TW202306684A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

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関本祐介
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Abstract

本發明的雷射加工裝置具備：支承部，其支承包含玻璃基板的對象物；光源，其射出雷射光；第1光學部，其將像散賦予雷射光；第2光學部，其在與雷射光的光軸垂直的第1方向上將雷射光聚光於第1區域，並且在與光軸及第1方向垂直的第2方向上將雷射光聚光於第1區域的下游側的第2區域；移動部，其使第2光學部相對於支承部相對地移動；攝像部，其取得改質區域的圖像；控制部，其以將複數個像散中的各個賦予雷射光的方式控制第1光學部，以在玻璃基板第1區域沿著第2方向相對地移動的方式控制移動部，並且將改質區域的圖像與複數個像散中的各個相關聯地輸出。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法
本發明係關於雷射加工裝置及雷射加工方法。
藉由向對象物照射雷射光而在對象物形成改質區域的雷射加工裝置(例如，參照日本特開2011-051011號公報)為眾所皆知。這樣的雷射加工裝置，有具備：支承對象物的支承部、射出雷射光的光源、調變從光源射出的雷射光的空間光調變器、以及將由空間光調變器調變的雷射光聚光的聚光部的情況。
在如上前述的雷射加工裝置中，有時藉由對包含玻璃基板的對象物沿著複數條線中的各個照射雷射光，從而在玻璃基板沿著複數條線中的各個形成改質區域。在這樣的情況下，對於藉由沿著複數條線中的各個切斷包含玻璃基板的對象物而獲得的複數個晶片(chip)，確保足夠的抗彎強度是重要的。但是，即使是可對某雷射加工裝置確保足夠的抗彎強度的雷射加工條件，如果該雷射加工條件應用於與該雷射加工裝置相同規格的其他雷射加工裝置，有時也不能確保足夠的抗彎強度。
本發明的目的在於，提供一種雷射加工裝置及雷射加工方法，其能夠對於藉由切斷包含玻璃基板的對象物而得獲得的複數個晶片確保足夠的抗彎強度。
本發明的一態樣的雷射加工裝置是藉由向包含玻璃基板的對象物照射雷射光而在玻璃基板形成改質區域的雷射加工裝置，其具備：支承部，其支承對象物；光源，其射出雷射光；第1光學部，其將像散賦予從光源射出的雷射光；第2光學部，其將被第1光學部賦予了像散的雷射光在與雷射光的光軸垂直的第1方向上聚光於第1區域，並且在與光軸及第1方向垂直的第2方向上聚光於雷射光的行進方向上的第1區域的下游側的第2區域；移動部，其使第2光學部相對於支承部相對地移動；攝像部，其取得改質區域的圖像；以及控制部，其以作為像散將互不相同的複數個像散中的各個賦予雷射光的方式控制第1光學部，以在玻璃基板第1區域沿著第2方向相對地移動的方式控制移動部，並且將由攝像部所取得的改質區域的圖像與複數個像散中的各個相關聯地輸出。
本發明的一態樣的雷射加工方法是藉由向包含玻璃基板的對象物照射雷射光而在玻璃基板形成改質區域的雷射加工方法，其具備：第1步驟，將互不相同的複數個像散中的各個依次賦予雷射光，取得改質區域的圖像，改質區域藉由被賦予了複數個像散中的各個的雷射光的照射而形成於玻璃基板；以及第2步驟，將改質區域的圖像與複數個像散中的各個相關聯，在第1步驟中，將被賦予了複數個像散中的各個的雷射光在與雷射光的光軸垂直的第1方向上聚光於第1區域，在與光軸及第1方向垂直的第2方向上聚光於雷射光的行進方向上的第1區域的下游側的第2區域，並且在玻璃基板使第1區域沿著第2方向相對地移動。
以下，參照附圖對本發明的實施形態詳細地進行說明。此外，在各圖中，對相同或相當的部分標注相同符號，並省略重複的說明。 [雷射加工裝置的結構]
如圖1所示，雷射加工裝置1具備：支承部2、光源3、光軸調整部4、空間光調變器(第1光學部)5、聚光部(第2光學部)6、移動部7、可見攝像部(攝像部)8、紅外攝像部9、以及控制部10。雷射加工裝置1是藉由向對象物11照射雷射光L而在對象物11形成改質區域12的裝置。在以下的說明中，將相互正交的三個方向分別稱為X方向、Y方向及Z方向。在本實施形態中，X方向是第1水準方向，Y方向是與第1水準方向垂直的第2水準方向，Z方向是鉛垂方向。
支承部2支承對象物11。作為一例，支承部2藉由吸附黏貼於對象物11的膜(圖示省略)，以對象物11的表面11a與Z方向正交的方式支承對象物11。支承部2能夠沿著X方向及Y方向中的各個方向移動，並且能夠以與Z方向平行的軸線為中心線旋轉。
光源3射出雷射光L。作為一例，光源3藉由脈衝振盪方式射出雷射光L。雷射光L相對於對象物11具有穿透性。
光軸調整部4調整從光源3射出的雷射光L的光軸。在本實施形態中，光軸調整部4將從光源3射出的雷射光L的行進方向變更為沿著Z方向並且調整雷射光L的光軸。光軸調整部4例如由能夠調整位置及角度的複數個反射鏡構成。
空間光調變器5配置於框體H內。空間光調變器5調變從光源3射出的雷射光L。在本實施形態中，從光軸調整部4沿著Z方向而向下側行進的雷射光L入射於框體H內，入射於框體H內的雷射光L被鏡M1以相對於Y方向成角度的方式水準地反射，被鏡M1反射的雷射光L入射於空間光調變器5。空間光調變器5將這樣入射的雷射光L沿著Y方向水準地反射並且進行調變。
聚光部6安裝於框體H的底壁。聚光部6將由空間光調變器5調變的雷射光L聚光於由支承部2支承的對象物11。在本實施形態中，由空間光調變器5沿著Y方向水準地反射的雷射光L被分色鏡M2沿著Z方向向下側反射，被分色鏡M2反射的雷射光L入射於聚光部6。聚光部6將這樣入射的雷射光L沿著Z方向從表面11a側聚光於對象物11。在本實施形態中，聚光部6藉由聚光透鏡單元61經由驅動機構62安裝於框體H的底壁而構成。聚光透鏡單元61具有將平行光聚光於光軸上的一點的功能。驅動機構62例如藉由壓電元件的驅動力使聚光透鏡單元61沿著Z方向移動。
此外，在框體H內，在空間光調變器5和聚光部6之間配置有成像光學系統(圖示省略)。成像光學系統構成空間光調變器5的反射面和聚光部6的入射瞳面處於成像關係的兩側遠心光學系統。藉此，在空間光調變器5的反射面的雷射光L的像(由空間光調變器5調變的雷射光L的像)被相似地轉像(成像)到聚光部6的入射瞳面。
一對測距感測器S1、S2以在X方向上位於聚光透鏡單元61的兩側的方式安裝於框體H的底壁。各測距感測器S1、S2藉由對對象物11的表面11a射出測距用的光(例如雷射光)並檢測由表面11a反射的測距用的光，來取得表面11a的位移資料。
移動部7使聚光部6相對於支承部2相對地移動。移動部7是藉由使框體H及支承部2中的至少一方移動而使聚光部6相對於支承部2相對地移動的移動機構(包含致動器、電動機等驅動源)。在本實施形態中，移動部7使支承部2沿著X方向及Y方向中的各個方向移動，使支承部2以與Z方向平行的軸線為中心線旋轉，並且使框體H沿著Z方向移動。
可見攝像部8配置於框體H內。可見攝像部8射出可見光V，取得由可見光V形成的對象物11的像作為圖像。在本實施形態中，從可見攝像部8射出的可見光V經由分色鏡M2及聚光部6照射於對象物11的表面11a，由表面11a反射的可見光V經由聚光部6及分色鏡M2由可見攝像部8檢測。
紅外攝像部9安裝於框體H的側壁。紅外攝像部9射出紅外光，取得由紅外光形成的對象物11的像作為圖像。在本實施形態中，框體H及紅外攝像部9能夠沿著Z方向一體地移動。
控制部10控制雷射加工裝置1的各部的動作。控制部10具有：處理部101、儲存部102、以及介面部(顯示部、輸入接受部)103。處理部101構成為包含處理器、記憶體(memory)、儲存裝置(storage)及通訊設備等的電腦裝置。在處理部101，處理器執行被讀入到記憶體等中的軟體(程式)，控制記憶體及儲存裝置中的資料的讀出及寫入、以及由通訊設備進行的通訊。儲存部102是例如硬碟等，儲存各種資料。介面部103向操作員顯示各種資料，從操作員接受各種資料的輸入。在本實施形態中，介面部103構成GUI(Graphical User Interface)。
在如以上構成的雷射加工裝置1中，如果雷射光L聚光於對象物11的內部，則在與雷射光L的聚光點C對應的部分雷射光L被吸收，在對象物11的內部形成改質區域12。改質區域12是密度、折射率、機械強度、其他物理的特性與周圍的非改質區域不同的區域。作為改質區域12，例如存在：熔融處理區域、裂痕(crack)區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等。改質區域12具有龜裂容易從改質區域12向雷射光L的入射側及其相反側延伸的特性。這樣的改質區域12的特性用於對象物11的切斷。
作為一例，對沿著用於切斷對象物11的線15在對象物11的內部形成改質區域12的情況下的雷射加工裝置1的動作進行說明。
首先，雷射加工裝置1以設定於對象物11的線15與X方向平行的方式，使支承部2以與Z方向平行的軸線為中心線旋轉。接著，雷射加工裝置1依據由紅外攝像部9取得的圖像(例如，對象物11所具有的功能元件層的像)，以在從Z方向觀察的情況下雷射光L的聚光點C位於線15上的方式，使支承部2沿著X方向及Y方向中的各個方向移動。
接著，雷射加工裝置1依據由可見攝像部8取得的圖像(例如，對象物11的表面11a的像)，以雷射光L的聚光點C位於表面11a上的方式，使框體H(即，聚光部6)沿著Z方向移動。接著，雷射加工裝置1以該位置為基準，以雷射光L的聚光點C位於距表面11a規定深度處的方式，使框體H(即，聚光部6)沿著Z方向移動。
接著，雷射加工裝置1，以從光源3射出雷射光L，並且雷射光L的聚光點C沿著線15相對地移動的方式，使支承部2沿著X方向移動。此時，雷射加工裝置1依據由一對測距感測器S1、S2中位於前側(相對於對象物11的雷射光L的相對移動方向上的前側)的測距感測器取得的表面11a的位移資料，以雷射光L的聚光點C位於距表面11a規定深度處的方式，使聚光部6的驅動機構62動作。
如上，沿著線15且在距對象物11的表面11a恒定深度處，形成一列改質區域12。如果藉由脈衝振盪方式從光源3射出雷射光L，則複數個改質點12s形成為沿著X方向排列成一列。一個改質點12s藉由1脈衝的雷射光L的照射而形成。一列改質區域12是排列成一列的複數個改質點12s的集合。相鄰的改質點12s根據雷射光L的脈衝間距(相對於對象物11的聚光點C的相對移動速度除以雷射光L的重複頻率所得的值)，有時彼此相連，也有時彼此分離。 [空間光調變器的結構]
本實施形態的空間光調變器5是反射型液晶(LCOS: Liquid Crystal on Silicon)的空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)。如圖2所示，空間光調變器5藉由在半導體基板51上依次層疊驅動電路層52、畫素電極層53、反射膜54、定向膜55、液晶層56、定向膜57、透明導電膜58及透明基板59而構成。
半導體基板51例如是矽基板。驅動電路層52在半導體基板51上構成主動矩陣(active matrix)電路。畫素電極層53包含沿著半導體基板51的表面排列成矩陣狀的複數個畫素電極53a。各畫素電極53a例如由鋁等金屬材料形成。藉由驅動電路層52向各畫素電極53a施加電壓。
反射膜54例如是電介質多層膜。定向膜55設置於液晶層56的反射膜54側的表面，定向膜57設置於液晶層56的與反射膜54為相反側的表面。各定向膜55、57例如由聚醯亞胺等高分子材料形成，在各定向膜55、57的與液晶層56的接觸面例如實施摩擦(rubbing)處理。定向膜55、57使液晶層56中包含的液晶分子56a沿一定方向排列。
透明導電膜58設置於透明基板59的定向膜57側的表面，隔著液晶層56等面向畫素電極層53。透明基板59例如是玻璃基板。透明導電膜58例如由ITO等光穿透性且導電性材料形成。透明基板59及透明導電膜58使雷射光L透過。
在如以上這樣構成的空間光調變器5中，如果將顯示調變圖案的信號從控制部10輸入驅動電路層52，則與該信號對應的電壓施加於各畫素電極53a，在各畫素電極53a和透明導電膜58之間形成電場。如果形成該電場，則在液晶層56，對每個與各畫素電極53a對應的區域液晶分子216a的排列方向變化，對每個與各畫素電極53a對應的區域折射率變化。該狀態是在液晶層56顯示有調變圖案的狀態。
在液晶層56顯示有調變圖案的狀態下，如果雷射光L從外部經由透明基板59及透明導電膜58入射於液晶層56，由反射膜54反射，並從液晶層56經由透明導電膜58及透明基板59射出到外部，則根據在液晶層56顯示的調變圖案，調變雷射光L。這樣，根據空間光調變器5，能夠藉由適當地設定在液晶層56顯示的調變圖案，來進行雷射光L的調變(例如，雷射光L的強度、振幅、相位、偏振等的調變)。 [對象物的結構]
如圖3所示，本實施形態的對象物11是玻璃基板20。作為一例，玻璃基板20由合成石英玻璃、無堿玻璃、硼矽酸鹽玻璃等形成為矩形板狀。此外，本實施形態的對象物11除了玻璃基板20之外，還可以具備其他層(例如，形成於玻璃基板20的至少一個主面的膜等)。
在玻璃基板20，沿著複數條線15中的各個照射雷射光L。藉此，在玻璃基板20沿著複數條線15中的各個形成有改質區域12。在本實施形態中，改質區域12以改質區域12的整體位於玻璃基板20的內部的方式，形成於玻璃基板20。此外，改質區域12也可以以改質區域12的一部分露出於外部的方式，形成於玻璃基板20。
形成有改質區域12的玻璃基板20，藉由龜裂從改質區域12向雷射光L的入射側及其相反側延伸，來沿著複數條線15中的各個切斷成複數個晶片。在本實施形態中，在從玻璃基板20的厚度方向觀察的情況下，複數條線15設定成格子狀。各線15是藉由雷射加工裝置1設定於玻璃基板20的虛擬線。此外，各線15也可以是實際上引至玻璃基板20的線。 [控制部的功能]
如圖4所示，控制部10將顯示像散圖案AS的信號輸入空間光調變器5。藉此，在空間光調變器5的液晶層56顯示有像散圖案AS，對入射於聚光部6的雷射光L賦予像散。在本實施形態中，雷射光L藉由超短脈衝雷射光的突發脈衝(burst plus)從光源3振盪。
如果被空間光調變器5賦予了像散的雷射光L入射於聚光部6，則如圖5所示，雷射光L被聚光透鏡單元61在Y方向(與雷射光L的光軸垂直的第1方向)上聚光於第1區域R1，在X方向(與雷射光L的光軸及第1方向垂直的第2方向)上聚光於第2區域R2。第2區域R2位於雷射光L的行進方向上的第1區域R1的下游側。此外，在圖5中，省略配置於空間光調變器5和聚光部6之間的光學部件的圖示。
在該狀態下，控制部10以在玻璃基板20第1區域R1沿著X方向相對地移動的方式控制移動部7。藉此，沿著X方向在玻璃基板20形成改質區域12。接著，控制部10以取得形成於玻璃基板20的改質區域12的圖像的方式，控制可見攝像部8。
將以上作為前提，控制部10在雷射加工條件確定模式下如以下那樣發揮功能。雷射加工條件確定模式是，確定在將玻璃基板20切斷成複數個晶片時用於形成優選的改質區域12的雷射加工條件的模式。此外，在雷射加工條件確定模式下實施的雷射加工方法相當於本實施形態的雷射加工方法。
首先，控制部10，以將互不相同的複數個像散中的各個依次賦予雷射光L的方式來控制空間光調變器5，並且以取得改質區域12的圖像的方式來控制可見攝像部8(第1步驟)，改質區域12藉由被賦予了複數個像散中的各個的雷射光L的照射而形成於玻璃基板20。在將複數個像散中的各個賦予雷射光L的各個狀態下，控制部10以在玻璃基板20第1區域R1沿著X方向相對地移動的方式控制移動部7。藉此，與像散對應的改質區域12形成於玻璃基板20。
在第1步驟中，控制部10將顯示與複數個像散中的各個對應的複數個像散圖案AS中的各個的信號輸入空間光調變器5。如圖6所示，複數個像散圖案AS中的各個是，使X方向(圖6中為左右方向)上的第1區域R1的寬度除以Y方向(圖6中為上下方向)上的第1區域R1的寬度所得的值(以下，稱為“橢圓率”)互不相同的像散圖案。第1區域R1的橢圓率為1的情況是像散圖案AS未輸入空間光調變器5的情況，即，未將像散賦予雷射光L的情況。在圖6中，橢圓率為1情況的第1區域R1的直徑例如為1μm程度。此外，被賦予了像散的雷射光L的第1區域R1的形狀不限於完全的橢圓形狀，例如，也可以是扁平圓形狀、長圓形狀等。
在第1步驟之後，控制部10將由可見攝像部8取得的改質區域12的圖像與複數個像散中的各個相關聯(換言之，相對應)(第2步驟)，在第2步驟之後，控制部10將關聯有改質區域12的圖像的複數個像散中的任一個設定為雷射加工條件(第3步驟)。在本實施形態中，如圖7所示，介面部103將由可見攝像部8取得的改質區域12的圖像(從玻璃基板20的厚度方向觀察情況下的改質區域12的圖像)與複數個像散(圖7中為橢圓率)中的各個相關聯地顯示，並且接受複數個像散(圖7中為橢圓率)中的任一個的輸入作為雷射加工條件。
在圖7所示的一例中，第1區域R1的橢圓率越大(換言之，賦予雷射光L的像散越強)，從改質區域12延伸的龜裂的方向越表現出沿著X方向(圖7中為左右方向)的趨勢。在圖7所示的一例中，黑色的點狀的區域相當於改質點，從改質點延伸的黑色的線狀的區域相當於龜裂。如果從改質區域12延伸的龜裂的方向沿著X方向(即，如果龜裂的方向沿著線15延伸的方向)，則對於藉由切斷玻璃基板20而獲得的複數個晶片，容易確保足夠的抗彎強度。藉此，操作員選擇龜裂的方向為沿著X方向的改質區域12的圖像，將與該圖像相關聯的像散(圖7中為橢圓率)作為雷射加工條件輸入控制部10。此外，抗彎強度是指，藉由抗彎強度測量試驗獲得的破壞應力(晶片破壞時的應力)。抗彎強度測量試驗是指，在平行排列的兩根第1圓柱上配置晶片，在該狀態下，使用以比兩根第1圓柱窄的間隔平行排列的兩根第2圓柱對晶片向下施加外力，測量晶片破壞時的應力的試驗(四點彎曲試驗)。 [作用及效果]
在雷射加工裝置1及在雷射加工裝置1實施的雷射加工方法中，將互不相同的複數個像散中的各個依次賦予雷射光L，藉由該雷射光L的照射而形成於玻璃基板20的改質區域12的圖像與複數個像散中的各個相關聯地輸出。在此，如果使在Y方向上聚光的雷射光L的第1區域R1在玻璃基板20沿著X方向相對地移動，則存在從改質區域12延伸的龜裂的方向穩定化的趨勢。另外，如果從改質區域12延伸的龜裂的方向沿著X方向，則對於藉由切斷玻璃基板20而獲得的複數個晶片容易確保足夠的抗彎強度。因此，藉由將與龜裂的方向為沿著X方向的改質區域12的圖像相關聯的像散賦予雷射光L，能夠實現可穩定地確保足夠的抗彎強度的雷射加工條件。藉此，雷射加工裝置1及在雷射加工裝置1實施的雷射加工方法對藉由切斷玻璃基板20而獲得的複數個晶片能夠確保足夠的抗彎強度。此外，將改質區域12的圖像與複數個像散中的各個相關聯地輸出，不限於在介面部103顯示它們，還包含將它們儲存於記憶體等儲存裝置。
在雷射加工裝置1中，控制部10將顯示與複數個像散中的各個對應的複數個像散圖案AS中的各個的信號輸入空間光調變器5。藉此，能夠將互不相同的複數個像散中的各個容易且確實地賦予雷射光L。
在雷射加工裝置1中，複數個像散圖案AS中的各個是，使X方向上的第1區域R1的寬度除以Y方向上的第1區域R1的寬度所得的值互不相同的像散圖案。藉此，能夠將互不相同的複數個像散中的各個容易且確實地賦予雷射光L。
在雷射加工裝置1中，控制部10具有：將由可見攝像部8取得的改質區域12的圖像與複數個像散中的各個相關聯地顯示的介面部103。藉此，操作員能夠客觀地識別像散和改質區域12的關係。
在雷射加工裝置1中，控制部10具有：接受複數個像散中的任一個的輸入作為雷射加工條件的介面部103。藉此，操作員能夠將適當的像散設定為雷射加工條件。 [實驗結果]
圖8(a)是藉由未被賦予像散的雷射光的照射而形成於由無堿玻璃構成的厚度500μm的玻璃基板的改質區域的圖像(從玻璃基板的厚度方向觀察情況下的改質區域的圖像)。圖8(b)是藉由被賦予了橢圓率1.61的像散的雷射光的照射而形成於由無堿玻璃構成的厚度500μm的玻璃基板的改質區域的圖像(從玻璃基板的厚度方向觀察情況下的改質區域的圖像)。在圖8(a)和圖8(b)中，除了是否對雷射光賦予了像散之外，將雷射加工條件如下設為相同。從圖8(a)及(b)的結果可知，如果被賦予了像散的雷射光在Y方向(圖8中為上下方向)上聚光於第1區域，並且該第1區域在玻璃基板沿著X方向(圖8中為左右方向)相對地移動，則從改質區域延伸的龜裂的方向穩定在沿著X方向的狀態。此外，雷射加工條件如下。 雷射光的波長：1028nm 雷射光的脈寬：300fs 雷射光的重複頻率：50kHz 相對於玻璃基板的雷射光的相對移動速度：500mm/s 雷射光的能量：2μJ 從玻璃基板的雷射光入射面到改質區域的距離：80μm
圖9(a)是顯示在藉由未被賦予像散的雷射光的照射而在由氟磷酸鹽玻璃構成的厚度200μm的玻璃基板形成改質區域的情況下獲得的複數個晶片的抗彎強度的圖。圖9(b)是顯示藉由被賦予了橢圓率1.61的像散的雷射光的照射而在由氟磷酸鹽玻璃構成的厚度200μm的玻璃基板形成改質區域的情況下獲得的複數個晶片的抗彎強度的圖。在圖9(a)和圖9(b)中，除去是否對雷射光賦予了像散之外，將雷射加工條件如下設為相同，從厚度方向觀察的情況下的晶片尺寸也以5mm×7mm而設為相同。在圖9(a)及(b)中，“入射面按壓”顯示使負載從入射有雷射光側的晶片的表面(入射面)側作用於晶片，“背面按壓”顯示使負載從晶片的背面(與入射面為相反側的表面)側作用於晶片。從圖9(a)及(b)的結果可知，在藉由未被賦予像散的雷射光的照射而在玻璃基板形成改質區域的情況下，顯示抗彎強度的破壞應力不一致，與此相對，在藉由被賦予了像散的雷射光的照射而在玻璃基板形成改質區域的情況下，顯示抗彎強度的破壞應力穩定在高值。此外，雷射加工條件如下。 雷射光的波長：1028nm 雷射光的脈寬：300fs 雷射光的重複頻率：50kHz 相對於玻璃基板的雷射光的相對移動速度：400mm/s 雷射光的能量：7μJ 從玻璃基板的雷射光入射面到改質區域的距離：100μm
圖10是顯示每個聚光透鏡單元的像散和改質區域的圖像(從玻璃基板的厚度方向觀察時的改質區域的圖像)的關係的圖。由圖10的結果可知，對於藉由未被賦予像散的雷射光的照射(橢圓率為1的雷射光的照射)而形成於玻璃基板的改質區域，從改質區域延伸的龜裂的方向根據聚光透鏡單元而不一致，與此相對，對於藉由被賦予了橢圓率1.03～1.08的像散的雷射光的照射而形成於玻璃基板的改質區域，橢圓率越接近1.08，從改質區域延伸的龜裂的方向越穩定在沿著X方向(圖10中的左右方向)的狀態。
圖11是顯示每個雷射加工裝置的像散和改質區域的圖像(從玻璃基板的厚度方向觀察的情況下的改質區域的圖像)的關係的圖。從圖11的結果可知，對於藉由未被賦予像散的雷射光的照射(橢圓率為1的雷射光的照射)而形成於玻璃基板的改質區域，從改質區域延伸的龜裂的方向根據雷射加工裝置而不一致，與此相對，對於藉由被賦予了橢圓率1.08～1.6的像散的雷射光的照射而形成於玻璃基板的改質區域，橢圓率越接近1.6，從改質區域延伸的龜裂的方向越穩定在沿著X方向(圖11中的左右方向)的狀態。
圖12是顯示每個玻璃材料的像散和改質區域的圖像(從玻璃基板的厚度方向觀察情況下的改質區域的圖像)的關係的圖。由圖12的結果可知，對於藉由未被賦予像散的雷射光的照射(橢圓率為1的雷射光的照射)而形成於玻璃基板的改質區域，無論是哪種玻璃材料，從改質區域延伸的龜裂的方向均不一致，與此相對，對於藉由被賦予了橢圓率1.04～1.6的像散的雷射光的照射而形成於玻璃基板的改質區域，橢圓率越接近1.6，從改質區域延伸的龜裂的方向越穩定在沿著X方向(圖12中為左右方向)的狀態。 [變形例]
本發明不限於上述實施形態。例如，對從光源3射出的雷射光L賦予像散的第1光學部不限於空間光調變器5。作為一例，第1光學部也可以是包含能夠沿著光軸方向移動的柱面透鏡的光學系統。但是，僅藉由在空間光調變器5顯示狹縫圖案、或者配置機械狹縫來將與光軸垂直的雷射光L的截面形狀在聚光區域設為長條狀，難以使從改質區域12延伸的龜裂的方向穩定化。
將改質區域12的圖像與複數個像散中的各個相關聯地顯示的顯示部不限於介面部103，也可以是與控制部10分開設置的顯示器等。接受複數個像散中的任一個的輸入作為雷射加工條件的輸入接受部不限於介面部103，也可以是與控制部10分開設置的滑鼠、鍵盤等。
在上述實施形態中，X方向是第1水準方向，Y方向是與第1水準方向垂直的第2水準方向，Z方向是鉛垂方向，但X方向、Y方向及Z方向中的各個不限於這些中的各方向。例如，Z方向也可以是與鉛垂方向交叉的方向。
本發明的一態樣的雷射加工裝置是藉由對包含玻璃基板的對象物照射雷射光而在玻璃基板形成改質區域的雷射加工裝置，並且具備：支承部，其支承對象物；光源，其射出雷射光；第1光學部，其將像散賦予從光源射出的雷射光；第2光學部，其將被第1光學部賦予了像散的雷射光在與雷射光的光軸垂直的第1方向上聚光於第1區域，並且在與光軸及第1方向垂直的第2方向上聚光於雷射光的行進方向上的第1區域的下游側的第2區域；移動部，其使第2光學部相對於支承部相對地移動；攝像部，其取得改質區域的圖像；以及控制部，其以作為像散將互不相同的複數個像散中的各個賦予雷射光的方式控制第1光學部，以在玻璃基板第1區域沿著第2方向相對地移動的方式控制移動部，並且將由攝像部所取得的改質區域的圖像與複數個像散中的各個相關聯地輸出。
在該雷射加工裝置中，將互不相同的複數個像散中的各個依次賦予雷射光，藉由該雷射光的照射而形成於玻璃基板的改質區域的圖像與複數個像散中的各個相關聯地輸出。在此，如果使在第1方向上聚光的雷射光的第1區域在玻璃基板沿著第2方向相對地移動，則從改質區域延伸的龜裂的方向存在穩定化的趨勢。另外，如果從改質區域延伸的龜裂的方向為沿著第2方向，則對於藉由切斷對象物而獲得的複數個晶片容易確保足夠的抗彎強度。因此，藉由將與龜裂的方向為沿著第2方向的改質區域的圖像相關聯的像散賦予雷射光，能夠實現可穩定地確保足夠的抗彎強度的雷射加工條件。藉此，該雷射加工裝置能夠對於藉由切斷包含玻璃基板的對象物而獲得的複數個晶片確保足夠的抗彎強度。
在本發明的一態樣的雷射加工裝置中，亦可為第1光學部是空間光調變器，控制部將顯示與複數個像散中的各個對應的複數個像散圖案中的各個的信號輸入空間光調變器。藉此，能夠地將互不相同的複數個像散中的各個容易且可靠賦予雷射光。
在本發明的一態樣的雷射加工裝置中，亦可為複數個像散圖案分別是使第2方向上的第1區域的寬度除以第1方向上的第1區域的寬度所得的值互不相同的像散圖案。藉此，能夠地將互不相同的複數個像散中的各個容易且可靠賦予雷射光。
在本發明的一態樣的雷射加工裝置中，亦可為控制部具有：顯示部，其將由攝像部所取得的改質區域的圖像與複數個像散中的各個相關聯地顯示。藉此，操作員能夠客觀地識別像散和改質區域的關係。
在本發明的一態樣的雷射加工裝置中，亦可為控制部具有：輸入接受部，其將複數個像散中的任一個的輸入作為雷射加工條件而接受。藉此，操作員能夠將適當的像散設定為雷射加工條件。
本發明的一態樣的雷射加工方法，是藉由向包含玻璃基板的對象物照射雷射光而在玻璃基板形成改質區域的加工方法，其具備：第1步驟，將互不相同的複數個像散中的各個依次賦予雷射光，取得改質區域的圖像，改質區域藉由被賦予了複數個像散中的每一個的雷射光的照射而形成於玻璃基板；以及第2步驟，將改質區域的圖像與複數個像散中的各個相關聯，在第1步驟中，將被賦予了複數個像散中的各個的雷射光在與雷射光的光軸垂直的第1方向上聚光於第1區域，在與光軸及第1方向垂直的第2方向上聚集於雷射光的行進方向上的第1區域的下游側的第2區域，並且在玻璃基板使第1區域沿著第2方向相對地移動。
在該雷射加工方法中，根據與上述雷射加工裝置同樣的理由，藉由將與龜裂的方向為沿著第2方向的改質區域的圖像相關聯的像散賦予雷射光，能夠實現可穩定地確保足夠的抗彎強度的雷射加工條件。由此。該雷射加工方法能夠對藉由切斷包含玻璃基板的對象物而獲得的複數個晶片確保足夠的抗彎強度。
本發明的一態樣的雷射加工方法，亦可為還具備：第3步驟，其將關聯有改質區域的圖像的複數個像散中的任一個設定為雷射加工條件。
根據本發明，能夠提供一種雷射加工裝置及雷射加工方法，其能夠對藉由切斷包含玻璃基板的對象物而獲得的複數個晶片確保足夠的抗彎強度。
1:雷射加工裝置 2:支承部 3:光源 4:光軸調整部 5:空間光調變器(第1光學部) 6:聚光部(第2光學部) 7:移動部 8:可視攝像部(攝像部) 9:紅外攝像部 10:控制部 11:對象物 11a:表面 12:改質區域 12s:改質點 15:線 20:玻璃基板 51:半導體基板 52:驅動電路層 53:畫素電極層 53a:畫素電極 54:反射膜 55:定向膜 56:液晶層 56a:液晶分子 57:定向膜 58:透明導電膜 59:透明基板 61:聚光透鏡單元 62:驅動機構 101:處理部 102:儲存部 103:介面部 AS:像散圖案 C:聚光點 H:框體 L:雷射光 M1:鏡 M2:分色鏡 R1:第1區域 R2:第2區域 S1,S2:測距感測器 V:可見光
[圖1]是一實施形態的雷射加工裝置的結構圖。 [圖2]是圖1所示的空間光調變器的一部分的截面圖。 [圖3]是作為一個實施形態的對象物的玻璃基板的俯視圖。 [圖4]是顯示在圖1所示的空間光調變器顯示的像散圖案的圖。 [圖5]是顯示被圖1所示的空間光調變器賦予了像散的雷射光的光路的圖。 [圖6]是顯示被圖1所示的空間光調變器賦予了像散的雷射光的第1區域的形狀的圖。 [圖7]是顯示圖1所示的介面(interface)部的顯示狀態及輸入接受狀態的圖。 [圖8]是顯示形成於玻璃基板的改質區域的圖像的圖。 [圖9]是顯示藉由切斷玻璃基板而獲得的複數個晶片的抗彎強度的圖。 [圖10]是顯示每個聚光透鏡單元的像散和改質區域的圖像的關係的圖。 [圖11]是顯示每個雷射加工裝置的像散和改質區域的圖像的關係的圖。 [圖12]是顯示每個玻璃材料的像散和改質區域的圖像的關係的圖。
1:雷射加工裝置
2:支承部
3:光源
4:光軸調整部
5:空間光調變器(第1光學部)
6:聚光部(第2光學部)
7:移動部
8:可視攝像部(攝像部)
9:紅外攝像部
10:控制部
11:對象物
11a:表面
12:改質區域
12s:改質點
15:線
61:聚光透鏡單元
62:驅動機構
101:處理部
102:儲存部
103:介面部
C:聚光點
H:框體
L:雷射光
M1:鏡
M2:分色鏡
S1,S2:測距感測器
V:可見光

Claims (7)

  1. 一種雷射加工裝置，是藉由向包含玻璃基板的對象物照射雷射光而在前述玻璃基板形成改質區域的雷射加工裝置，其特徵為具備： 支承部，其支承前述對象物； 光源，其射出前述雷射光； 第1光學部，其將像散賦予從前述光源射出的前述雷射光； 第2光學部，其將被前述第1光學部賦予了前述像散的前述雷射光在與前述雷射光的光軸垂直的第1方向上聚光於第1區域，並且在與前述光軸及前述第1方向垂直的第2方向上聚光於前述雷射光的行進方向上的前述第1區域的下游側的第2區域； 移動部，其使前述第2光學部相對於前述支承部相對地移動； 攝像部，其取得前述改質區域的圖像；以及 控制部，其以作為前述像散將互不相同的複數個像散中的各個賦予前述雷射光的方式控制前述第1光學部，以在前述玻璃基板前述第1區域沿著前述第2方向相對地移動的方式控制前述移動部，並且將由前述攝像部所取得的前述改質區域的前述圖像與前述複數個像散中的各個相關聯地輸出。
  2. 如請求項1的雷射加工裝置，其中， 前述第1光學部是空間光調變器， 前述控制部將顯示與前述複數個像散中的各個對應的複數個像散圖案中的各個的信號輸入至前述空間光調變器。
  3. 如請求項2的雷射加工裝置，其中， 前述複數個像散圖案，分別是使前述第2方向上的前述第1區域的寬度除以前述第1方向上的前述第1區域的寬度所得的值互不相同的像散圖案。
  4. 如請求項1至3中任一項的雷射加工裝置，其中， 前述控制部具有：顯示部，其將藉由前述攝像部所取得的前述改質區域的前述圖像與前述複數個像散中的各個相關聯地顯示。
  5. 如請求項1至4中任一項的雷射加工裝置，其中， 前述控制部具有：輸入接受部，其將前述複數個像散中的任一個的輸入作為雷射加工條件而接受。
  6. 一種雷射加工方法，是藉由向包含玻璃基板的對象物照射雷射光而在前述玻璃基板形成改質區域的雷射加工方法，其特徵為具備： 第1步驟，其將互不相同的複數個像散中的各個依次賦予前述雷射光，取得前述改質區域的圖像，前述改質區域藉由被賦予了前述複數個像散中的各個的前述雷射光的照射而形成於前述玻璃基板；以及 第2步驟，其將前述改質區域的前述圖像與前述複數個像散中的各個相關聯， 在前述第1步驟中，將被賦予了前述複數個像散中的各個的前述雷射光在與前述雷射光的光軸垂直的第1方向上聚光於第1區域，在與前述光軸及前述第1方向垂直的第2方向上聚光於前述雷射光的行進方向上的前述第1區域的下游側的第2區域，並且在前述玻璃基板使前述第1區域沿著前述第2方向相對地移動。
  7. 如請求項6的雷射加工方法，其中， 還具備：第3步驟，其將關聯有前述改質區域的前述圖像的前述複數個像散中的任一個設定作為雷射加工條件。
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