專利名稱：脆性材料基板的劃線方法及劃線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及劃線方法及劃線裝置，其用于分割使用于平面顯示器(以下簡稱FPD)的玻璃基板、及半導(dǎo)體晶片等的脆性材料基板，而在脆性材料基板的表面形成劃線。
背景技術(shù)：
下面說明的實(shí)例是，在液晶顯示板的母玻璃基板上形成劃線，上述液晶顯示板是由作為一種脆性材料基板的玻璃基板貼合而成的。
由一對玻璃基板貼合而成的液晶顯示板等的FPD，是在將一對大尺寸的母玻璃基板彼此相互貼合之后，再將各母玻璃基板分割成構(gòu)成FPD的玻璃基板的大小。各母玻璃基板是由金剛石制的切割器(カッタ)形成劃線，再沿著該劃線將其分割。
若通過切割器機(jī)械地形成劃線，則在所形成的劃線周邊部分就會形成應(yīng)力蓄積的狀態(tài)。而且，若是沿著劃線分割母玻璃基板，則在被分割的玻璃基板表面上的側(cè)邊緣端部及其周邊部，會由于應(yīng)力蓄積而產(chǎn)生應(yīng)力積存處。在這樣的應(yīng)力積存處，玻璃基板表面附近就會積蓄能使裂縫擴(kuò)張的潛在應(yīng)力，若在該應(yīng)力積存處所蓄積的應(yīng)力被釋放，則有可能導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫和邊緣部的缺口。而由于邊緣部缺口而產(chǎn)生的碎片將會嚴(yán)重影響所生產(chǎn)的FPD。
近年來，使用激光束在母玻璃基板的表面形成劃線的方法被逐漸應(yīng)用到實(shí)踐中。使用激光束在母玻璃基板上形成劃線的方法，如圖4所示，對母玻璃基板50照射來自激光振蕩裝置61的激光束。從激光振蕩裝置60發(fā)射的激光束，沿著在母玻璃基板50上形成的劃痕預(yù)定線SL，在母玻璃基板50的表面上形成橢圓形的激光光斑LS。母玻璃基板50和從激光振蕩裝置61發(fā)射出的激光束可以沿著激光光斑LS的縱長方向相對移動。
母玻璃基板50由于激光束，而被加熱到比使母玻璃基板50熔化的溫度低的溫度。由此，被激光光斑LS照射的母玻璃基板50的表面被加熱到不會被熔化的溫度。
而且，在母玻璃基板50表面上的激光束的照射區(qū)域周圍，如形成劃線那樣，從冷卻噴嘴62噴出冷卻液等的冷卻介質(zhì)。在被激光束照射的母玻璃基板50的表面，通過激光束的加熱，在產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的同時，還由于冷卻介質(zhì)的噴涂，而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。這樣，由于在靠近產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的區(qū)域附近產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，因此在兩區(qū)域之間，產(chǎn)生以各應(yīng)力為基礎(chǔ)的應(yīng)力梯度，在母玻璃基板50上，從預(yù)先形成于母玻璃基板50端部的切入口TR沿著劃痕預(yù)定線SL產(chǎn)生垂直裂紋。
這樣，由于在母玻璃基板50的表面上所形成的垂直裂紋很小，通常用肉眼無法看到，因此被稱為暗裂紋(ブラインドクラツク)。
圖5是表示在被激光劃線裝置進(jìn)行劃線的母玻璃基板50上的暗裂紋的形成狀態(tài)的立體示意圖。圖6是表示上述母玻璃基板50上的物理變化狀態(tài)的平面示意圖。
從激光振蕩裝置61所振蕩發(fā)出的激光束，在母玻璃基板50的表面形成橢圓形的激光光斑LS。激光光斑LS呈例如長徑b為30.0mm，短徑a為1.0mm的橢圓形，且其長軸與劃痕預(yù)定線SL相吻合。
這種情況下，形成于母玻璃基板50上的激光光斑LS，其外周邊部的熱能強(qiáng)度(熱エネルギ一強(qiáng)度)比中央部的熱能強(qiáng)度高。這樣的激光光斑LS是通過下述方式形成的，即，將熱能強(qiáng)度呈高斯(ガウス)分布的激光束的熱能強(qiáng)度形成為，在縱軸方向的各端部為最高熱能強(qiáng)度。因此，在位于劃痕預(yù)定線SL上的縱軸方向的各端部，熱能強(qiáng)度分別為最高，各端部之間所夾的激光光斑LS的中央部分的熱能強(qiáng)度，都要比各端部的熱能強(qiáng)度低。
母玻璃基板50可以沿著激光光斑LS的縱軸方向相對移動，因此，母玻璃基板50，沿著劃痕預(yù)定線SL被激光光斑LS一側(cè)的端部上的高熱能強(qiáng)度加熱以后，被激光光斑LS中央部分的低熱能強(qiáng)度加熱，然后由高熱能強(qiáng)度加熱。而且，此后從激光光斑LS后側(cè)端部開始，例如，在縱軸方向間隔L為2.5mm的劃線上的冷卻點(diǎn)CP上，從冷卻噴嘴62噴射冷卻液。
由此，激光光斑LS和冷卻點(diǎn)CP之間產(chǎn)生溫度梯度，并在相對于冷卻點(diǎn)CP、且與激光光斑LS相反一側(cè)的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大拉伸應(yīng)力。而且，利用該拉伸應(yīng)力，就會從母玻璃基板50的端部所形成的切入口TR沿著劃痕預(yù)定線，在母玻璃基板50的厚度t方向上形成垂直裂紋。
母玻璃基板50被橢圓形的激光光斑LS加熱。這種情況下，母玻璃基板50，通過位于激光光斑LS一側(cè)端部的高熱能強(qiáng)度，將熱量從其表面沿著垂直方向向內(nèi)部傳遞下去，通過激光光斑LS相對于母玻璃基板50相對移動，就可使被激光光斑LS前端加熱的部分，被位于激光光斑LS中央部的低熱能強(qiáng)度加熱之后，再次被位于激光光斑LS后端部的高熱能強(qiáng)度加熱。
這樣，母玻璃基板50的表面，被高熱能強(qiáng)度加熱之后，又被低熱能強(qiáng)度加熱，在此期間，其熱量被充分傳遞至內(nèi)部。而且，這時，可防止母玻璃基板50的表面持續(xù)被高熱能強(qiáng)度加熱，可防止母玻璃基板50的表面熔化。然后，若再次由高熱能強(qiáng)度將母玻璃基板50加熱，則一直到母玻璃基板50的內(nèi)部都被充分加熱，在母玻璃基板50的表面以及內(nèi)部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。而且，在產(chǎn)生這樣的壓縮應(yīng)力的區(qū)域附近的冷卻點(diǎn)CP，由于噴射冷卻液而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。
若在由激光光斑LS來加熱的區(qū)域產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，在由冷卻液冷卻的冷卻點(diǎn)CP產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，則由于在激光光斑LS和冷卻點(diǎn)CP之間的熱擴(kuò)散區(qū)域上所產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，就會在相對于冷卻點(diǎn)CP與激光光斑LS相反一側(cè)的區(qū)域產(chǎn)生較大的拉伸應(yīng)力。而且，利用該拉伸應(yīng)力，就會從形成于母玻璃基板50端部的切入口TR，沿著劃痕預(yù)定線產(chǎn)生暗裂紋。
若在母玻璃基板50上形成作為劃線的暗裂紋，則將母玻璃基板50提供至下一分割工序，在母玻璃基板50上會被施加力，該力會在暗裂紋的兩側(cè)，產(chǎn)生能使暗裂紋擴(kuò)開的彎矩。由此，母玻璃基板50就會順著沿劃痕預(yù)定線SL形成的暗裂紋被分割開。
在這樣的劃線裝置中，母玻璃基板50的表面所形成的激光光斑LS會形成下述的熱能強(qiáng)度分布狀態(tài)，即，在縱軸方向的熱能強(qiáng)度最大。這樣，由于熱能強(qiáng)度在縱軸各端部為最大，則位于各端部的熱能強(qiáng)度的絕對值要相對變小。因此，若加快激光光斑LS和母玻璃基板50的相對移動速度，雖然冷卻點(diǎn)CP附近的激光光斑LS的后端部，成為最大熱能強(qiáng)度，但母玻璃基板50也可能無法被充分加熱，且與冷卻點(diǎn)CP之間也不會得到充分的應(yīng)力梯度。
這種情況下，就必須減慢母玻璃基板50和激光光斑LS的相對移動速度，從而延長由激光光斑LS端部的加熱時間，結(jié)果就可能不會高效的形成暗裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決上述問題，提供一種脆性材料基板的劃線方法及劃線裝置，其可在母玻璃基板等的脆性材料極板上高效且切實(shí)地形成劃線。
本發(fā)明的脆性材料基板的劃線方法是，沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線，連續(xù)照射激光束并使其移動，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的激光光斑，且通過沿著劃痕預(yù)定線、并追隨著該激光光斑使該激光光斑附近的區(qū)域連續(xù)冷卻，而形成沿著劃痕預(yù)定線的裂紋，其特征在于，上述激光光斑，只在靠近被冷卻的區(qū)域一側(cè)的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
其特征還在于，上述冷卻區(qū)域沿著上述劃痕預(yù)定線而伸長。
其特征還在于，相對于上述冷卻區(qū)域、與上述激光光斑相反一側(cè)的、靠近上述冷卻區(qū)域的區(qū)域，是作為沿著上述劃痕預(yù)定線、且追隨著上述冷卻區(qū)域而被連續(xù)加熱的第2加熱區(qū)域而增加的。
其特征還在于，上述第2加熱區(qū)域，通過由激光束形成的激光光斑而被加熱。
其特征還在于，上述第2加熱區(qū)域的激光光斑，在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
其特征還在于，上述第2加熱區(qū)域的激光光斑，是將該脆性材料基板進(jìn)行退火處理。
本發(fā)明的脆性材料基板的劃線方法是，沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線，連續(xù)照射激光束并使其移動，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的激光光斑，通過跟隨該激光光斑、并沿著劃痕預(yù)定線接近該激光光斑的區(qū)域連續(xù)冷卻，而形成沿著劃痕預(yù)定線的裂紋，其特征在于，被上述激光光斑加熱的脆性材料基板的溫度分布為，只在靠近冷卻區(qū)域一側(cè)的端部具有最高溫度。
其特征還在于，上述冷卻區(qū)域沿著上述劃痕預(yù)定線而伸長。
其特征還在于，相對于上述冷卻區(qū)域、與上述激光光斑相反一側(cè)的、靠近上述冷卻區(qū)域的區(qū)域，是作為沿著上述劃痕預(yù)定線并跟隨上述冷卻區(qū)域被連續(xù)加熱的第2加熱區(qū)域而添加的其特征還在于，上述第2加熱區(qū)域，在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最高溫度。
其特征還在于，上述第2加熱區(qū)域的激光光斑，在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
本發(fā)明的脆性材料的劃線裝置，其可沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線形成裂紋，其特征在于，具有連續(xù)照射激光束的機(jī)構(gòu)，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的激光光斑；以及冷卻機(jī)構(gòu)，其可使被上述激光光斑所加熱的區(qū)域附近的區(qū)域，沿著劃痕預(yù)定線被連續(xù)冷卻，上述激光光斑只在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
本發(fā)明的脆性材料的劃線裝置，其可沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線而形成裂紋，其特征在于，具有連續(xù)照射激光束的機(jī)構(gòu)，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的第1激光光斑和第2激光光斑；以及冷卻機(jī)構(gòu)，其可沿著劃痕預(yù)定線，連續(xù)冷卻被上述第1激光光斑加熱的區(qū)域附近的區(qū)域，上述第1激光光斑和第2激光光斑只在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。


圖1(a)是表示本發(fā)明劃線方法實(shí)施狀態(tài)的平面示意圖，圖1(b)表示的是使用該方法的各激光光斑的熱能強(qiáng)度分布。
圖2是表示本發(fā)明劃線裝置實(shí)施方式的一實(shí)例的主視圖。
圖3是表示用于本發(fā)明劃線裝置的激光振蕩裝置及光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖4是用于說明使用激光束的劃線裝置動作的示意圖。
圖5是表示被激光劃線裝置劃線的母玻璃基板上的暗裂紋的形成狀態(tài)的立體示意圖。
圖6是表示被激光劃線裝置劃線的母玻璃基板上的物理變化狀態(tài)的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1(a)是表示本發(fā)明劃線方法實(shí)施狀態(tài)的母玻璃基板表面的平面示意圖。該劃線方法的實(shí)施目的為，例如，形成構(gòu)成液晶顯示板等的FPD的多個玻璃基板而分割大面積的母玻璃基板時，在分割母玻璃基板前，在母玻璃基板上形成作為劃線的暗裂紋。
如圖1(a)所示，在母玻璃基板的表面，沿著劃痕預(yù)定線SL通過激光束的照射，而形成第1激光光斑LS1。而且，在位于母玻璃基板表面的劃痕預(yù)定線SL的延長線的母玻璃基板的端部，形成有沿著上述劃痕預(yù)定線的切入口。
第1激光光斑LS1是例如長徑為30.0mm，短徑為1.0mm的橢圓形，且形成為使其長徑沿著劃痕預(yù)定線SL的狀態(tài)，并相對于母玻璃基板的表面，在箭頭A所示的方向作相對運(yùn)動。
這種情況下，沿著在母玻璃基板表面所形成的第1激光光斑LS1的長軸方向的熱能強(qiáng)度分布為，如圖1(b)所示，雖然從相對于母玻璃基板的前進(jìn)方向的前端部到后端部緩慢的增加，但該強(qiáng)度能級(level)較小，在前進(jìn)方向的后端部，其強(qiáng)度能級迅速增加，只在其后端部才具有最大熱能強(qiáng)度。橢圓形的第1激光光斑LS1沿著位于母玻璃基板表面的劃痕預(yù)定線SL移動，并將劃痕預(yù)定線SL順次加熱。
第1激光光斑LS1的溫度比可使母玻璃基板熔化的溫度低，并且在相對母玻璃基板高速運(yùn)動的同時，加熱母玻璃基板。由此，被激光光斑LS1照射的母玻璃基板的表面在不被熔化的狀態(tài)下被加熱。
在母玻璃基板的表面形成有長方形的冷卻點(diǎn)CA，其在第1激光光斑LS1的前進(jìn)方向的后方，并與第1激光光斑LS1相接近，且沿著劃痕預(yù)定線SL延伸。冷卻點(diǎn)CA是通過將冷卻液、He氣、N2氣、CO2氣體等的冷卻介質(zhì)，從冷卻噴嘴噴射到母玻璃基板的表面而形成的，并且在相對于母玻璃基板的與第1激光光斑LS1的相同方向上，以同樣的速度，沿著母玻璃基板表面的劃痕預(yù)定線移動。
在母玻璃基板的表面，形成有橢圓形的第2激光光斑LS2，其位于冷卻點(diǎn)CA前進(jìn)方向的后方，并靠近冷卻點(diǎn)CA，且沿著劃痕預(yù)定線延伸。第2激光光斑LS2例如與第1激光光斑LS1相同，是長徑為30.0mm，短徑為1.0mm的橢圓形，且形成為使其長徑沿著劃痕預(yù)定線SL的狀態(tài)，并相對于母玻璃基板的表面，在與第1激光光斑LS1和冷卻點(diǎn)CA相同的方向上，以相同速度作移動。
這時，沿著在母玻璃基板的表面所形成的第2激光光斑LS2的縱軸方向的熱能強(qiáng)度分布，如圖1(b)所示，與第1激光光斑LS1的熱能強(qiáng)度分布對稱，只在相對于母玻璃基板的前進(jìn)方向的前端部，具有最大熱能強(qiáng)度，從具有最大熱能強(qiáng)度能級的部分起到后端部，以較小的熱能強(qiáng)度能級緩慢地減小。
第2激光光斑LS2的溫度也比可使母玻璃基板熔化的溫度低，并且在相對母玻璃基板高速運(yùn)動的同時，加熱母玻璃基板。
在母玻璃基板的表面被第1激光光斑LS1沿著劃痕預(yù)定線SL順次加熱以后，再將該加熱部分由冷卻點(diǎn)CA順次冷卻，然后再將該冷卻部分由第2激光光斑LS2順次加熱。
這時，第1激光光斑LS1只在相對于母玻璃基板表面的前進(jìn)方向的后端部，具有最大熱能強(qiáng)度，在母玻璃基板的表面被緩慢加熱以后，于該后端部被強(qiáng)烈加熱。而且，將被第1激光光斑LS1的后端部強(qiáng)烈加熱的部分，由冷卻點(diǎn)CA進(jìn)行冷卻。
這樣，通過第1激光光斑LS1后端部所具有的最大熱能強(qiáng)度加熱，而產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，若再由冷卻點(diǎn)CA進(jìn)行冷卻，則會產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。這時，第1激光光斑LS1后端部的熱能強(qiáng)度的絕對值較大，會產(chǎn)生較大的壓縮應(yīng)力，因此，與在冷卻點(diǎn)CP所產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力之間的應(yīng)力梯度也會增大。
這樣，通過使第1激光光斑LS1的后端部所具有的熱能強(qiáng)度絕對值增大，就可以縮短劃痕預(yù)定線SL的加熱時間，由此，可以提高第1激光光斑LS1和母玻璃基板的相對移動速度。結(jié)果，可以縮短第1激光光斑LS1和冷卻點(diǎn)CA之間的距離，由此還可以增大第1激光光斑LS1和冷卻點(diǎn)CP之間的應(yīng)力梯度。
由此，通過在第1激光光斑LS1和冷卻點(diǎn)CA之間產(chǎn)生較大的應(yīng)力梯度，就可以在母玻璃基板上，沿著劃痕預(yù)定線SL確實(shí)形成垂直方向的暗裂紋。而且，由于提高了第1激光光斑LS1和母玻璃基板的相對移動速度，就可以高效的形成暗裂紋。
這樣，若是沿著劃痕預(yù)定線SL形成垂直裂紋，則形成有暗裂紋的區(qū)域被第2激光光斑LS2再次加熱。由此，在由于冷卻點(diǎn)CA的冷卻而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的區(qū)域、和由于第2激光光斑LS2的加熱而產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的區(qū)域之間，產(chǎn)生應(yīng)力梯度，由于該應(yīng)力梯度，使得形成在母玻璃基板上的垂直裂紋沿著垂直方向進(jìn)一步加深。
這種情況下，由于冷卻點(diǎn)CA沿著劃痕預(yù)定線SL被較長的形成，因此被第1激光光斑LS1加熱的區(qū)域可以被充分冷卻。在被冷卻點(diǎn)CA冷卻的區(qū)域后方所形成的第2激光光斑LS2，只在靠近冷卻點(diǎn)CA的前端部具有最大熱能強(qiáng)度，因此，該前端部的熱能強(qiáng)度的絕對值增大，與冷卻點(diǎn)CA之間就會產(chǎn)生較大的應(yīng)力梯度。因此，沿著劃痕預(yù)定線SL所形成的垂直裂紋，向母玻璃基板的背面更進(jìn)一步的加深。
而且，第2激光光斑LS2只在前端部具有最大熱能強(qiáng)度，其后，就會被較小的熱能強(qiáng)度所加熱。因此，形成有垂直裂紋的周邊區(qū)域的組織由于被進(jìn)行了退火而產(chǎn)生變化，因此可以減緩殘留在母玻璃基板上的應(yīng)力。
圖2是表示本發(fā)明脆性基板材料的劃線裝置實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的劃線裝置用于，例如，將大尺寸的母玻璃基板分割成用于FPD的多個玻璃基板的劃線。如圖2所示，該劃線裝置具有滑動臺12，其可在水平的架臺11上沿預(yù)定的水平方向(Y方向)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。
滑動臺12被支撐于，在架臺11上面沿Y方向平行設(shè)置的一對導(dǎo)軌14、15上，且可在水平狀態(tài)下沿各導(dǎo)軌14、15滑動。兩導(dǎo)軌14、15的中間部上設(shè)有與各導(dǎo)軌14、15平行的滾珠絲杠13，并可在電動機(jī)(圖未示)的帶動下旋轉(zhuǎn)。滾珠絲杠13可正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)，且在該滾珠絲杠13上以螺合的狀態(tài)安裝有滾珠螺母16。滾珠螺母16以不能旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)被固定在滑動臺12上而與其成為一體，其可通過滾珠絲杠13的正轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)，沿滾珠絲杠13向兩個方向移動。由此，與滾珠螺母16固定成一體的滑動臺12可沿著各導(dǎo)軌14、15在Y方向上滑動。
在滑動臺12上水平設(shè)置有臺座19。臺座19被支撐在平行設(shè)置于滑動臺12上的一對導(dǎo)軌21上，且可進(jìn)行滑動。各導(dǎo)軌21被設(shè)置成沿著X方向，該X方向與作為滑動臺12的滑動方向的Y方向相垂直。而且，各導(dǎo)軌21之間的中央部設(shè)置有與各導(dǎo)軌21相平行的滾珠絲杠22，該滾珠絲杠22可通過電動機(jī)23的帶動正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)。
在滾珠絲杠22上以螺和狀態(tài)安裝有滾珠螺母24。滾珠螺母24被安裝在臺座19上而與之成為一體，且不能旋轉(zhuǎn)，通過滾珠絲杠22的正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)，可沿滾珠絲杠22向兩個方向移動。因此，臺座19可沿著各導(dǎo)軌21在X方向上滑動。
在臺座19上，設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)25，在該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)25上，水平設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺26，該旋轉(zhuǎn)臺26用來載置作為切割對象的母玻璃基板50。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)25可以使旋轉(zhuǎn)臺26圍繞沿垂直方向的中心軸旋轉(zhuǎn)，并可使其相對于標(biāo)準(zhǔn)位置呈任意旋轉(zhuǎn)角度θ那樣地旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)臺26上，母玻璃基板50通過例如吸盤被固定。
在旋轉(zhuǎn)臺26的上方，設(shè)置有支撐臺31，其與該旋轉(zhuǎn)臺26保持有適當(dāng)間隔。該支撐臺31被水平支撐在被設(shè)置成垂直狀態(tài)的第1光學(xué)支架33的下端部。第1光學(xué)支架33的上端部被安裝在設(shè)于架臺11上的安裝臺32的下面。在安裝臺32上，設(shè)有可振蕩發(fā)出第1激光束的第1激光振蕩裝置34，由第1激光振蕩裝置34所振蕩發(fā)出的激光束照射在固定于第1光學(xué)支架33內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)上。
第1激光振蕩裝置34所發(fā)出的激光束的熱能強(qiáng)度呈正態(tài)分布，通過在第1光學(xué)支架33內(nèi)所設(shè)置的光學(xué)系統(tǒng)，形成橢圓形的第1激光光斑LS1，其具有如圖1(b)所示那樣預(yù)定的熱能強(qiáng)度分布，并且其縱軸方向，在與裝載于旋轉(zhuǎn)臺26上的母玻璃基板50的X方向相平行的狀態(tài)下，被照射。
而且，在安裝臺32上，設(shè)有與第1激光振蕩裝置34相鄰，且可振蕩發(fā)出第2激光束的第2激光振蕩裝置41，且由該第2激光振蕩裝置41所振蕩發(fā)出的激光束，被照射在第2光學(xué)支架42內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)上，該第2光學(xué)支架42被設(shè)置于支撐臺31，且與第1光學(xué)支架33相鄰。由第2激光振蕩裝置41所發(fā)出的激光束的熱能強(qiáng)度成正態(tài)分布，通過設(shè)置在第2光學(xué)支架42內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)，形成有橢圓形的第2激光光斑LS2，其具有圖1(b)所示那樣預(yù)定的熱能強(qiáng)度分布，其縱軸方向在下述狀態(tài)下被照射，即，在沿著裝載于旋轉(zhuǎn)臺26上的母玻璃基板50的X方向，且與第1激光光斑LS1間隔有適當(dāng)?shù)木嚯x的狀態(tài)下。
在支撐臺31上的第1光學(xué)支架33與第2光學(xué)支架42之間，設(shè)有冷卻噴嘴37，其與裝載在旋轉(zhuǎn)臺26上的母玻璃基板50相面對。該冷卻噴嘴37可在由第1光學(xué)支架33射出的第1激光光斑LS1、和由第2光學(xué)支架42射出的第2激光光斑LS2之間，噴射冷卻液，并使其沿縱軸方向呈長方形。
此外，作為冷卻噴嘴37，也可以在能夠如上述那樣形成長方形地噴射冷卻液的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在X方向并排設(shè)置多個可小范圍噴射冷卻液的冷卻噴嘴。
而且，在支撐臺31上，相對于從第1光學(xué)支架33射出的第1激光光斑LS1的、在冷卻噴嘴37的另一側(cè)，設(shè)置有輪刀式切割器(ホイ一ルカツタ)35，且其與旋轉(zhuǎn)臺26上所裝載的母玻璃基板50相面對。輪刀式切割器35，被沿著由第1光學(xué)支架33射出的第1激光光斑LS1的縱軸方向而設(shè)置，且在旋轉(zhuǎn)臺26上所裝載的母玻璃基板50的側(cè)邊緣部，形成沿著劃痕預(yù)定線的方向的切入口。
而且，通過控制部來進(jìn)行滑動臺12及臺座19的定位、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)25的控制、第1激光振蕩裝置34和第2激光振蕩裝置41等的控制。
圖3是表示設(shè)于第1光學(xué)支架33內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)圖。由第1激光振蕩裝置34所振蕩發(fā)出的第1激光束，通過第1光學(xué)支架33內(nèi)所設(shè)置的反射鏡33a進(jìn)行全反射，照射到衍射光柵透鏡33b上。衍射光柵透鏡33b在下述狀態(tài)下設(shè)定其光柵距及光柵寬度，即，在所照射的激光束的熱能強(qiáng)度分布為圖1(b)所示的第1激光光斑LS1的熱能強(qiáng)度分布的狀態(tài)下，也就是說，該強(qiáng)度分布是沿縱軸方向逐漸變化，在一側(cè)的端部具有最大值。
而且，在第2光學(xué)支架42內(nèi)，也具有反射鏡，其可將由第2激光振蕩裝置41所發(fā)出的第2激光束進(jìn)行全反射；以及衍射光柵透鏡，其可將通過反射鏡而被反射的光進(jìn)行照射，通過衍射光柵透鏡，可以在下述狀態(tài)下設(shè)定光柵距及光柵寬度，即，在所照射的激光束的熱能強(qiáng)度分布為圖1(b)所示的第2激光光斑LS2的熱能強(qiáng)度分布的狀態(tài)下，也就是說，該強(qiáng)度分布是沿縱軸方向逐漸變化，在一側(cè)的端部具有最大值。
通過這樣的劃線裝置在母玻璃基板50的表面形成暗裂紋時，首先需要在控制部輸入母玻璃基板50的尺寸、劃痕預(yù)定線的位置等信息。
而且，母玻璃基板50被裝載在旋轉(zhuǎn)臺26上，并通過吸引裝置被固定。在這種狀態(tài)時，通過CCD攝像機(jī)38、39，對設(shè)于母玻璃基板50的對準(zhǔn)標(biāo)記(アライメントマ一ク)進(jìn)行攝像。被拍攝的對準(zhǔn)標(biāo)記由顯示器28、29進(jìn)行顯示，并在圖像處理裝置中處理對準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息。
若將旋轉(zhuǎn)臺26相對于支撐臺31進(jìn)行定位，則旋轉(zhuǎn)臺26沿著X方向被滑動，母玻璃基板50的側(cè)邊緣部上的劃痕預(yù)定線與輪刀式切割器35相面對。然后，使輪刀式切割器35下降，沿著母玻璃基板50的劃痕預(yù)定線的端部形成切入口。
然后，在將旋轉(zhuǎn)臺26沿著劃痕預(yù)定線在X方向滑動的同時，從第1激光振蕩裝置34以及第2激光振蕩裝置41分別發(fā)射第1激光束和第2激光束，而且將冷卻液和壓縮空氣一起從冷卻噴嘴37進(jìn)行噴射，形成其長邊沿著劃痕預(yù)定線的長方形冷卻點(diǎn)CA。
通過從第1激光振蕩裝置34發(fā)出的激光束，沿著母玻璃基板50的掃描方向，在母玻璃基板50上，形成其長徑沿著X周方向的橢圓形第1激光光斑LS1。而且，在該激光光斑LS1的后方，形成沿著劃痕預(yù)定線噴射冷卻液的冷卻點(diǎn)CA。此外，通過由第2激光振蕩裝置41發(fā)射的激光束，在母玻璃基板50上的冷卻點(diǎn)CA的后方，形成有其長徑沿X軸方向的橢圓形第2激光光斑LS2。
這種情況下，母玻璃基板50表面所形成的第1激光光斑LS1，只在靠近被噴射冷卻液的冷卻點(diǎn)CA的后端部具有最大熱能強(qiáng)度，因此，在其后端部，母玻璃基板50可以被充分加熱。而且，如上所述，由于該激光光斑LS1的端部的加熱、與冷卻點(diǎn)CA的冷卻所形成的應(yīng)力梯度，在母玻璃基板50上形成暗裂紋。而且，第2激光光斑LS2，也只在靠近被噴射冷卻液的冷卻點(diǎn)CA的前端部具有最大熱能強(qiáng)度，因此，在其前端部，母玻璃基板50可以被充分加熱，從而可以使已經(jīng)形成的暗裂紋向母玻璃基板50的背面進(jìn)一步加深。
將暗裂紋形成在母玻璃基板50上后，把該母玻璃基板50提供至下一分割工序，則通過在暗裂紋寬度方向的彎矩作用對母玻璃基板施加力。因此，母玻璃基板50從設(shè)于其端部的切入口，沿著暗裂紋被分割。
雖然在上述說明中說明的是，第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的熱能強(qiáng)度分布如圖1所示的實(shí)例，也可以使被第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2加熱的脆性材料基板的溫度分布，與圖1的第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的熱能強(qiáng)度分布相同。
而且，將第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的熱能強(qiáng)度分布為圖1所示的狀態(tài)，最好使被第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2加熱的加熱區(qū)域的溫度分布，與第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的熱能強(qiáng)度分布相同。
在上述實(shí)施方式中，雖然說明的是使用作為脆性材料基板一例的液晶顯示板的母玻璃基板，但在粘合玻璃基板、單層玻璃基板、半導(dǎo)體晶片、陶瓷等的劃線加工中可產(chǎn)生同樣效果。
產(chǎn)業(yè)上的實(shí)用性本發(fā)明的脆性材料基板的劃線方法及裝置，如上所述，使在母玻璃基板等的脆性材料基板表面所形成的激光光斑，只在靠近冷卻點(diǎn)的端部具有最大熱能強(qiáng)度，因此可在與冷卻點(diǎn)之間形成較大應(yīng)力梯度，由此可充分且高效地形成暗裂紋。
權(quán)利要求
1.脆性材料基板的劃線方法，是沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線，連續(xù)照射激光束并使其移動，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的激光光斑，且通過沿著劃痕預(yù)定線、并追隨著該激光光斑使該激光光斑附近的區(qū)域連續(xù)冷卻，而形成沿著劃痕預(yù)定線的裂紋，其特征在于，上述激光光斑，只在靠近被冷卻的區(qū)域一側(cè)的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，上述冷卻區(qū)域沿著上述劃痕預(yù)定線而伸長。
3.如權(quán)利要求1所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，相對于上述冷卻區(qū)域、與上述激光光斑相反一側(cè)的、靠近上述冷卻區(qū)域的區(qū)域，是作為沿著上述劃痕預(yù)定線、且追隨著上述冷卻區(qū)域而被連續(xù)加熱的第2加熱區(qū)域而增加的。
4.如權(quán)利要求3所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，上述第2加熱區(qū)域，通過由激光束形成的激光光斑而被加熱。
5.如權(quán)利要求4所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，上述第2加熱區(qū)域的激光光斑，在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
6.如權(quán)利要求所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，上述第2加熱區(qū)域的激光光斑，是將該脆性材料基板進(jìn)行退火處理。
7.脆性材料基板的劃線方法，是沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線，連續(xù)照射激光束并使其移動，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的激光光斑，通過跟隨該激光光斑、并沿著劃痕預(yù)定線接近該激光光斑的區(qū)域連續(xù)冷卻，而形成沿著劃痕預(yù)定線的裂紋，其特征在于，被上述激光光斑加熱的脆性材料基板的溫度分布為，只在靠近冷卻區(qū)域一側(cè)的端部具有最高溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，上述冷卻區(qū)域沿著上述劃痕預(yù)定線而伸長。
9.如權(quán)利要求7所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，相對于上述冷卻區(qū)域、與上述激光光斑相反一側(cè)的、靠近上述冷卻區(qū)域的區(qū)域，是作為沿著上述劃痕預(yù)定線并跟隨上述冷卻區(qū)域被連續(xù)加熱的第2加熱區(qū)域而添加的。
10.如權(quán)利要求9所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，上述第2加熱區(qū)域，在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最高溫度。
11.如權(quán)利要求10所述的脆性材料基板的劃線方法，其特征在于，上述第2加熱區(qū)域的激光光斑，在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
12.脆性材料基板的劃線裝置，其可沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線形成裂紋，其特征在于，具有連續(xù)照射激光束的機(jī)構(gòu)，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的激光光斑；以及冷卻機(jī)構(gòu)，其可使被上述激光光斑所加熱的區(qū)域附近的區(qū)域，沿著劃痕預(yù)定線被連續(xù)冷卻，上述激光光斑只在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
13.脆性材料基板的劃線裝置，其可沿著位于脆性材料基板表面的劃痕預(yù)定線而形成裂紋，其特征在于，具有連續(xù)照射激光束的機(jī)構(gòu)，以便形成具有比上述脆性材料基板軟化點(diǎn)低的溫度的第1激光光斑和第2激光光斑；以及冷卻機(jī)構(gòu)，其可沿著劃痕預(yù)定線，連續(xù)冷卻被上述第1激光光斑加熱的區(qū)域附近的區(qū)域，上述第1激光光斑和第2激光光斑只在靠近被冷卻的區(qū)域的端部具有最大熱能強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種脆性材料基板的劃線方法及其裝置。將從激光振蕩裝置(34)發(fā)射的激光束，沿著在母玻璃基板(50)表面所設(shè)置的劃痕預(yù)定線進(jìn)行照射。由此，在母玻璃基板(50)上形成激光光斑。并向靠近激光光斑處從冷卻噴嘴(37)噴射冷卻液。激光光斑只在靠近被噴射冷卻液的區(qū)域附近的端部具有最大熱能強(qiáng)度，因此，與被噴射冷卻液的區(qū)域之間形成較大的應(yīng)力梯度。由此，在母玻璃基板(50)上可充分形成沿著垂直方向的裂紋。因此，對于母玻璃基板可以充分且高效地形成劃線。
文檔編號B23K26/14GK1541155SQ0281570
公開日2004年10月27日 申請日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者若山治雄 申請人:三星寶石工業(yè)株式會社