專利名稱：脆性材料基板的分斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分斷脆性材料基板的方法，特別是涉及一種在脆性材料基板形成 由垂直裂痕構(gòu)成的劃線后，照射激光光束使前述垂直裂痕伸展以分斷脆性材料基板的方法。
背景技術(shù)：
近年來，使用激光分斷脆性材料基板的方法已實用化。此方法是對基板照射激光 光束將基板加熱至熔融溫度未滿后，藉由以冷卻媒體冷卻基板使基板產(chǎn)生熱應(yīng)力，以此熱 應(yīng)力從基板的表面往大致垂直方向使裂痕形成，之后視需要施加外力以分斷基板。此使用 激光光束的脆性材料基板的分斷方法由于是利用熱應(yīng)力，故不會使工具直接接觸基板，分 斷面為缺口少的平滑面，能維持基板的強度。在這種使用激光的脆性材料基板的分斷方法中，雖也有使用以一次激光光束照射 分斷基板的方法，但對應(yīng)于脆性材料基板的適當?shù)募す夤馐丈涞目刂评щy，分斷速度也 受限制。針對此問題，通常是對基板進行多次激光光束照射，使形成于基板的垂直裂痕往基 板厚度方向階段性伸展，最后再視需要施加外力分斷基板(例如參照專利文獻1)。專利文獻1日本特開2004-223796號公報然而，在鈉玻璃等線膨脹系數(shù)大的脆性材料基板的狀況，雖可以前述多次的激光 光束照射使垂直裂痕往基板厚度方向伸展，但在無堿剝離等線膨脹系數(shù)小的脆性材料基板 的狀況，即使進行多次激光光束照射垂直裂痕的伸展也幾乎無法觀察到。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服這種以往的脆性材料基板的分斷方法存在的問題， 而提供一種新的脆性材料基板的分斷方法，所要解決的技術(shù)問題是在脆性材料基板形成劃 線后，照射激光光束使前述劃線的垂直裂痕往基板厚度方向伸展的方法中，使即使為線膨 脹系數(shù)小的脆性材料基板也可確實使垂直裂痕往基板厚度方向伸展，非常適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種脆性材料基板的分斷方法，至少具有在脆性材料基板形成由垂直裂痕構(gòu)成的劃線的 第1步驟、在前述劃線或前述基板的與形成有前述劃線的面相反面對應(yīng)于前述劃線的部分 照射激光光束使前述垂直裂痕伸展的第2步驟，其中，在前述第2步驟使前述脆性材料基板 彎曲為激光光束的照射面成為凹狀。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的脆性材料基板的分斷方法，其中從以激光光束照射使垂直裂痕確實伸展的 觀點，使前述激光光束的照射點的前述脆性材料基板的曲率半徑為2000mm-4000mm的范圍 較理想，使前述激光光束的照射部分為前述脆性材料基板的谷底部分較理想。前述的脆性材料基板的分斷方法，其中從在基板厚度方向更深入形成垂直裂痕的 觀點，在前述第1步驟使前述脆性材料基板彎曲為劃線形成面?zhèn)瘸蔀橥範畈⑿纬蓜澗€較理
前述的脆性材料基板的分斷方法，其中從獲得少缺口等的平滑的分斷面的觀點， 在前述第1步驟使激光光束對前述脆性材料基板相對移動并照射，將前述基板加熱至熔融 溫度未滿后，使冷卻水對前述基板噴出以冷卻，藉由在前述基板產(chǎn)生的熱應(yīng)力形成由垂直 裂痕構(gòu)成的劃線較理想。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 脆性材料基板的分斷方法至少具有下列優(yōu)點及有益效果以本發(fā)明的分斷方法，由于在使形成于脆性材料基板的垂直裂痕藉由激光光束照 射而伸展之際使脆性材料基板彎曲為激光光束的照射側(cè)成為凹狀，故即使為線膨脹系數(shù)小 的脆性材料基板也可確實使垂直裂痕往基板厚度方向伸展。若使前述激光光束的照射點的前述脆性材料基板的曲率半徑為2000mm-4000mm 的范圍，并使前述激光光束的照射部分為前述脆性材料基板的谷底部分，形成于脆性材料 基板的垂直裂痕會藉由激光光束照射而確實伸展。此外，若在形成前述劃線之際使前述脆性材料基板彎曲為劃線形成面?zhèn)瘸蔀橥?狀，可在基板厚度方向形成更深的垂直裂痕。另外，若使激光光束對前述脆性材料基板相對移動并照射，將前述基板加熱至熔 融溫度未滿后，使冷卻水對前述基板噴出以冷卻，藉由在前述基板產(chǎn)生的熱應(yīng)力形成由垂 直裂痕構(gòu)成的前述劃線，不會如以往使工具直接接觸基板，可獲得缺口等少的平滑分斷面。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種脆性材料基板的分斷方法，即使線膨脹系數(shù)小的 脆性材料基板，可藉由激光光束照射而使劃線的垂直裂痕往基板厚度方向伸展。在沿形成 于脆性材料基板50的劃線52照射激光光束LB之際，使脆性材料基板50彎曲為激光光束 LB的照射側(cè)成為凹狀。從以激光光束照射使垂直裂痕53確實伸展的觀點，使前述激光光 束LB的照射點的脆性材料基板50的曲率半徑為2000mm-4000mm的范圍較理想，使前述激 光光束LB的照射部分為前述脆性材料基板50的谷底部分較理想。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著 的進步，具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖1是顯示在本發(fā)明的分斷方法使用的固定臺的一例的組裝圖。圖2是顯示本發(fā)明的分斷方法的一例的步驟圖。圖3是顯示第1步驟中的使用激光光束的劃線的一例的立體圖。圖4是顯示第2步驟中的脆性材料基板的彎曲狀態(tài)的概略圖。圖5是顯示彎曲固定脆性材料基板的固定臺的其他例子的概略圖。1 基臺2 彈性構(gòu)件S:固定臺11:槽部12 貫通孔13 連接管15a、15b、15c 減壓室 21 吸引孔
50 脆性材料基板52 劃線53 垂直裂痕LB 激光光束Va、Vb、Vc:調(diào)整閥
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的脆性材料基板的分斷方法其具體實施方式
、方法、 步驟、特征及其功效，詳細說明如后。在圖1顯示的是吸附固定脆性材料基板并使其變形的固定臺S的一例的組裝立體 圖。在此圖顯示的固定臺S粗分為基臺1與彈性構(gòu)件2的2個構(gòu)件。在基臺1形成有3個 槽部11，在各槽部11的底面形成有貫通孔12。在此貫通孔12安裝一端連接于真空泵(未 圖示)的連接管13 (于圖2圖示)的另一端。另外，在彈性構(gòu)件2以特定間隔形成有在厚 度方向貫通的多個吸引孔21。另外，槽部11并不限定于3個。如圖2所示，彈性構(gòu)件2安裝于基臺1后，形成在基臺1的3個槽部11的開放面 被彈性構(gòu)件2密封而成為氣密的3個減壓室15a-15c。此外，藉由各減壓室15a_15c的空氣 被未圖示的真空泵通過連接管13排出，減壓室15a-15c減壓，空氣從吸引孔21吸入。藉由 調(diào)整減壓室15a_15c的減壓程度，在各減壓室15a_15c連通的吸引孔21群各自吸引壓力改 變，可使吸引固定于彈性構(gòu)件2的脆性材料基板50變化為所希望的形狀。減壓室15a-15c 的數(shù)目并無限定，數(shù)目越多越能使脆性材料基板50的形狀變化為各種。另外，欲使脆性材 料基板50變形為凹形狀或凸形狀至少需要3個減壓室。另外，彈性構(gòu)件2的吸引孔21的孔徑、形狀、間隔只要對應(yīng)于彈性構(gòu)件2的彈性率 或脆性材料基板50的材料、形狀、厚度等適當設(shè)定為滿足脆性材料基板50的所希望的曲率 半徑的條件即可。在圖2顯示的是使用圖1顯示的固定臺S的本發(fā)明的脆性材料基板的分斷方法的 一實施形態(tài)的步驟圖。在固定臺S的彈性構(gòu)件2的表面載置脆性材料基板50。之后，使未 圖示的真空泵起動(圖2(a))。真空泵雖可分別設(shè)置于各減壓室15a_15c，但從避免設(shè)備大 型化、重量化的觀點，設(shè)置1臺真空泵并使其往各減壓室15a_15c的連接管13分歧較為理 想。從各減壓室15a_15c的吸引量是以設(shè)置于連接管13的途中的調(diào)整閥Va、Vb、Vc調(diào)整。藉由使調(diào)整閥Va與調(diào)整閥Vc的開度大、使調(diào)整閥Vb的開度小，從減壓室15a與 減壓室15c的吸引量比從減壓室15b的吸引量多，連通于減壓室15a與減壓室15c的吸引 孔21的吸引力比連通于減壓室15b的吸引孔21的吸引力大。藉此，彈性構(gòu)件2上的脆性 材料基板50中央部向上彎曲為凸狀。其次，在彎曲后的脆性材料基板50的大致中央部的最突出的部分(棱線部分)對 基板表面大致垂直照射激光光束LB(同圖2(b))。又同時如圖3所示，在激光光束照射區(qū) 域的后端附近使做為冷卻媒體的水從噴嘴37噴出。藉由對脆性材料基板50照射激光光束 LB，脆性材料基板50在厚度方向以熔融溫度未滿加熱，脆性材料基板50欲熱膨脹，但因局 部加熱而無法膨脹，產(chǎn)生將照射點往中心壓縮的應(yīng)力。之后，藉由脆性材料基板50的表面 在加熱后立即以水冷卻，脆性材料基板50收縮產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。藉由此拉伸應(yīng)力的作用，以 未圖示的起點裂痕為開始點沿分斷預定線51在脆性材料基板50形成垂直裂痕53。此外，藉由脆性材料基板50彎曲為劃線形成面?zhèn)瘸蔀橥範?，在脆性材料基?0的劃線形成面產(chǎn) 生拉伸應(yīng)力，故垂直裂痕53更容易形成。之后藉由使激光光束LB及冷卻噴嘴37依分斷預定線51相對移動，垂直裂痕53 伸展并在脆性材料基板50形成劃線52。在此實施形態(tài)的狀況，是在激光光束LB與冷卻噴 嘴37固定于特定位置的狀態(tài)下，藉由使固定臺S移動而使脆性材料基板50移動。當然，在 固定脆性材料基板50的狀態(tài)下使激光光束LB與冷卻噴嘴37移動也無妨。或使脆性材料 基板50及激光光束LB與冷卻噴嘴37雙方移動也無妨。形成劃線時的彎曲后的脆性材料基板50的激光光束照射點的曲率半徑為 2000mm-4000mm的范圍較理想，更理想是2500mm-3500mm的范圍。在此使用的激光光束LB并無特別限定，由脆性材料基板50的材料或厚度、欲形成 的垂直裂痕的深度等適當決定即可。脆性材料基板為玻璃基板的場合，適合使用在玻璃基 板表面的吸收大的波長9-11 ym的激光光束。這種激光光束可舉出二氧化碳激光。激光光 束對基板的照射形狀是在激光光束的相對移動方向細長的橢圓形狀較理想，相對移動方向 的照射長度L為10-60mm的范圍，照射寬度W為l_5mm的范圍較理想。從冷卻噴嘴37噴出的冷卻媒體可舉出水或酒精等。此外，在使用分斷后的脆性材 料基板50不會產(chǎn)生不良影響的范圍，添加有介面活性劑也無妨。冷卻媒體的吹送量通常為 l-2ml/min的范圍。以冷卻媒體進行的基板的冷卻，從急冷以激光光束加熱的基板的觀點， 使水與氣體(通常為空氣)噴射的所謂水注(water jet)方式較為理想。以冷卻媒體冷卻 的區(qū)域以長徑l_5mm程度的圓形狀或橢圓形狀較佳。此外，冷卻區(qū)域以形成在激光光束加 熱區(qū)域的相對移動方向后方，冷卻區(qū)域與加熱區(qū)域的中心點間距離為5-30mm程度較佳。激光光束LB及冷卻噴嘴37的相對移動速度并無特別限定，由欲獲得的垂直裂痕 53的深度等適當決定即可。一般使相對速度越慢，形成的垂直裂痕53便越深。通常，相對 移動速度為數(shù)百mm/sec程度。另外，劃線52的形成并不限定于利用激光光束LB的照射，使用劃線刀形成劃線52 當然也無妨。但如后述，在本發(fā)明的分斷方法是在次一步驟以激光光束LB的照射使劃線52 的垂直裂痕53伸展，故將在次一步驟使用的激光光束LB也用于劃線形成可圖分斷裝置的 簡化而比較理想。此外，不使脆性材料基板50彎曲，劃線52在平面狀態(tài)下形成當然也無妨。如以上做法，在脆性材料基板50形成劃線52后(圖2(c))，其次，增大調(diào)整閥Vb 的開度，減少調(diào)整閥Va與調(diào)整閥Vc的開度。藉此，從減壓室15b的吸引量比從減壓室15a 與減壓室15c的吸引量多，連通于減壓室15b的吸引孔21的吸引力比連通于減壓室15a與 減壓室15c的吸引孔21的吸引力大，彈性構(gòu)件2上的脆性材料基板50中央部彎曲為凹狀 (同圖 2(d))。之后，沿彎曲后的脆性材料基板50的劃線52再度照射激光光束LB。如圖4(a)所 示，在使脆性材料基板50彎曲為激光光束LB的照射側(cè)成為凹狀的狀態(tài)下，藉由沿劃線52 照射激光光束LB，使激光光束LB的照射側(cè)與相反側(cè)面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，故即使為線膨脹系數(shù) 小的脆性材料基板50也可確實使垂直裂痕53往基板厚度方向伸展。只要垂直裂痕53伸 展至脆性材料基板50的相反側(cè)面或接近相反側(cè)面，脆性材料基板50便藉此分斷。反之，垂 直裂痕53未到達脆性材料基板50的相反側(cè)面時，沿劃線52重復照射激光光束LB，使垂直 裂痕53伸展即可。此外，也可視需要對脆性材料基板50施加外部應(yīng)力加以分斷。
在使垂直裂痕53伸展時的彎曲后的脆性材料基板50在激光光束LB照射點的曲 率半徑為2000mm-4000mm的范圍較理想，更理想是2500mm-3500mm的范圍。此外，從使垂直 裂痕53有效伸展的觀點，激光光束LB的照射部分為脆性材料基板50的谷底部分較理想。另外，如圖4 (b)所示，在脆性材料基板50形成劃線52后，藉由使脆性材料基板50 的正反面反轉(zhuǎn)使劃線形成面為下側(cè)，在與劃線形成面相反面的對應(yīng)于劃線52的部分照射 激光光束LB，也可使劃線52的垂直裂痕53伸展。但，必須在以圖2顯示的方法增加使脆性 材料基板50反轉(zhuǎn)的步驟，故從生產(chǎn)效率的觀點等看如圖4 (a)所示的沿劃線52照射激光光 束LB較理想。本發(fā)明的分斷方法可用于玻璃基板或陶瓷基板、單結(jié)晶硅基板、藍寶石基板等以 往公知的脆性材料基板的分斷，適合使用于例如液晶顯示器等面板制造領(lǐng)域。在圖5顯示的是可用于本發(fā)明的分斷方法的固定臺的其他實施形態(tài)。其中，圖 5(a)是顯示使脆性材料基板的激光光束的照射面?zhèn)葹橥沟墓潭ㄅ_，圖5(b)是顯示使脆性 材料基板的激光光束的照射面?zhèn)葹榘嫉墓潭ㄅ_。即，在此使用的固定臺與在前述實施形態(tài) 顯示的固定臺不同，不使用彈性構(gòu)件而是使固定臺的固定脆性材料基板的面本身的形狀為 凸狀或凹狀。在圖5(a)顯示的固定臺6具有基臺61、形成于基臺61的上面的向上彎曲為凸形 狀的載置部62、形成于基臺61內(nèi)部的減壓室63、連通載置部62的表面與減壓室63的多個 吸引孔64、形成于減壓室63的吸引空氣的貫通孔65。在貫通孔65連接有連接于未圖示的 真空泵的連接管66，在連接管66的途中設(shè)有調(diào)整閥V。以此調(diào)整閥V的開度調(diào)整空氣吸引量。另一方面，在圖5(b)顯示的固定臺7是與固定臺6同樣具有基臺71、形成于基臺 71的上面的載置部72、形成于基臺71內(nèi)部的減壓室73、連通載置部72的表面與減壓室73 的多個吸引孔74、貫通孔75、連接管76、調(diào)整閥V，只有載置部72彎曲為凹狀這點不同。在圖5(a)及圖5(b)中，在基臺的載置部載置脆性材料基板后，起動真空泵，通過 連接管吸引減壓室的空氣。藉此，在吸引孔產(chǎn)生吸引力，脆性材料基板被吸于凸狀或凹狀的 載置部而彎曲為凸狀或凹狀。另外，與前述實施形態(tài)不同，在由吸引孔產(chǎn)生的吸引力無部分 差異。由吸引孔產(chǎn)生的吸引力只要為能將脆性材料基板緊密吸于載置部的力即可，可由脆 性材料基板的材料或厚度、大小等適當決定。使用同圖5(a)的固定臺6在脆性材料基板50形成劃線52，使用同圖5(b)的固定 臺7對脆性材料基板50照射激光光束LB，使劃線52的垂直裂痕53伸展。具體條件與在前 述實施形態(tài)相同。另外，在固定臺6及固定臺7，使具有連續(xù)氣孔的燒結(jié)金屬等多孔質(zhì)構(gòu)件位于載置 部62及載置部72與脆性材料基板50之間也可。在本發(fā)明，使脆性材料基板彎曲為凸狀或凹狀并固定的手段或裝置并無特別限定。根據(jù)本發(fā)明的脆性材料基板的分斷方法，即使為線膨脹系數(shù)小的脆性材料基板也 可確實使垂直裂痕往基板厚度方向伸展，故非常適于實用。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人
7員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種脆性材料基板的分斷方法，至少具有在脆性材料基板形成由垂直裂痕構(gòu)成的劃線的第1步驟、在前述劃線或前述基板的與形成有前述劃線的面相反面對應(yīng)于前述劃線的部分照射激光光束使前述垂直裂痕伸展的第2步驟，其特征在于在前述第2步驟使前述脆性材料基板彎曲為激光光束的照射面成為凹狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中，使前述脆性材 料基板在前述激光光束照射點的曲率半徑為2000mm-4000mm的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中所述的激光 光束的照射部分是前述脆性材料基板的谷底部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中，在前述第1 步驟使前述脆性材料基板彎曲為劃線形成面?zhèn)瘸蔀橥範詈笮纬蓜澗€。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中，在前述第1步驟 使前述脆性材料基板彎曲為劃線形成面?zhèn)瘸蔀橥範詈笮纬蓜澗€。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中，在前述第1 步驟在使激光光束相對前述脆性材料基板移動的同時進行照射，將前述基板加熱至未達熔 融溫度后，對前述基板噴出冷卻水以進行冷卻，藉由在前述基板產(chǎn)生的熱應(yīng)力形成由垂直 裂痕構(gòu)成的劃線。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中，在前述第1步驟 在使激光光束相對前述脆性材料基板移動的同時進行照射，將前述基板加熱至未達熔融溫 度后，對前述基板噴出冷卻水以進行冷卻，藉由在前述基板產(chǎn)生的熱應(yīng)力形成由垂直裂痕 構(gòu)成的劃線。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中，在前述第1步驟 在使激光光束相對前述脆性材料基板移動的同時進行照射，將前述基板加熱至未達熔融溫 度后，對前述基板噴出冷卻水以進行冷卻，藉由在前述基板產(chǎn)生的熱應(yīng)力形成由垂直裂痕 構(gòu)成的劃線。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脆性材料基板的分斷方法，其特征在于其中，在前述第1步驟 在使激光光束相對前述脆性材料基板移動的同時進行照射，將前述基板加熱至未達熔融溫 度后，對前述基板噴出冷卻水以進行冷卻，藉由在前述基板產(chǎn)生的熱應(yīng)力形成由垂直裂痕 構(gòu)成的劃線。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種脆性材料基板的分斷方法，即使線膨脹系數(shù)小的脆性材料基板，可藉由激光光束照射而使劃線的垂直裂痕往基板厚度方向伸展。在沿形成于脆性材料基板50的劃線52照射激光光束LB之際，使脆性材料基板50彎曲為激光光束LB的照射側(cè)成為凹狀。從以激光光束照射使垂直裂痕53確實伸展的觀點，使前述激光光束LB的照射點的脆性材料基板50的曲率半徑為2000mm-4000mm的范圍較理想，使前述激光光束LB的照射部分為前述脆性材料基板50的谷底部分較理想。
文檔編號C03B33/09GK101851061SQ20101014926
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者在間則文, 山本幸司, 畑強之 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司