[发明专利]脆性材料基板的U形槽加工方法以及使用该方法的去除加工方法、打孔加工方法和倒角方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过对脆性材料基板的表面的一部分进行急速加热，来 将该基板的一部分从表面上剥离，从而形成U形槽的方法、以及使用该 方法对加工对象物进行去除加工或打孔加工的方法。

背景技术

例如，在精密机械的加工台上，人们关注线膨胀率小这一属性而使 用了玻璃基板等脆性材料基板。通常这种加工台由上模和下模构成，在 上模和下模的接触面上形成有用于提高润滑性的蓄油槽或冷却通道。为 了形成该蓄油槽或冷却通道，必须在玻璃基板上形成槽。另外，作为形 成这样的槽的方法，一般已知有机械方法和化学方法。机械方法是在通 过切削加工或放电加工在玻璃基板上机械地挖出槽之后进行研磨的方 法。该方法具有能够形成非常正确的槽的优点，但是机械地挖出槽的作 业存在效率差、批量生产性不足、制造成本高的问题。另一方面，化学 方法是通过蚀刻来形成槽的方法，有进行等方性蚀刻的方法、和进行异 方性蚀刻的方法。这样的采用蚀刻的方法适于批量生产，能够实现低成 本化。但是，与机械方法相比，存在不能形成正确的槽的问题。

此外，如果着眼于脆性材料基板的倒角加工方法，则有通过切削加 工、磨削加工、研磨加工、放电加工等对边缘线进行倒角加工的方法， 在利用激光的倒角加工中，已知有通过激光烧蚀来进行倒角加工的方法， 该激光烧蚀利用激光照射产生的高温加热使基板材料熔融或升华来进行 去除。其中，在通过激光烧蚀而形成的倒角加工面上可以看到烧蚀痕迹， 并且容易产生微小裂纹，难以获得理想的倒角加工面。此外，在激光烧 蚀中，由于通过激光照射而被除去的基板物质飞溅，从而会使基板受污 染，所以存在后来必须去除污染物质的问题。

此外，作为利用激光的倒角加工方法，作为除上述烧蚀以外的倒角 加工方法，提出了沿着基板的边缘线照射激光束进行加热熔融的加热熔 融法。例如，公开有如下方法：在使玻璃部件整体保持比常温高的温度 (余热)的状态下，对边缘线(棱线)附近进行激光加热使其软化，借 助于材料的表面张力使边缘线变圆，由此来进行倒角(专利文献1)。

图15是表示在使用CO₂激光光源、通过加热熔融法来进行倒角加工 时的激光照射状态的剖视图。预先使用未图示的加热器将玻璃基板10整 体缓慢地加热(预加热)，并保持比软化温度低的预定温度，接下来沿着 保持预定温度的玻璃基板10的边缘线51使来自CO₂激光光源50的激光 束进行扫描。此时，通过对激光输出、扫描速度进行调整，被激光束照 射后的部分达到高温而软化，借助于材料自身的表面张力，加工成被激 光照射后的边缘部分带有圆度。

在该情况下，预加热、加工后的冷却都需要消耗时间。此外，需要 对基板整体进行预加热，当在基板上已经形成有不能加热的器件或传感 器等功能膜的情况下，有时无法利用该方法实施倒角加工。此外，如果 预加热不充分，则会由于热应力而产生破裂(裂纹)，从而无法进行良好 的倒角加工。另外，在利用加热熔融的倒角加工中，存在熔融部分变形 从而其一部分(带有圆度的部分的一部分)比周围鼓起，损害基板端面 的平面度的情况。

另外，作为除利用激光照射的加热熔融法以外的倒角方法，公开有 下述的激光倒角加工法：通过对边缘附近照射激光束进行加热，来使玻 璃基板10产生裂纹，通过使激光束相对地沿着边缘线方向进行扫描，使 裂纹沿着边缘线成长，然后使边缘附近从玻璃基板上分离，由此来进行 倒角(专利文献2)。

图16是表示在使用CO₂激光光源、通过激光加热来进行龟裂成长倒 角加工时的激光照射状态的剖视图。在玻璃基板10的边缘线51附近， 照射来自CO₂激光光源50的激光束，由于与局部热膨胀相伴的热应力， 产生了裂纹52。然后，通过使激光束沿着边缘线51扫描，依次产生的裂 纹52沿着边缘线51成长，从而包含边缘线51的边缘附近(角部分)分 离。

根据专利文献2，通过利用激光加热进行龟裂成长倒角加工，能够 实施不会损害玻璃基板的精度、生产率高且无需清洗工序的倒角加工。

专利文献1：日本特开平2-241684号公报

专利文献2：日本特开平9-225665号公报