分断装置、被加工物的分断方法、及附有光学元件图案的基板的分断方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分断装置、被加工物的分断方法、及附有光学元件图案的基板的分断方法。且提供一种可高精度且有效率地分断脆性材料被加工物的技术。分断被加工物的方法包括如下步骤：通过对被加工物的划线面照射第一激光，而在划线面上形成划线；及通过从划线面侧沿划线照射第二激光，而沿划线加热被加工物；且，通过对于同一位置同时进行划线的形成与沿划线的照射加热，而使从划线向非划线面的裂痕的扩展与划线的形成一同依序产生，从而分断被加工物，该裂痕的扩展是通过使划线位于形成在第二激光的照射加热区域周围的拉伸应力场中而产生的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过照射激光来分断被加工物的装置及方法。
技术介绍
作为切割玻璃板或蓝宝石基板等既硬又脆的材料(脆性材料)的加工方法，众所周知有多种方法。例如，作为玻璃板的加工，如下方法广为人知:进行所谓刻线，即，用金刚石的结晶等从想要切开的材料的端部以线状设置较浅的划痕(初始龟裂)，在所形成的初始龟裂的两侧施加力而使该初始龟裂在厚度方向上扩展从而进行分断。然而，就该方法而言，当进行分断作业时，根据刻线的深度与力的施加方式等，在分断面上会产生倾斜，或向意外的方向断裂等，从而无法获得所期望的分断精度，在最坏的情况下，还存在材料整体破损的危险性。另外，如下方法也广为人知:通过对被加工物的端部预先赋予初始龟裂，并利用激光从该端部起进行加热扫描，而使龟裂扩展从而分断被加工物(例如参照专利文献I)。就该方法而言，如果作为分断对象的脆性材料是均质的、且产生的应力场是理想的应力场，那么也许能高精度地控制龟裂扩展的位置或方向等，但实际上，从材料的不均质性、加热能量分布的不均匀性、或高精度地控制加热点位置的难度等方面来说，难以高精度地控制龟裂的扩展。此处所说的高精度设想为μm级精度下的位置控制。而且，在被加工物的端部或附近会产生应力分散，而使应力分布变得不均匀，因为此等原因，所以，在龟裂扩展控制中，需要限制加工顺序或特意使加热点偏移等处理(例如参照专利文献2)。另外，在将表面上二维地排列着单位图案的脆性材料切割成以单位图案为单位的单片(以芯片为单位)等、想要通过激光割断而在相互正交的两个方向上进行切割的情况下，在某一方向上切割后，在与其正交的方向上进行切割，但在如大量芯片加工的情况下，初始龟裂的施加方式等变得更加繁杂。作为以上方法的组合，也已知如下方法:利用金刚石或维氏(Vickers)压头等在硬脆性材料基板(例如玻璃、硅、陶瓷、及蓝宝石等)的端部设置微小的划痕(初始龟裂)后，在基板背面侧配置激光吸收材，并通过对准焦点的激光照射而对基板背面进行局部加热，利用由此产生的应力集中来使龟裂扩展从而分断玻璃(例如参照专利文献3)。或，众所周知如下方法:预先在被加工物的表面上，机械地或利用激光照射而施加被称为刻线或划线的线状加工痕后，沿该加工痕利用激光进行照射加热，裂痕从该加工痕起产生扩展，由此分断被加工物(例如参照专利文献4及专利文献5)。此外，在专利文献3中，也揭示了从与刻线为相反侧的面照射激光来进行分断的形态。进而，通过利用干式蚀刻在发光元件的侧面设置凹凸来提高发光效率的方法也已经众所周知(例如参照专利文献6)。日本专利特公平3-13040号公报日本专利特开平9-45636号公报日本专利特开2008-62547号公报日本专利第2712723号公报日本专利第3036906号公报日本专利第3852000号公报
技术实现思路
就专利文献3所揭示的方法而言，利用激光而直接加热的终究为激光吸收材，硬脆性材料基板终究只是通过来自激光吸收材的导热而间接地被加热。所以，难以确保导热的均匀性，而拉伸应力未必作用于所需的方向。另外，与如专利文献I所揭示的以往的激光割断同样地，难以控制龟裂的扩展方向。所以，难以通过该方法进行精度良好的分断。另外，专利文献4及专利文献5所揭示的至多只是通过沿机械地或利用激光形成的加工痕而照射激光来分断被加工物的基本原理，而关于有效率地产生该分断的方法并无任何揭示或启示。另外，在专利文献6中，关于通过对发光元件的半导体膜的侧面实施凹凸加工来提高光提取效率的技术有所揭示，但关于对作为其基材的蓝宝石晶圆的加工并无揭示。假设，如果通过专利文献6所揭示的方法对蓝宝石基板实施凹凸加工，那么存在需要重新进行抗蚀剂涂布处理、并且蚀刻本身需要时间、生产性较低的问题。本专利技术是鉴于所述问题而完成的，其目的在于提供一种可高精度且有效率地分断由脆性材料构成的被加工物的技术。另外，尤其是，提供一种在被加工物是在表面上二维地形成着发光元件图案的附有图案的基板的情况下，除可进行高精度且有效率的加工以外，同时也可实现提高发光元件的发光效率的技术。为了解决所述问题，技术方案I的专利技术是一种分断装置，其进行分断被加工物的加工，其特征在于，包含:平台，载置固定被加工物；划线加工设备，通过使从第一出射源出射的第一激光一面相对于所述平台进行相对扫描，一面向载置固定在所述平台上的所述被加工物的上表面即划线面照射，从而在所述划线面上形成划线；及照射加热设备，通过使从第二出射源出射的第二激光一面相对于所述平台进行相对扫描，一面沿所述划线而照射，从而沿所述划线加热所述被加工物；且，所述划线加工设备与所述照射加热设备是以对所述划线面的同一位置同时照射所述第一激光与所述第二激光的方式设置的，通过一面使所述第一出射源与所述第二出射源相对于载置在平台上的所述被加工物同时地进行相对移动，一面同时进行来自所述第一出射源的所述第一激光的出射与来自所述第二出射源的所述第二激光的出射，而在所述划线面上形成所述划线，并使形成在所述第二激光的照射加热区域周围的拉伸应力场与所述划线的形成位置一同移动，由此，使从所述划线向所述非划线面的裂痕的扩展与所述划线的形成一同依序产生，从而分断所述被加工物，该裂痕的扩展是通过使所述划线位于所述拉伸应力场中而产生的。根据技术方案I所述的分断装置，技术方案2的专利技术的特征在于:通过使所述第一出射源与所述第二出射源共通化，而使从所述第一出射源起到所述划线面为止的所述第一激光的光路、与从所述第二出射源起到所述划线面为止的所述第二激光的光路同轴。根据技术方案I或2所述的分断装置，技术方案3的专利技术的特征在于:所述照射加热设备包含调整机构，其调整从所述第二出射源出射的所述第二激光的照射范围；且使照射范围经所述调整机构调整的所述第二激光照射在所述划线面上。根据技术方案I或2所述的分断装置，技术方案4的专利技术的特征在于:所述第二激光是CO2激光。根据技术方案4所述的分断装置，技术方案5的专利技术的特征在于:通过在脉冲振荡模式下照射所述第二激光，使得在因所述被加工物被分断而形成的单片的分断面上，产生具有与脉冲振荡周期相应的周期的用于降低全反射率的起伏。根据技术方案I或2所述的分断装置，技术方案6的专利技术的特征在于:所述第一激光是YAG (Yttrium Aluminum Garnet,乾-招-石槽石)激光的3倍高次谐波。根据技术方案I或2所述的分断装置，技术方案7的专利技术的特征在于:所述平台在保持所述被加工物的状态下在水平面内自由旋转，所述分断装置还包含对准处理设备，该对准处理设备通过使所述平台在水平面内旋转来进行对准处理，该对准处理是修正载置固定在所述平台上的所述被加工物的水平面内的姿势；且，对于已进行所述对准处理的所述被加工物，利用所述划线加工设备形成所述划线，且利用所述照射加热设备进行加热。根据技术方案I或2所述的分断装置，技术方案8的专利技术的特征在于:所述划线加工设备使所述第一激光的被照射位置上产生融熔及再固化，且将所述被照射位置设为变质区域，由此形成所述划线。根据技术方案I或2所述的分断装置，技术方案9的专利技术的特征在于:所述划线加工设备使所述第一激光的被照射位置上产生烧蚀(ablation)，且通过在所述被照射位置上形成槽部而形成所述划线。技术方案10的专利技术是一种被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分断装置，其进行分断被加工物的加工，其特征在于，包含：平台，载置固定被加工物；划线加工设备，通过使从第一出射源出射的第一激光一面相对于所述平台进行相对扫描，一面向载置固定在所述平台上的所述被加工物的上表面即划线面照射，从而在所述划线面上形成划线；及照射加热设备，通过使从第二出射源出射的第二激光一面相对于所述平台进行相对扫描，一面沿所述划线而照射，从而沿所述划线加热所述被加工物；且所述划线加工设备与所述照射加热设备是以对所述划线面的同一位置同时照射所述第一激光与所述第二激光的方式设置的，通过一面使所述第一出射源与所述第二出射源相对于载置在平台上的所述被加工物同时地进行相对移动，一面同时进行来自所述第一出射源的所述第一激光的出射与来自所述第二出射源的所述第二激光的出射，而在所述划线面上形成所述划线，并使形成在所述第二激光的照射加热区域周围的拉伸应力场与所述划线的形成位置一同移动，由此，使从所述划线向所述非划线面的裂痕的扩展与所述划线的形成一同依序产生，从而分断所述被加工物，该裂痕的扩展是通过使所述划线位于所述拉伸应力场中而产生的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：法贵哲夫，长友正平，
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：