[发明专利]激光加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工装置，尤其涉及将激光束沿着刻划预定线照射，而在脆性材料基板的表面形成刻划槽的激光加工装置。

背景技术

作为用于分割玻璃基板等的脆性材料基板的技术，提出了利用了龟裂发展的分割方法。在该方法中，首先，使用刀轮等在玻璃基板的表面形成初始龟裂。然后，沿着刻划预定线扫描激光束来对基板进行加热，并且，在激光束的照射后马上冷却被加热的区域。由此，龟裂沿着刻划预定线发展，形成刻划槽。

沿着刻划预定线扫描的激光束沿着扫描方向具有预定的长度。为了形成这种激光束，需要使用包含球面透镜和柱面透镜（cylindrical lense）的光学系统，或者包含以使母线延伸的方向互相垂直的方式配置的2枚柱面透镜的光学系统。

以上那样通过以往的光学系统形成的激光束，沿光束扫描方向的强度分布为高斯分布。即，激光束的强度在光束长度方向的中央部最强，越靠近两端越弱。这种以往的光学系统的激光束，不能说是在形成刻划槽的方面最佳的强度分布的激光束。

因此，在专利文献1中，提出了能够在沿着刻划预定线的方向上使激光束的强度分布均匀的加工系统。该加工系统具有激光振荡器、反射从激光振荡器出射的激光束的反射镜、以及使反射镜反射的激光束在基板上扫描的多面反射镜（polygon mirror）。

专利文献

专利文献1：日本特开2005-212364号公报

在专利文献1中记载的系统中，从激光振荡器出射的激光束经由反射镜被多棱镜反射，沿着基板上的刻划预定线，在预定的长度中重复扫描。通过该重复扫描，预定长度的激光束在沿着刻划预定线的方向上的强度分布变均匀。

但是，在专利文献1中记载的系统中，由于多棱镜反射的激光束相对于基板表面的照射角度发生变化，因此，实际上激光束的强度分布不均，越靠近重复扫描的激光束照射范围的端部，强度越低。此外，只能将基板上的激光束的强度设为同样的强度分布，很难适当地对应各种基板规格、加工条件等。

发明内容

本发明的课题在于，通过简单的结构和处理，使基板上的激光束的强度在光束的长度方向或光束的宽度方向上变得均匀。

本发明的另一个课题在于，能够容易地得到对各种加工条件而言最佳强度分布的激光束。

第1发明的激光加工装置沿着刻划预定线照射激光束，在脆性材料基板的表面形成刻划槽，该激光加工装置具有：激光束出射装置，其射岀具有高斯型强度分布的激光束；工作台，其放置待加工的脆性材料基板；第1透镜，其控制与刻划预定线垂直的方向上的光束宽度；第2透镜，其控制沿着刻划预定线的方向上的光束长度；冷却装置，其对脆性材料基板的被激光束加热的区域进行冷却；以及扫描机构，其使激光束和冷却装置对放置在工作台上的脆性材料基板进行相对扫描。而且，第1透镜和第2透镜中的至少一方是使所入射的具有高斯型强度分布的激光束的强度分布在脆性材料基板上的光束宽度方向或光束长度方向上变得均匀的非球面柱面透镜。

在该加工装置中，从激光束出射装置射出的激光束，通过第1透镜和第2透镜而照射到脆性材料基板上。此外，通过扫描机构使激光束沿着脆性材料基板的刻划预定线扫描。被激光束加热的基板被与激光束一起扫描的冷却装置冷却，沿着基板的刻划预定线形成刻划槽。此处，第1透镜和第2透镜中的至少一方是非球面透镜，因此激光束的宽度方向和/或长度方向的强度分布变得均匀。

此处，与使用了以往的多面反射镜的系统相比，能够容易地得到具有大致矩形强度分布。而且，特别在使激光束的长度方向上的强度分布变得均匀的情况下，易于将刻划槽形成时的工序优化。

第2发明的激光加工装置是在第1发明的装置中，第2透镜是转换光束的强度分布的非球面柱面透镜。

此处，能够使照射到脆性材料基板上的激光束的沿着刻划预定线的激光束的长度方向的强度分布变得均匀。因此，能够在冷却装置进行冷却之前使基板的温度预先上升。因此，能够增大冷却时的拉伸应力，能够进一步扩大可以加工刻划槽的条件。即，可刻划范围（margin）变大。

第3发明的激光加工装置是在第1发明的装置中，第1透镜和第2透镜都是转换光束的强度分布的非球面透镜。

此处，能够在激光束的宽度方向和沿着刻划预定线的长度方向上，使激光束的强度分布变得均匀。因此，能够进一步扩大刻划范围。

第4发明的激光加工装置是在第1至第3发明中的任意一个装置中，还具有移动机构，该移动机构分别使第1透镜和第2透镜在沿着光轴的方向独立地移动。