脆性材料基板的激光加工方法及激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种脆性材料基板的激光加工方法，能够在抑制脆性材料基板的表面附近的热损伤的同时提高厚度方向上的加工深度。在通过照射激光束从脆性材料基板的表面起在厚度方向上形成孔时，一边使激光束的焦点从脆性材料基板的表面起在厚度方向上变化，并且一边随着焦点越远离脆性材料基板的表面而越增大激光束的输出，一边进行激光束对脆性材料基板的照射。

Laser processing method and laser processing device for brittle material substrate

The invention provides a laser processing method for brittle material substrate, which can inhibit thermal damage near the surface of brittle material substrate while improving processing depth in thickness direction. When irradiated with a laser beam from the surface of brittle material substrate in the thickness direction is formed on the side of the hole, the focus of the laser beam from the surface of brittle material substrate change in the thickness direction, and the side surface with the focus away from the brittle material substrate and increase the output of the laser beam, the side of the laser beam on the brittle material substrate irradiation.

【技术实现步骤摘要】
脆性材料基板的激光加工方法及激光加工装置
本专利技术涉及使用激光的脆性材料基板的加工方法，特别是涉及在厚度方向上的加工。
技术介绍
在对例如玻璃基板、蓝宝石基板、氧化铝基板等所代表的脆性材料基板进行形成贯穿孔或非贯穿孔的开孔加工等的在厚度方向(深度方向)上的加工的情况下，普遍使用激光作为加工手段。作为这样的使用激光的开孔加工的一种方式，众所周知有通过呈同心圆状地照射激光来形成直径比激光的束斑直径(焦点位置处的光束直径、聚光直径)大的贯穿孔或非贯穿孔的加工方法(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-146780号公报专利技术要解决的课题在对于脆性材料基板通过激光在厚度方向上形成贯穿孔或非贯穿孔的情况下，在以往，目标形成深度越大就用越大的输出来照射激光。然而，如果激光的输出过大，则存在脆性材料基板的表面附近的热损伤(裂纹、碎屑(chipping)的产生)变得显著的问题。另一方面，可加工的深度存在与激光的输出对应的极限(阈值)，也存在无论怎么延长照射时间也不能加工得很深的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够在抑制脆性材料基板的表面附近的热损伤的同时提高厚度方向上的加工深度的脆性材料基板的激光加工方法。用于解决课题的方案为了解决上述课题，专利技术的第一方面为一种脆性材料基板的激光加工方法，通过照射激光束来从脆性材料基板的表面起在厚度方向上形成孔，所述脆性材料基板的激光加工方法的特征在于，一边使所述激光束的焦点从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上变化，并且一边随着所述焦点越远离所述脆性材料基板的表面而越增大所述激光束的输出，一边进行所述激光束对所述脆性材料基板的照射。专利技术的第二方面是根据专利技术的第一方面所述的脆性材料基板的激光加工方法，其特征在于，通过使所述焦点从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上每次移动规定的距离，从而在所述厚度方向上离散的多个位置上依次地并且以随着所述焦点越远离所述脆性材料基板的表面而越增大所述输出的方式，进行所述激光束对所述脆性材料基板的照射。专利技术的第三方面是根据专利技术的第二方面所述的脆性材料基板的激光加工方法，其特征在于，所形成的孔为圆孔，在所述多个位置分别以所述焦点描绘同心圆状的轨迹的方式使所述激光束进行扫描。专利技术的第四方面是根据专利技术的第一至第三方面中任一项所述的脆性材料基板的激光加工方法，其特征在于，所述激光束是皮秒UV激光或皮秒绿激光。专利技术的第五方面是一种激光加工装置，其是通过激光束对脆性材料基板进行加工的装置，其特征在于，具有：工作台，其载置固定所述脆性材料基板；光源，其射出所述激光束；以及头部，其向载置在所述工作台的脆性材料基板照射从所述光源射出的所述激光束，一边通过使所述工作台相对于所述头部相对移动而使所述激光束的焦点从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上变化，并且一边随着所述焦点越远离所述脆性材料基板的表面而越增大从所述光源射出的所述激光束的输出，一边进行所述激光束对所述脆性材料基板的照射，由此从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上形成孔。专利技术的第六方面是根据专利技术的第五方面所述的激光加工装置，其特征在于，通过以所述焦点从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上每次移动规定的距离的方式进行所述工作台相对于所述头部的相对移动，从而在所述厚度方向上离散的多个位置上依次地并且以随着所述焦点越远离所述脆性材料基板的表面而越增大从所述光源射出的所述激光束的所述输出的方式，进行所述激光束对所述脆性材料基板的照射。专利技术的第七方面是根据专利技术的第六方面所述的激光加工装置，其特征在于，所形成的孔为圆孔，所述头部在所述多个位置分别以所述焦点描绘同心圆状的轨迹的方式使所述激光束进行扫描。专利技术的第八方面是根据专利技术的第五至第七方面中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光束是皮秒UV激光或皮秒绿激光。专利技术效果根据专利技术的第一至第八方面，在脆性材料基板的厚度方向上的开孔加工中，通过随着加工的进展使焦点的高度位置和激光输出一起阶段性地改变，从而能够在抑制脆性材料基板的表面的热损伤的同时形成很深的孔。附图说明图1是示意地表示激光加工装置100的结构的图。图2是用于对在开孔加工中的激光束LB的扫描方式进行说明的图。图3是关于在实施例的各条件下通过加工而形成的圆孔的、从上方拍摄的图像和其端部附近的放大图像。图4是关于圆孔的剖面的拍摄图像。具体实施方式[激光加工装置的概要]图1是示意地表示在本专利技术的实施方式中在脆性材料基板W的加工中使用的激光加工装置100的结构的图。概括而言，激光加工装置100构成为通过向载置固定于工作台2的脆性材料基板W照射从光源1射出的激光束LB，从而对脆性材料基板W进行规定的加工。作为成为加工对象的脆性材料基板W，可例示出玻璃基板、蓝宝石基板、氧化铝基板等。激光加工装置100除了具有光源1和工作台2之外，还主要具有：头部3，其成为对脆性材料基板W的激光束LB的直接照射源；光闸4，其附带在光源1，使来自光源1的激光束LB的射出进行通/断；反射镜5，其通过使从光源1射出的激光束LB反射到规定的角度从而确定到达头部3的激光束LB的光路；控制部10，其对激光加工装置100的各部分的工作进行控制。另外，在图1中设置有2个反射镜5，但这仅是例示，反射镜5的个数及配置位置不限于图1所示的方式。激光束LB可以根据成为加工对象的脆性材料基板W的材质等恰当地选择，例如优选为皮秒UV激光、皮秒绿激光等。作为光源1采用与加工所使用的激光束LB相匹配的光源即可。光源1中的产生激光束LB的工作和光闸4的通/断工作通过控制部10进行控制。工作台2是在加工时水平地载置固定脆性材料基板W的部位。工作台2通过驱动机构2m在竖直方向上自由移动。通过驱动机构2m被控制部10控制，从而能够在激光加工装置100中加工时使脆性材料基板W在其厚度方向上下移动。而且，驱动机构2m可以设置成使工作台2能够水平地在单轴方向或双轴方向上移动，进而，也可以设置成使工作台2的至少脆性材料基板W的载置部位能够在水平面内旋转。由此，能够适宜进行加工位置的调整、变更。相对于工作台2来固定脆性材料基板W也可以通过公知的各种方式来实现。例如，可以是通过吸引来固定的方式，也可以是通过用规定的夹持单元夹持脆性材料基板W的端部来固定的方式。头部3具有检流计反射镜(galvanometermirror)3a和fθ透镜3b。检流计反射镜3a通过由控制部10对其姿势进行控制，能够使入射的激光束LB在规定的范围内向任意的方向射出。此外，fθ透镜3b配置成在工作台2的上方水平设置且能够入射从检流计反射镜3a射出的激光束LB，从检流计反射镜3a射出的激光束LB通过经过fθ透镜3b从而从竖直上方向水平地载置固定在工作台2的脆性材料基板W进行照射。由此，在激光加工装置100中，通过由控制部10进行的控制来使检流计反射镜3a的姿势连续地变化，由此能够使载置固定在工作台2的脆性材料基板W中的激光束LB的照射位置连续地改变。即，能够通过激光束LB对脆性材料基板W的表面进行扫描。其中，激光束LB对载置固定在工作台2的脆性材料基板W的可照射范围是根据检流计反射镜3a的尺寸、姿势变更范围而预先确定了的。在向这样的可照射范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脆性材料基板的激光加工方法，通过照射激光束来从脆性材料基板的表面在厚度方向上形成孔，所述脆性材料基板的激光加工方法的特征在于，一边使所述激光束的焦点从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上变化，并且一边随着所述焦点越远离所述脆性材料基板的表面而越增大所述激光束的输出，一边进行所述激光束对所述脆性材料基板的照射。

【技术特征摘要】
2016.07.29 JP 2016-1494551.一种脆性材料基板的激光加工方法，通过照射激光束来从脆性材料基板的表面在厚度方向上形成孔，所述脆性材料基板的激光加工方法的特征在于，一边使所述激光束的焦点从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上变化，并且一边随着所述焦点越远离所述脆性材料基板的表面而越增大所述激光束的输出，一边进行所述激光束对所述脆性材料基板的照射。2.如权利要求1所述的脆性材料基板的激光加工方法，其特征在于，通过使所述焦点从所述脆性材料基板的表面起在厚度方向上每次移动规定的距离，从而在所述厚度方向上离散的多个位置上依次地并且以随着所述焦点越远离所述脆性材料基板的表面而越增大所述输出的方式，进行所述激光束对所述脆性材料基板的照射。3.如权利要求2所述的脆性材料基板的激光加工方法，其特征在于，所形成的孔为圆孔，在所述多个位置分别以所述焦点描绘同心圆状的轨迹的方式使所述激光束进行扫描。4.如权利要求1至3中任一项所述的脆性材料基板的激光加工方法，其特征在于，所述激光束为皮秒UV激光或皮秒绿激光。5.一种激光加工装置，其是通过激光束对脆性材料基板进行加工的装置，所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：国生智史，前田宪一，
申请(专利权)人：三星钻石工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP