[发明专利]脆性材料基板的加工方法及用于该方法的裂痕形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及脆性材料基板的加工方法及用于该加工方法的裂痕形成 装置，该脆性材料基板的加工方法中，在对由脆性材料构成的被加工基 板(以下，也称为“脆性材料基板”)进行扫描的同时照射激光束以在低于软 化点的温度加热，接着冷却，从而使裂痕以形成于基板端的初期龟裂为 起点进行延伸，由此加工基板。

本发明特别涉及如下情况的脆性材料基板的加工方法：即，脆性材 料基板的板厚薄，因激光照射在基板表面附近产生的热在裂痕形成时从 基板的表面到达背面。

本发明所称的“脆性材料基板”中，除了玻璃基板之外，还包括石英、 单晶硅、蓝宝石、半导体晶片、陶瓷等基板。以下，主要使用玻璃基板 进行说明，但对其他的脆性材料基板也相同。

此外，为了方便说明本发明，所谓“裂痕的延伸”是指裂痕在基板的 面方向上成长，而将裂痕在基板的厚度方向(深度方向)上成长称为“裂痕 的扩展”，由此区别两者。

背景技术

对于玻璃基板等脆性材料基板(以下，也简称为“基板”)，在扫描的同 时照射激光束以在低于基板软化点的温度进行加热时，则在加热区域产 生压缩应力。进一步在照射激光束的附近吹送冷却介质进行冷却，由此 在冷却区域产生拉伸应力。如此地，通过靠近产生压缩应力的区域形成 产生拉伸应力的区域，形成了应力梯度。近年来，这种通过利用该应力 梯度在玻璃基板上形成裂痕来对基板表面进行划线加工(例如，参考专利 文献1)或者进行全切加工的加工技术(例如，参考专利文献2、3)得到了 利用。

此处，所谓划线加工是指通过形成未到达基板背面的深度(例如，板 厚的10％～20％程度的深度)的裂痕在基板上形成划线的加工。在划线加 工的情况下，在形成划线后，可以通过进行沿着划线接触折断棒并施加 弯曲力矩的折断处理来切割基板。

另一方面，所谓全切加工是形成从基板表面到达基板背面的裂痕的 加工，不进行折断处理便能切割基板。

专利文献1：国际公开WO 03/008352公报

专利文献2：日本特开2004-155159号公报

专利文献3：日本特开平1-108006号公报

发明内容

欲通过激光加热和其后的急冷在基板上形成应力梯度以对玻璃基板 进行切割的情况下，如上所述，包括需要在形成划线后进行折断处理的 切割模式(称为划线加工模式)和不进行折断处理便切割基板的切割模式 (称为全切加工模式)。

划线加工模式和全切加工模式的哪一种会成立，取决于加热条件(激 光波长、照射时间、照射能量、扫描速度等)和冷却条件(制冷剂温度、吹 送量、吹送位置等)等加工条件，但主要取决于玻璃基板的板厚。也就是 说，在玻璃基板的板厚薄的情况下，划线加工模式成立的上述加工条件 的工艺窗口(process window，能形成正常的划线的各种加工条件的可设定 范围)变窄，容易变为全切加工模式。全切加工模式中，由于不需要进行 折断处理而可以期待工序简单的这一优点，但实际上存在裂痕不笔直地 扩展的频率较高的倾向，不能期待精度良好的切割。另一方面，随着玻 璃基板的板厚增加(特别是板厚为1mm以上)，全切加工模式变难，存在 划线加工模式更容易成立的倾向。

在加热条件或冷却条件为非极端的情况下，这些切割模式的差异根 据基板的厚度，因加热、冷却时产生的应力分布或变形的不同而不同。 以下，对应力分布和变形与切割模式的关系进行说明。

<厚板基板>

首先，对板厚厚的玻璃基板的情况进行说明。此处所谓板厚厚的情 况是指，基板上面经激光束照射，上面附近产生的热(热温)向基板内传递 时，由于基板的板厚非常厚，因此在裂痕形成时热的传递停止在基板的 内部，热不传递至基板下面的情况。具体地说，玻璃基板的情况下，板 厚为1mm以上时，则存在热的传递停止在基板内部的倾向。

图6是用于说明通过对具有1mm以上的板厚的玻璃基板(以下，本 说明书中称为厚板基板)进行激光照射和冷却而使裂痕扩展、延伸时在基 板上产生的应力分布的模式图，图6(a)为基板立体图，图6(b)为其平面图。