脆性材料的划线方法以及划线装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及脆性材料的划线方法以及划线装置。在划线装置中，由该划线装置的激光束形成的照射部分，是利用具有由高斯分布构成的照射能量分布的激光束而形成的，在以剖分预定线为中心轴的情况下，所述照射能量分布具有以所述中心轴为中心互相离开宽度（Ｗ）的两个峰值部分，并且两个峰值部分之间的照射能量为０。

Scribing method and scribing device for brittle material

The present invention relates to a scribing method of a brittle material and a scribing device. In the scribing apparatus, formed by laser beam irradiation part of the marking apparatus, with irradiation energy distribution of laser beam is composed of Gauss distribution and the formation, in order to split a predetermined line as the center axis of the case, the radiation energy distribution is in the center shaft width away from each other (W) the two part of the peak, and the irradiation energy between the two part of the peak is 0.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于剖分玻璃、烧结材料的陶瓷、单晶硅、蓝宝石、半导体晶片、陶瓷等脆性材料的划线方法以及划线装置，特别涉及下述的脆性材料的划线方法以及使用该方法的划线装置沿设定在脆性材料上的剖分预定线，一边使激光束相对于所述基板相对移动一边进行照射，以将所述材料加热到比其软化点低的温度，从而从形成在所述材料上的初始裂纹开始使沿着剖分预定线的垂直裂缝(crack)伸展和伸长。
技术介绍
近年来，使用激光束在脆性材料上形成垂直裂缝、剖分脆性材料基板等的方法得到了实用化。使用激光束剖分脆性材料基板等的方法是这样进行的在脆性材料的加工起始点上形成作为划线起点的初始裂纹，通过由激光束的照射和之后马上供给制冷剂而产生的热应力使所述初始裂纹伸展，同时使激光束与所述基板等沿剖分预定线相对移动，由此使裂纹伸长到加工终点。作为使用激光束剖分脆性材料的在先技术，公开有下述的文献。专利文献1日本特许第3210934号公报专利文献2日本特开2002-47024号公报专利文献3日本特开2001-151525号公报专利文献4日本特开2001-130921号公报专利文献5国际公开号WO 03/026861公报专利文献6日本特公平3-13040号公报专利文献7国际公开号WO 03/0101021公报根据日本特许第3210934号公报的公开，在基板的端缘附近使激光束同时照射在隔着割断预定线的两侧的位置上而产生初始裂纹，接下来使激光束照射在产生的裂纹的前后的位置。由此加速裂纹的伸展，使产生的裂缝难以弯曲。根据日本特开2002-47024号公报的公开，为了划线后的剖分，通过对由划线形成的划线槽的两侧进行加热，从而产生微小的弯曲变形，使垂直裂缝伸长到基板里面，将基板切断。由此，裂痕的产生变少。根据日本特开2001-151525号公报的公开，在脆性材料的表面上通过之前的刀具轮(cutter wheel)形成划线，接下来，在形成的划线的两侧照射一对以上的光束点。通过在划线的两侧照射光束点，从而使垂直裂缝伸展的应力均匀地作用在划线的正下方，所以剖分面的质量提高。根据日本特开2001-130921号公报的公开，通过第一次的激光束的照射以及冷却而形成隐蔽裂缝，接下来通过第二次的激光束的照射而促进隐蔽裂缝。第二次的激光束照射在所形成的划线的两侧。由此，防止在脆性材料的断裂(break)工序中产生裂痕。根据国际公开号WO 03/026861公报的公开，为了进行脆性材料的预加热而进行第一次的激光束的照射，接下来通过第二次的激光束照射而使隐蔽裂缝向深处伸展。第一次的激光束照射在剖分预定线的两侧。根据日本特公平3-13040号公报的公开，使两束激光束照射在隔着在脆性材料基板表面上设定的切断预定线的两侧的位置上来引导裂纹，由此将脆性材料切断。根据国际公开号WO 03/0101021公报的公开，使两束激光束照射在隔着在非金属材料表面上设定的切入路的两侧的位置上，从而在非金属材料上形成划线。在激光划线后，在从外部施加能量从而使脆性材料分离的断裂工序中，为了简单地进行脆性材料的分离，也为了使分离后的脆性材料的剖分面的质量良好，优选裂缝至少在垂直方向上形成得较深。下面对阻碍形成这种良好的垂直裂缝的主要原因进行说明。另外，在下面的说明中所使用的“基板”指的是“脆性材料基板”。从图15至图17是说明应力的图，其中是当一边使激光束在基板表面上扫描一边照射，并且接下来通过冷却而使垂直裂缝在基板表面上伸展时，在基板内产生所述应力。图15～图17表示基板的截面，激光束从与各图中的纸面里背侧向纸面近前侧连续地移动。如图15所示，在通过激光束的照射而被加热了的部位100上，产生图中虚线箭头所示的方向的压缩应力。接下来，如图16所示，在通过激光束的照射而被加热了的部位100附近，通过供给制冷剂而形成冷却部位120，此时开始产生图中实线箭头所示的方向的拉伸应力。其结果是，由于这些应力分布，如图17所示，在与拉伸应力垂直的方向上，形成了在基板的厚度方向上伸展的垂直裂缝130。但是，如图16所示，通过冷却部位120的形成，从基板的表层慢慢地除去热量，但当垂直裂缝伸展时，冷却部位120的形成被限制在表层部分上。因此，如图17所示在内部存在着内部压缩应力场150。因此，妨碍了垂直裂缝130在基板的厚度方向上平直伸展。由于这样的原因，垂直裂缝130的伸展的限度为板厚的1～2成左右的深度。图20对下述的部位进行放大展示(仅示出了基板的剖分面的表面侧的角部)，其中所述部位是使用以往的激光束沿着在垂直方向上形成的裂缝来剖分基板，从沿着由于剖分而露出的基板的剖分面的方向对剖分面的一方进行拍摄的部位。在图20中，示出了被形成的较深的垂直裂缝在中途弯曲的状况，其原因是，上述的内部压缩应力场150所造成的(为了进行说明，在照片中用双点划线追加标记了内部压缩应力场150存在的大概位置)。如图20所示，由于内部压缩应力场150妨碍较深的垂直裂缝的伸展，所以通过划线后的断裂而得到的基板的剖分面形成为，不与基板的表面垂直而是倾斜。在产生这样的现象时，将基板剖分后的剖分面的质量(即产生有损剖分面的平坦度的损伤等)降低，剖分面的强度(即抵抗在剖分后的工序中施加在基板上的外力直到基板破坏的承受力)降低。另外，作为使基板的剖分面的强度降低的原因之一，列举了上述的现象(该现象被称为在本专利技术书中之后说明的“裂痕”现象)，但作为使基板的剖分面的强度降低原因的现象，不限定于上述的现象。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于提供一种划线方法以及划线装置，使得直的垂直裂缝能够在基板的厚度方向上伸展，而且基板的剖分面的质量高，得到较大强度。根据本专利技术，(技术方案1的结构)提供一种脆性材料的划线方法，该脆性材料的划线方法是沿设定在脆性材料上的剖分预定线，一边使激光束相对于所述材料相对移动一边进行照射，以将所述材料加热到比其软化点低的温度，接下来通过冷却使沿着剖分预定线的垂直裂缝从形成在所述材料上的初始裂纹开始伸展和伸长，其特征在于，将受到激光束照射的照射部分形成在剖分预定线的两侧，将未受到激光束照射的非照射部分形成在剖分预定线上，接下来在剖分预定线上进行局部冷却。根据本专利技术，(技术方案12的结构)提供一种脆性材料的划线装置，其特征在于，该脆性材料的划线装置包括向脆性材料照射激光束的照射部；向脆性材料供给制冷剂从而对所述脆性材料局部冷却的冷却部；和使所述照射部和所述冷却部沿着设定在脆性材料上的剖分预定线相对地移动的移动部，照射部以将受到激光束照射的照射部分形成在剖分预定线的两侧、将未受到激光束照射的非照射部分形成在剖分预定线上的方式照射激光束，冷却部在剖分预定线上进行局部冷却。另外，在本专利技术中，所谓垂直裂缝的“伸展”，意味着垂直裂缝在基板的厚度方向上前进，所谓垂直裂缝的“伸长”，意味着垂直裂缝在与基板的厚度方向正交的方向上前进。(技术方案1的结构)由于阻止了当垂直裂缝伸展时内部压缩应力场形成在剖分预定线的正下方，所以能够在基板的厚度方向上形成直的垂直裂缝，基板的剖分面的质量高，得到具备具有较大强度的剖分面的基板。(技术方案2的结构)照射部分利用具有由高斯分布构成的照射能量分布的激光束形成，在以剖分预定线为中心轴时，所述照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脆性材料的划线方法，该脆性材料的划线方法是沿设定在脆性材料上的剖分预定线，一边使激光束相对于所述材料相对地移动一边进行照射，以将所述材料加热到比其软化点低的温度，接下来通过冷却使沿着剖分预定线的垂直裂缝从形成在所述材料上的初始裂纹开始伸展和伸长，其特征在于，将受到激光束照射的照射部分形成在剖分预定线的两侧，将未受到激光束照射的非照射部分形成在剖分预定线上，接下来在剖分预定线上进行局部冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井昌宏，
申请(专利权)人：三星钻石工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]