)施方式
以下，使用圖式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的基板加工裝置。圖I是表示本發(fā)明ー實(shí)施方式的基板加工裝置LA的全體構(gòu)成圖?；寮庸ぱb置LA構(gòu)成為，沿著平行配置在水平臺(tái)座I上的一對(duì)導(dǎo)軌3、4，而設(shè)有在圖紙前后方向(以下稱為Y方向)上往復(fù)移動(dòng)的滑臺(tái)2。在兩導(dǎo)軌3、4之間沿著前后方向配置著螺桿5，將固定在滑臺(tái)2上的拉條6旋接于此螺桿5，利用電動(dòng)機(jī)(未圖示)使螺桿5旋轉(zhuǎn)，借此滑臺(tái)2沿著導(dǎo)軌3、4而向Y方向移動(dòng)。在滑臺(tái)2上，水平臺(tái)座7是以沿著導(dǎo)軌8向圖I的左右方向(以下稱為X方向)往復(fù)移動(dòng)的方式配置。在固定于臺(tái)座7的拉條IOa上，貫通旋接著由電動(dòng)機(jī)9旋轉(zhuǎn)的螺桿10，通過(guò)螺桿10旋轉(zhuǎn)，臺(tái)座7沿著導(dǎo)軌8向X方向移動(dòng)，并根據(jù)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)朝向而往復(fù)移動(dòng)。在臺(tái)座7上，設(shè)置著通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12，在此旋轉(zhuǎn) 平臺(tái)12的載置面上，將加工對(duì)象的藍(lán)寶石基板G以水平狀態(tài)載置，并通過(guò)設(shè)于平臺(tái)內(nèi)的吸附夾具機(jī)構(gòu)(未圖示)予以固定。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11形成為能夠使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12以垂直于載置面的軸為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)，且能夠以任意旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12上方，在框架15上固定著定位藍(lán)寶石基板G時(shí)用作監(jiān)控器的相機(jī)
20、和用于向藍(lán)寶石基板G照射激光光束的激光光源31及激光光學(xué)系統(tǒng)32 (參照?qǐng)D2)。激光光源31優(yōu)選可以出射能夠?qū)嵤┪⑿∠诩庸で颐}寬為10_1(1秒以下的短脈沖激光的光源，尤其是脈寬為10_12秒 5X 10_n秒(I微微秒 50微微秒)的光源為宜。而且,激光波長(zhǎng)優(yōu)選為500nm 1600nm左右,激光光束的照射能量(脈沖能量)優(yōu)選為0. Iii J 50 ii J左右，重復(fù)振蕩頻率優(yōu)選為IOkHz 200kHz左右。還有，激光光源31的重復(fù)振蕩頻率是與下述第一光路側(cè)激光光束的重復(fù)頻率相同的第一頻率。于此，具體來(lái)說(shuō)是使用Nd = YAG激光(波長(zhǎng)1064nm)。圖2是表示圖I裝置中的激光光學(xué)系統(tǒng)32的框圖。激光光源31出射的以第一頻率重復(fù)振蕩的激光光束LO被反射鏡33反射，然后通過(guò)擴(kuò)束器34。擴(kuò)束器34調(diào)整激光光束LO的直徑后，通過(guò)對(duì)照下述物鏡大小來(lái)提高激光光束的照射功率密度。而且，視需要調(diào)整光束截面形狀(圓、橢圓)，其決定照射到基板G上的光點(diǎn)的形狀。通過(guò)擴(kuò)束器34后的激光光束LO利用半反射鏡35 (光路分支部)而分支成第一光路側(cè)的激光光束LI和第二光路側(cè)的激光光束L2。第一光路側(cè)的激光光束LI接著通過(guò)輸出調(diào)整部36。輸出調(diào)整部36調(diào)整第一光路側(cè)激光光束LI的照射能量(輸出功率)，具休來(lái)說(shuō)包含偏光棱鏡37 (例如將非偏光變成直線偏光的格蘭激光棱鏡)和半波長(zhǎng)板38。通過(guò)調(diào)整偏光棱鏡37對(duì)于半波長(zhǎng)板38的相位角，利用偏光而衰減通過(guò)的激光光束LI的照射能量(輸出功率)。因此，通過(guò)輸出調(diào)整部36來(lái)調(diào)整第一光路側(cè)和第二光路側(cè)的激光光束的功率比。通過(guò)輸出調(diào)整部36的激光光束LI是面向半反射鏡46。而且，第二光路側(cè)的激光光束L2通過(guò)脈沖選擇部39。脈沖選擇部39根據(jù)與激光光源31內(nèi)的基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路(未圖示)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)同步的脈沖選擇器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，阻斷/通過(guò)以第一頻率入射的(脈沖)激光光束，通過(guò)使其間歇性通過(guò)，而生成以小于第一頻率的第二頻率振蕩的(脈沖)激光光束L2。借此，進(jìn)行激光光束的頻率轉(zhuǎn)換。具體來(lái)說(shuō)，以第二頻率變成第一頻率的1/5 1/100左右的方式設(shè)定阻斷/通過(guò)比便可，優(yōu)選為1/10左右。作為這樣的脈沖選擇部39,具體來(lái)說(shuō)可以使用Kapteyn-Murnane Laboratories公司制造的脈沖選擇器Eclipse。通過(guò)了脈沖選擇部39的第二光路側(cè)的激光光束L2經(jīng)過(guò)反射鏡40而入射到輸出調(diào)整部41。輸出調(diào)整部41包含偏光棱鏡42和半波長(zhǎng)板43，與第一光路側(cè)的輸出調(diào)整部36 (偏光棱鏡37、半波長(zhǎng)板38)同樣地，調(diào)整第二光路側(cè)激光光束L2的照射能量(輸出功率)。還有，通過(guò)設(shè)置輸出調(diào)整部36同時(shí)設(shè)置輸出調(diào)整部41，而可提高輸出功率的調(diào)整自由度，以輸出功率大于第一光路側(cè)激光光束LI的方式調(diào)整功率比。通過(guò)了輸出調(diào)整部41的第二光路側(cè)的激光光束L2通過(guò)個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部44。個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部44包含焦點(diǎn)調(diào)整用透鏡群，用于在下述合成激光光束L3中，使第二光路側(cè)的激光光束L2的成分的焦點(diǎn)相對(duì)于第一光路側(cè)的激光光束LI的成分的焦點(diǎn)而變化。具體來(lái)說(shuō)，用于調(diào)整為當(dāng)?shù)谝患す夤馐鳯I的焦點(diǎn)來(lái)到藍(lán)寶石基板G的表面時(shí)，第二激光光束L2的焦點(diǎn)來(lái)到基板內(nèi)部。通過(guò)了個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部44的第二光路側(cè)激光光束L2經(jīng)過(guò)反射鏡45后入射到半反射鏡46 (光路合成部)。還有，個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部44不設(shè)于第二光路側(cè)而設(shè)置在第一光路側(cè)，也可以進(jìn)行同樣的調(diào)整。半反射鏡46將第一光路側(cè)激光光束LI和第二光路側(cè)激光光束L2合成，生成使它們重合后的合成激光光束し3。合成激光光束L3經(jīng)過(guò)反射鏡47而入射到合成激光光束照射光學(xué)部48。合成激光光束照射光學(xué)部48具備物鏡49，借此將合成激光光束L3向藍(lán)寶石基板G照射。此時(shí)，以第一光路側(cè)激光光束LI的焦點(diǎn)位于基板表面附近的方式調(diào)整物鏡49的焦點(diǎn)。第二光路側(cè)激光光束L2的焦點(diǎn)如上所述通過(guò)個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部44(及物鏡49)而到達(dá)略微進(jìn)入基板內(nèi)部的位置。于此，說(shuō)明通過(guò)激光光學(xué)系統(tǒng)32的激光光束的變化。圖3是表示圖2的各光路中的激光光束LO L3的最終光點(diǎn)上的重復(fù)振蕩頻率和輸出功率的關(guān)系的示意圖。圖3 (a)是從激光光源31出射后通過(guò)了擴(kuò)束器34的激光光束LO。此激光光束LO具有維持從激光光源31出射的重復(fù)振蕩頻率即第一頻率Fh，且具有維持從激光光源31出射的大輸出功率PH。圖3(b)是通過(guò)了第一光路側(cè)的輸出調(diào)整部36后的激光光束LI。重復(fù)振蕩頻率是第一頻率Fh，但通過(guò)輸出調(diào)整部36時(shí)衰減而變成小輸出功率PJ其中Ph > Pl)。圖3(c)是通過(guò)了第二光路側(cè)的輸出調(diào)整部41或個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部44后的激光光束L2。重復(fù)振蕩頻率通過(guò)脈沖選擇部39時(shí)被頻率轉(zhuǎn)換而變成第二頻率FJ其中Fh >匕)，輸出功率不衰減而具有原本的大輸出功率PH。圖3(d)是通過(guò)了合成激光光束照射光學(xué)部48后的合成激光光束L3。它是將圖3(b)所不的第一激光光束和圖3(c)所不的第二激光光束重合而成的波形。 接下來(lái)，說(shuō)明基板加工裝置LA的加工動(dòng)作。在加工開(kāi)始前，預(yù)先設(shè)定加工條件。具體來(lái)說(shuō)，調(diào)整旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12(臺(tái)座7)的掃描速度、激光光源31的重復(fù)振蕩頻率(第一頻率)、脈沖選擇部39調(diào)整后的第二光路側(cè)的激光光束的重復(fù)振蕩頻率(第二頻率)、輸出調(diào)整部36調(diào)整后的第一光路側(cè)對(duì)于第二光路側(cè)的功率比。還有，掃描速度的設(shè)定是根據(jù)照射到藍(lán)寶石基板G表面的第一光路側(cè)激光光束的成分的光點(diǎn)徑小(例如I Pm)、和第一光路側(cè)激光光束的重復(fù)振蕩頻率(第一頻率Fh)的關(guān)系，設(shè)定如圖4那樣鄰接的光點(diǎn)S1、S2、-Sn,…重合而連續(xù)的掃描速度。借此，設(shè)定為在基板表面附近能夠確切地形成連續(xù)切割槽。而且，將藍(lán)寶石基板G載置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12上，利用相機(jī)20對(duì)加工位置進(jìn)行定位后，以激光振蕩的狀態(tài)在X方向上掃描旋轉(zhuǎn)平臺(tái)12 (臺(tái)座7)。對(duì)藍(lán)寶石基板G照射第一光路側(cè)激光光束LI和第二光路側(cè)激光光束L2合成后的合成激光光束L3 (圖3 (d))，而形成切割槽。圖5是示意性表示利用合成激光光束L3在厚度150 iim左右的藍(lán)寶石基板G上形成的切割槽的基板截面圖。在藍(lán)寶石基板G上形成著LED等功能元件的情況下，是從功能 元件的相反側(cè)面進(jìn)行激光照射。而且，在激光照射側(cè)的表面附近，存在連續(xù)形成著淺孔(深度IOiim 20i!m)的區(qū)域A(連續(xù)加工區(qū)域)，而在基板內(nèi)部存在間歇性形成著深孔(深度20i!m 50i!m)的區(qū)域B (間歇加工區(qū)域)。還有，實(shí)際上無(wú)論是區(qū)域A還是區(qū)域B，它們的孔徑均為I U m以下，所以不可見(jiàn)。另外，區(qū)域B的深孔由于加工時(shí)的沖擊而在周圍產(chǎn)生不可見(jiàn)的龜裂C，鄰接的孔彼此之間是通過(guò)不可見(jiàn)的龜裂相連。因此，在下一步驟的分?jǐn)嗖襟E中，沿著切割槽施カ時(shí)，用極小的力便可分?jǐn)?。以上，?duì)本發(fā)明的代表性實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明并非必須由所述實(shí)施方式特定，在達(dá)成其目的且不脫離權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行修正、變更。例如，在所述實(shí)施方式是以藍(lán)寶石基板G為對(duì)象，但本發(fā)明對(duì)于其他硬脆性材料基板也有效。[エ業(yè)利用可能性]本發(fā)明的基板加工裝置可以利用于藍(lán)寶石基板等硬脆性材料基板的切割加工。
權(quán)利要求
1.ー種基板加工裝置，對(duì)載置于平臺(tái)上的脆性材料基板照射激光光束而進(jìn)行加工，其特征在于包括 激光光源，輸出脈寬為10_1(|秒以下的短脈沖激光，且以第一頻率重復(fù)振蕩； 光路分支部，將所述激光光源出射的短脈沖激光光束分支成第一光路側(cè)的激光光束和第二光路側(cè)的激光光束； 脈沖選擇部，配置在第二光路上，轉(zhuǎn)換重復(fù)振蕩頻率，使得第二光路側(cè)激光光束以小于第一頻率的第二頻率重復(fù)振蕩； 輸出調(diào)整部，至少配置在第一光路上，調(diào)整輸出使得第二光路側(cè)激光光束的輸出功率大于第一光路側(cè)激光光束的輸出功率； 光路合成部，使通過(guò)所述脈沖選擇部和所述輸出調(diào)整部后的第一光路側(cè)激光光束及第ニ光路側(cè)激光光束重合，形成合成激光光束； 合成激光光束照射光學(xué)部，包含調(diào)整所述合成激光光束的焦點(diǎn)位置的物鏡，且朝向所述基板照射所述合成激光光束；及 掃描機(jī)構(gòu)，對(duì)所述基板相對(duì)地掃描所述合成激光光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板加工裝置，其中在第一光路或第二光路的任一光路上具備個(gè)別焦點(diǎn)調(diào)整部，獨(dú)立地調(diào)整第一激光光束或第二激光光束的深度方向的焦點(diǎn)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板加工裝置，其中所述輸出調(diào)整部包含介于光路上的偏光棱鏡和半波長(zhǎng)板的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基板加工裝置，其中所述輸出調(diào)整部包含介于光路上的偏光棱鏡和半波長(zhǎng)板的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任ー權(quán)利要求所述的基板加工裝置，其中所述掃描機(jī)構(gòu)是以通過(guò)所述合成激光光束所含的第一光路側(cè)激光光束在所述基板上形成的光點(diǎn)連續(xù)的掃描速度進(jìn)行掃描。
6.ー種脆性材料基板的加工方法，對(duì)載置于平臺(tái)上的脆性材料基板照射激光光束而進(jìn)行加工，其特征在干 將脈寬為10_1(1秒以下的短脈沖激光分支成兩個(gè)； 將ー個(gè)短脈沖激光以第一頻率重復(fù)振蕩，對(duì)應(yīng)于基板表面設(shè)定的第一焦點(diǎn)而以第一輸出功率照射； 同時(shí)將另ー個(gè)短脈沖激光頻率轉(zhuǎn)換而以小于第一頻率的第二頻率重復(fù)振蕩，然后對(duì)應(yīng)于設(shè)定地比第一焦點(diǎn)更靠基板內(nèi)部側(cè)的第二焦點(diǎn)，而以大于第一輸出功率的第二輸出功率照射。
全文摘要
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N不增加掃描次數(shù)便可對(duì)基板的表面與基板內(nèi)部進(jìn)行短脈沖激光加工的基板加工裝置及基板加工方法。所述基板加工裝置包括短脈沖激光光源(31)；光路分支部(35)，將短脈沖激光光束分支成第一光路側(cè)和第二光路側(cè)；脈沖選擇部(39)，轉(zhuǎn)換重復(fù)振蕩頻率，使得第二光路側(cè)以小于第一頻率的第二頻率重復(fù)振蕩；輸出調(diào)整部(36)，以第二光路側(cè)的輸出功率大于第一光路側(cè)的輸出功率的方式進(jìn)行調(diào)整；光路合成部(46)，形成使第一光路側(cè)及第二光路側(cè)重合而成的合成激光光束；合成激光光束照射光學(xué)部(48)，包含物鏡(49)，且朝向基板照射合成激光光束；及掃描機(jī)構(gòu)，使合成激光光束相對(duì)地進(jìn)行掃描。
文檔編號(hào)B23K26/08GK102649199SQ201110395139
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者中谷郁祥, 巖坪佑磨 申請(qǐng)人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司