WO2009081621A1 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

レーザ加工装置およびレーザ加工方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2009081621A1
WO2009081621A1 PCT/JP2008/065514 JP2008065514W WO2009081621A1 WO 2009081621 A1 WO2009081621 A1 WO 2009081621A1 JP 2008065514 W JP2008065514 W JP 2008065514W WO 2009081621 A1 WO2009081621 A1 WO 2009081621A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
laser
processing
laser beam
processing mode
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/065514
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hideki Morita
Norifumi Arima
Original Assignee
Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. filed Critical Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd.
Priority to JP2009546972A priority Critical patent/JP5070299B2/ja
Priority to CN2008801221076A priority patent/CN101903129B/zh
Priority to KR1020107002395A priority patent/KR101142290B1/ko
Publication of WO2009081621A1 publication Critical patent/WO2009081621A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
    • C03B33/091—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
    • C03B33/093—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam using two or more focussed radiation beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/03—Glass cutting tables; Apparatus for transporting or handling sheet glass during the cutting or breaking operations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/033—Apparatus for opening score lines in glass sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/037—Controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2249/00—Aspects relating to conveying systems for the manufacture of fragile sheets
    • B65G2249/04—Arrangements of vacuum systems or suction cups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2249/00—Aspects relating to conveying systems for the manufacture of fragile sheets
    • B65G2249/04—Arrangements of vacuum systems or suction cups
    • B65G2249/045—Details of suction cups suction cups

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus that heats a brittle material substrate at a temperature lower than the temperature at which the substrate is softened by irradiating the laser beam, and performs a cutting process by relatively moving the laser beam.
  • the brittle material substrate to be processed according to the present invention include a glass substrate, ceramics of a sintered material, single crystal silicon, a semiconductor wafer, a ceramic substrate, and the like.
  • a substrate placed on a table is scanned with a laser beam to perform scribe processing (also referred to as laser scribe), and then a laser is applied along a scribe line formed on the substrate.
  • scribe processing also referred to as laser scribe
  • a laser processing method for performing a break processing also called a laser break
  • the scribe process refers to a process of forming a shallow crack (referred to as a scribe line) that becomes a cutting line at the time of division on a planned line to be divided before completely dividing the substrate.
  • the breaking process refers to a process in which a crack is developed in the depth direction by laser irradiation or the like along a formed scribe line and is completely divided.
  • Patent Document a processing method in which a laser beam is scanned along a pre-formed scribe line in a state where gas is blown and floated from below the substrate toward the lower surface of the substrate.
  • a high-quality divided section can be obtained by performing a cutting method in which a scribing process is performed by the first laser irradiation and then a breaking process is performed by the second laser irradiation.
  • a cutting method in which a scribing process is performed by the first laser irradiation and then a breaking process is performed by the second laser irradiation.
  • the substrate when the substrate is placed on a table as a support means by performing a break process by laser irradiation in a state where the substrate is levitated, In comparison, the substrate can be easily divided. In particular, if the substrate is thick, it is difficult to break by simply placing the substrate on a table and irradiating with a laser. Usually, the substrate is divided by applying a bending moment by mechanical pressing using a break bar. However, when the substrate is levitated, it is possible to divide by laser irradiation alone.
  • the substrate having a plate thickness of 0.5 mm or less it may be suddenly divided during the scribing process by laser irradiation, which may cause a problem. That is, in some cases, it is necessary to control the substrate state for each processing step so that it is not divided at the time of scribe processing by laser irradiation and is divided only at the time of break processing by the next laser irradiation.
  • the x-direction and y-direction for the purpose of cutting the substrate into a square
  • the x-direction scribing process is performed first, followed by the orthogonal y-direction.
  • the present invention accurately controls the division state of the substrate for each processing step so that the substrate is not divided at the time of scribe processing by laser irradiation and is surely divided at the break processing by laser irradiation of the next process.
  • An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of performing the above.
  • the laser processing apparatus of the present invention which has been made to solve the above problems, performs a scribing process on the processed surface of a substrate made of a brittle material by a first laser beam scan, and then performs two scribing along the formed scribe line.
  • a laser processing apparatus for performing a break processing by a second laser beam scanning wherein a substrate mounting surface is formed of a porous member, and an adsorption mechanism that adsorbs the substrate through the porous member and gas is supplied to the substrate through the porous member.
  • the laser beam scanning optical system that scans the substrate, and the detachment of the substrate is prevented by operating the suction mechanism during scribe processing to restrain the deformation of the substrate. And so that during the break processing and a control unit for controlling so as to facilitate the cutting of the substrate by letting freely rise to deformation of the substrate by operating the floating mechanism.
  • the porous member may be a hard sponge material, a porous material such as ceramic, a metal plate in which a hole is formed, or the like.
  • the substrate is placed on the porous member serving as the substrate placement surface of the table.
  • the controller operates the suction mechanism during the scribing process to suck the substrate.
  • the substrate is strongly adsorbed so that the substrate is not deformed such that a bending moment is applied to the substrate.
  • a substrate having a small thickness compared to a substrate having a large thickness is likely to bend when heated by a laser beam.
  • a thin substrate (usually a substrate having a thickness of up to 0.1 mm) among the substrates to be processed. Is a thin substrate) and is adsorbed with an adsorption force that does not cause bending. Then, in a state where the substrate is strongly adsorbed on the substrate mounting surface, a laser beam is scanned by a laser beam scanning optical system to form a scribe line (crack). In this way, the scribe line is formed so that the substrate is never divided during the scribe process. Subsequently, gas is blown to the lower surface of the substrate by the levitation mechanism to float the substrate. At this time, the contact member restricts the substrate from moving horizontally.
  • the laser beam is scanned along the scribe line in a state where the substrate is levitated and divided.
  • a substrate with a large thickness compared to a substrate with a small thickness is difficult to divide by simply irradiating it with a laser beam while adsorbed to a table. Irradiate the beam. Thereby, even a thick substrate can be easily divided.
  • the substrate is not divided at the time of scribe processing (laser scribe), and is reliably divided at the next break processing (laser break).
  • the divided state of the substrate can be accurately controlled for each processing step.
  • a laser processing apparatus made to solve the above-described problem performs a scribing process by scanning a laser beam for the first time on a processing surface of a substrate made of a brittle material, and then along the formed scribe line.
  • a laser processing apparatus that performs a breaking process by scanning the laser beam for the second time, wherein a substrate mounting surface is formed of a porous member, and an adsorption mechanism that adsorbs the substrate through the porous member and the substrate through the porous member Executed at the time of machining at least thick plates, a table provided with a levitation mechanism that blows gas to rise, a laser light source, a laser beam scanning optical system that scans a laser beam emitted from the laser light source on the substrate, and A processing mode selection unit that can select a thick plate processing mode and a thin plate processing mode to be executed when performing thin plate processing, and a thick plate processing mode are selected. When the thin plate processing mode is selected, the suction mechanism is operated during scribing to control the substrate. And a control unit for each processing mode for controlling to prevent the substrate from being divided by restraining the deformation.
  • the control unit for each processing mode when the thick plate processing mode is selected by the processing mode selection unit, the control unit for each processing mode operates the levitation mechanism during break processing so that the brittle material substrate can be freely deformed. Control is performed so that the substrate is divided. Thereby, even if it is a board
  • the control unit for each processing mode controls so that the substrate can be prevented from being divided by operating the suction mechanism during scribe processing to restrain the deformation of the substrate. To do.
  • substrate can be prevented at the time of a scribe process.
  • the thickness of the substrate it is possible to easily divide at the time of break processing for a thick substrate, and to prevent division at the time of scribe processing for a thin substrate, and execute control according to the thickness. Can do.
  • control unit for each processing mode operates the suction mechanism with a lower suction force than the thin plate processing mode when scribing in the thick plate processing mode to position the substrate, and the levitation mechanism during break processing in the thin plate processing mode. It is also possible to control to promote the division of the substrate by causing the substrate to be freely deformed. According to this, in the thick plate processing mode, positioning is performed with the suction force necessary for normal position fixing during the scribe processing. In the thin plate processing mode, the levitation mechanism is operated to cause the substrate to be freely deformed to promote the division of the substrate. According to the present invention, reliable cutting can be performed according to the thickness of the substrate.
  • the suction when the suction mechanism is operated during the scribing process to restrain the deformation of the substrate, the suction may be performed with a force of 30 MPa or more. According to this, since the adsorption mechanism is operated with such a strong force at the time of scribe processing, it is possible to reliably suppress the deformation of the substrate at the time of heating.
  • the upper limit of the suction force is not particularly shown, but suction is performed with a force within a range where the substrate is not damaged.
  • the laser processing method of the present invention made from another viewpoint performs scribing by scanning the laser beam for the first time on the processing surface of the brittle material substrate, and then performing the second laser along the formed scribe line. It is a laser processing method that performs a break processing by scanning a beam, and at the time of scribe processing, a substrate is adsorbed to the substrate mounting surface to restrain deformation of the substrate, thereby forming a scribe line while preventing the substrate from being divided, At the time of break processing, the substrate is lifted at the same horizontal position as that at the time of scribe processing, so that the substrate is freely deformed to facilitate the division of the substrate.
  • the laser processing method made from another viewpoint is that the processing surface of the substrate made of a brittle material is scribed by the first laser beam scanning, and then the second laser beam is formed along the formed scribe line.
  • a laser processing method for performing a breaking process by scanning the substrate and when the thickness of the substrate is at least 0.5 mm or less, the substrate is attracted to the substrate mounting surface during the scribing process to restrain the deformation of the substrate.
  • the substrate is lifted from the substrate mounting surface so that the substrate is freely deformed to facilitate the division of the substrate. I have to.
  • the plate thickness of the substrate made of a brittle material is at least 0.5 mm or less, the substrate is surely prevented from being divided by being adsorbed on the substrate mounting surface and restraining the deformation of the substrate.
  • the plate thickness is at least 2 mm or more, since the substrate is lifted from the substrate mounting surface at the time of break processing and the substrate is deformed freely to promote the division of the substrate, the thickness of the thin plate substrate is also increased. Even a plate substrate can be divided while accurately controlling the substrate state so that the substrate state becomes a desired state. For 0.5 mm to 2 mm, it is preferable to perform both suction during scribe processing and levitation during break processing so as to be surely divided after the break processing.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser processing apparatus LM1 that is an embodiment of the present invention.
  • the perspective view which shows the structure of a long axis direction switching part.
  • the figure which shows the structure when a long axis direction switching part is a 1st state, and the direction which an elliptical laser advances.
  • the figure which shows the direction when a long axis direction switching part is a 2nd state, and the direction which an elliptical laser advances.
  • the figure which shows the control system of the laser processing apparatus of FIG. The flowchart when performing general machining mode. The flowchart when performing thick plate processing mode or thin plate processing mode.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser processing apparatus LM1 according to an embodiment of the present invention.
  • the laser processing apparatus LM1 mainly includes a laser light source 10, a laser scanning optical system 20, a table 40, a substrate guiding mechanism 50, and a trigger mechanism 60.
  • a CO 2 laser is used for the laser light source 10.
  • a CO laser or excimer laser may be used instead of the CO 2 laser.
  • a laser beam (original beam L0) having a circular cross section is emitted from the laser light source 10.
  • the laser scanning optical system 20 can be broadly divided into a beam shaping unit 21 that adjusts the cross-sectional shape of the laser beam, a beam cross-sectional enlargement unit 24 that expands and emits the beam diameter of the laser beam, and guides the laser beam to the substrate.
  • a scanning mechanism unit 22 that scans the beam spot BS by a laser optical system that forms the laser spot BS thereon and a moving mechanism that moves the laser optical system along the table surface (XY direction), a beam shaping unit 21, and a beam cross-section enlargement
  • An optical path adjusting unit 23 that guides the laser beam emitted from any one of the units 24 to the scanning mechanism unit 22, and a beam cross-section switching that switches the optical path of the laser beam (original beam) between the beam shaping unit 21 and the beam cross-section expanding unit 24.
  • Mechanism 29 Of the table surfaces, the X direction is the scanning axis direction (the scribing direction), and the Y direction is the feed axis direction.
  • the beam shaping unit 21 shapes the original beam emitted from the laser light source 10 into a parallel beam having an elliptical cross-sectional shape and a plurality of optical elements for adjusting the major axis diameter and minor axis diameter of the parallel beam. Consists of.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration example of the beam shaping unit 21 that emits an elliptical parallel beam.
  • the beam shaping unit 21 includes a first parabolic mirror (concave surface) M1, a second parabolic mirror (convex surface) M2, a third parabolic mirror M3 (convex surface), and a fourth parabolic mirror M4 (concave surface). 4 optical elements.
  • the first parabolic mirror (concave) M1 and the second parabolic mirror (convex) M2 by matching the focal point of each other, are arranged so that the confocal F 12.
  • the third parabolic mirror (convex) M3 and the focal point of each other match also the fourth parabolic mirror (concave) M4, are arranged so that the confocal F 34.
  • the traveling direction of the laser beam from the first parabolic mirror (concave surface) M1 to the second parabolic mirror (convex surface) M2 is the XY plane direction, and the laser beam reflected by the second parabolic mirror M2 is the first one.
  • the four parabolic mirrors M3 are directed so that the traveling direction of the laser beam from the third parabolic mirror (convex surface) M3 toward the fourth parabolic mirror (concave surface) M4 is the XZ plane.
  • An object mirror is arranged in three dimensions.
  • the first parabolic mirror M1 reflects the original beam L0 (see FIG. 2B) having a circular cross section traveling in the X direction in the XY plane direction.
  • the beam width in the Z direction remains the same, and the beam width in the Y direction travels while converging, and enters the second parabolic mirror M2.
  • the second parabolic mirror M2 by are arranged so that the confocal F 12, when reflecting the laser beam focused in the Y direction, becomes again parallel beam L1 (see FIG. 2 (c)) , Proceeds toward the X direction.
  • the beam width in the Z direction of the parallel beam L1 remains the original beam L0, and becomes a laser beam having an elliptical cross section in which the beam width in the Y direction is reduced.
  • the beam width in the Y direction remains unchanged, and the beam width travels in the XZ plane while expanding the beam width in the X direction. It enters the fourth parabolic mirror M4.
  • Fourth parabolic mirror M4 by are arranged so that the confocal F 34, when reflecting the laser beam to expand in the X direction, is again collimated beam L2 (see FIG. 2 (d)) , Proceeds toward the X direction.
  • the beam width in the Z direction of the parallel beam L2 is larger than that of the original beam L0, and the beam width in the Y direction is a laser beam having a long major axis elliptical cross-section reduced in comparison with the original beam.
  • the parallel beam L2 having an elliptical cross-sectional shape shaped by the beam shaping unit 21 forms an elliptical beam spot BS on the substrate G via the optical path adjustment unit 23 and the scanning mechanism 22 in the subsequent stage. . Therefore, by adjusting the optical constants of these four parabolic mirrors M1 to M4, it is possible to form a desired elliptical beam spot in which the major axis and the minor axis are independently adjusted.
  • the beam section enlarging unit 24 includes a combination lens 28 that expands the beam diameter of the original beam L0 from the laser light source and emits it as a parallel beam.
  • an expanded parallel light beam can be obtained by combining a concave lens and a convex lens.
  • the cross-sectional area of the expanded beam cross section is adjusted to be larger than the elliptical beam formed by the beam shaping unit 21. This is because, in general, when a laser break is performed after laser scribing, it is easier to break if heating is performed in a wide range. However, you may make it perform a break process with the same beam spot shape as the time of a scribe process. In that case, it is not necessary to provide the beam cross-section enlarged portion 24.
  • the beam cross-section switching mechanism 29 includes two reflecting mirrors M21 and M22, and can enter and exit the optical path of the laser beam by a driving mechanism (not shown).
  • a driving mechanism not shown
  • the two reflecting mirrors M21 and M22 are placed on the optical path, the optical path of the laser beam toward the beam shaping unit 21 is switched toward the beam cross-section expanding unit 24, and the circular shape of the parallel light beam expanded by the combination lens 28 is obtained.
  • the beam travels to the optical path adjustment unit 23. Therefore, depending on whether the optical path of the laser beam is directed to the beam shaping unit 21 or the beam cross-section expanding unit 24, either the elliptical beam or the expanded circular beam is incident on the optical path adjustment unit 23. It is like that.
  • the optical path adjustment unit 23 includes a long-axis direction switching unit 30 and a plane mirror M6, and is provided between the beam shaping unit 21 and the scanning mechanism unit 22.
  • the optical path adjustment unit 23 performs optical path adjustment for guiding an elliptical beam (enlarged circular beam) to the scanning mechanism unit 22 and performs adjustment to change the major axis direction of the laser beam.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of the long axis direction switching unit 30.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration when the major axis direction switching unit 30 is in the first state and the direction in which the laser beam travels (FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is A in FIG. 4A). Sight).
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration when the major axis direction switching unit 30 is in the second state and the direction in which the laser beam travels (FIG. 5 (a) is a plan view, and FIG. 5 (b) is FIG. 5 (a)). A view in FIG.
  • the long-axis direction switching unit 30 includes a plane mirror group (M11 to M16).
  • the plane mirror M11 is a movable mirror that is rotated 90 degrees by a support shaft 31b that is rotated by a motor 31a, and is used as the optical path switching mechanism 31.
  • the plane mirror M16 is moved in the Y-axis direction by the slide mechanism 32.
  • the plane mirror M11 and the plane mirror M16 are interlocked so that the first position indicated by the solid line in FIGS. 3 and 4 and the second position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3 and indicated by the solid line in FIG. 5 are switched. .
  • the elliptical beam L2 traveling in the X direction from the beam shaping unit 21 is reflected in the Y direction by the plane mirror M11, reflected in the ⁇ Z direction by the plane mirror M12, and by the plane mirror M13.
  • the reflection in the ⁇ Y direction and the reflection in the ⁇ Z direction by the plane mirror M16 are repeated, and the light travels to the plane mirror M6.
  • the optical path through which the laser beam passes is defined as the first optical path.
  • the laser beam L2 traveling in the X direction from the beam shaping unit 21 is reflected in the ⁇ Y direction by the plane mirror M11, reflected in the ⁇ X direction by the plane mirror M14, and the plane mirror M15.
  • the reflection in the -Z direction is repeated and proceeds to the plane mirror M6.
  • an optical path through which the laser beam passes is defined as a second optical path.
  • the first optical path and the second optical path cross each other at the position of the plane mirror M16, and when using the laser beam that has passed through the second optical path, the plane mirror M16 is removed from the optical path by the slide mechanism 32.
  • the laser beam (elliptical beam) passing through the first optical path and the laser beam (elliptical beam) passing through the second optical path have the same cross-sectional shape, and the major axis direction is shifted by 90 degrees. Therefore, by selecting the optical path in the optical path switching mechanism 31, two types of elliptical beams whose major axis directions are orthogonal to each other can be selected and emitted.
  • the long-axis direction switching unit 30 bends the parallel beam L2 traveling in the X direction to form a parallel beam L3 traveling in the Z direction.
  • the optical path length (distance between M4 and M11) of the parallel beam L2 the position adjustment in the X direction with respect to the scanning mechanism unit 22 is performed.
  • the plane mirror M6 bends the parallel beam L3 traveling in the ⁇ Z direction in the ⁇ Y direction to form a parallel beam L4 traveling in the ⁇ Y direction.
  • the optical path length (distance between M16 and M6) of the parallel beam L3 the height (Z direction) with respect to the scanning mechanism 22 is adjusted.
  • the position adjustment in the Y direction with the scanning mechanism unit 22 is performed. Is done.
  • the scanning mechanism unit 22 (laser optical system, moving mechanism) that scans the beam spot BS will be described.
  • the scanning mechanism unit 22 is integrally fixed to the guide mirror 25 whose axis is directed in the Y direction, the plane mirror M7 that is movably attached along the guide rail 25 by a drive mechanism (not shown), and the axis is X
  • the guide rail 26 is directed in the direction
  • the plane mirror M8 is movably attached along the guide rail 26 by a driving mechanism (not shown).
  • the plane mirror M7 and the plane mirror M8 constitute a laser optical system that forms a beam spot BS by irradiating the substrate with the elliptical beam emitted from the long-axis direction switching unit 30.
  • the guide rails 25 and 26 and a driving mechanism constitute a moving mechanism for moving the laser optical system.
  • the two guide rails 25 may be provided in parallel with the table 40 interposed therebetween, and the guide rail 26 may be supported so as to be movable from both sides.
  • the position of the guide rail 25 closest to the plane mirror M6 is set as the origin position of the plane mirror M7.
  • the angle of the plane mirror M7 is adjusted so that the parallel beam L4 from the plane mirror M6 is reflected at the origin position and the parallel beam L5 is guided to the plane mirror M8.
  • the parallel beam L4 travels in the -Y direction. Since the plane mirror M7 moves in the Y direction along the guide rail 25, the parallel beam L4 is reflected by the plane mirror M7 and guided to the plane mirror M8 regardless of the position of the plane mirror M7 on the guide rail 25. .
  • the plane mirror M8 reflects the parallel beam L5 and forms a beam spot BS on the substrate G. At this time, the parallel beam L5 travels in the ⁇ X direction. Since the plane mirror M8 moves in the X direction along the guide rail 26, the parallel beam L5 is reflected by the plane mirror M8 and has the same shape on the substrate G regardless of the position of the plane mirror M8 on the guide rail 26. A beam spot BS is formed.
  • the major axis direction of the beam spot BS formed on the substrate faces the Y direction when the major axis direction switching unit 30 selects the first optical path. Further, when the second optical path is selected, it faces in the X direction. Therefore, when the plane mirror M8 is moved (scanned) in the X direction, the scanning direction and the major axis direction can be matched by selecting the second optical path. Further, when the plane mirror M8 is moved (scanned) in the Y direction, the scanning direction and the major axis direction can be matched by selecting the first optical path. In addition, even when either the first optical path or the second optical path is selected, the beam spot BS is irradiated onto the substrate with a parallel light beam, so even when the substrate is placed on a table surface described later. Even when the substrate is levitated from the table surface, it is irradiated with the same beam spot.
  • FIG. 6 is a view showing a cross-sectional structure of the table 40.
  • the table 40 is made of a porous member (for example, porous ceramic), and has an upper surface member 41 on which the substrate G (see FIG. 1) is placed, and is in close contact with the periphery of the upper surface member 41.
  • a vacuum pump 46 that depressurizes the hollow space 42a through the valve 46a, and a flow source 43, an external flow channel 44, and an air source 47 that sends pressurized air to the hollow space 42a through the pressure regulating valve 47a.
  • the hollow space 42 a, the flow path 43, the external flow path 44, the opening degree adjustment valve 46 a, and the vacuum pump 46 form an adsorption mechanism MA that adsorbs the substrate G to the upper surface member 41.
  • the adsorption mechanism MA has an adsorption force in two stages, a strong adsorption state (adsorption force of about 30 MPa or more) and a normal adsorption state (adsorption force of about 0.03 MPa to 0.3 MPa) by the opening control valve 46a. Can be adjusted. In the former adsorption state, the glass substrate is strongly adsorbed so as not to bend even when the laser beam is irradiated. On the other hand, in the latter suction state, the suction is performed to such an extent that the position which is a general purpose of the suction mechanism can be fixed and the movement of the substrate can be prevented.
  • the hollow space 42 a, the flow path 43, the external flow path 44, the on-off valve 47 a, and the air source 47 form a floating mechanism MB that floats the substrate G on the upper surface member 41.
  • the levitation mechanism MB is used together with a substrate guiding mechanism 50, which will be described later, when the substrate is broken. Further, it is used together with the substrate guiding mechanism 50 when adjusting the position of the substrate in the horizontal direction.
  • FIG. 7 is a view showing the structure of the substrate guiding mechanism 50.
  • the substrate guiding mechanism 50 includes a pair of movable contact portions 51a and 51b attached in the vicinity of the diagonal corners 48a and 48b of the square table 40.
  • Each of the movable contact portions 51a and 51b has articulated arms 53a and 53b that are translated and turned around the support shafts 52a and 52b by a driving mechanism (not shown).
  • Metal contact members 54a and 54b that are turned by a drive mechanism (not shown) are attached to the tip portions of the multi-joint arms 53a and 53b.
  • the abutting members 54a and 54b are attached so that their tips branch to the left and right, respectively, and the portion in contact with the substrate G has a cylindrical shape.
  • the axial direction of this cylinder is oriented in the vertical direction.
  • the air source 47 (FIG. 6) is operated to push the substrate G with the contact members 54a and 54b in a state where the substrate G is lifted, The substrate G moves to a desired position while lightly contacting the contact members 54a and 54b. Further, when the positions of the contact members 54a and 54b are stopped at desired positions, the positions can be fixed in a floating state. Thereafter, the substrate G can be adsorbed at the same position by stopping the air source 47 and operating the vacuum pump 46.
  • the alignment mark is photographed by using the cameras 55a and 55b in which the attachment positions with respect to the coordinate system defined in the table 40 are measured in advance.
  • the position of the substrate G can be automatically adjusted by calculating the amount of displacement of the substrate G from the current position, calculating the amount of movement, and moving it by the substrate guiding mechanism 50.
  • the trigger mechanism 60 includes a cutter wheel 61, an elevating mechanism 62, a support shaft 63, and an articulated arm 64.
  • the multi-joint arm 64 moves in the same manner as the multi-joint arms 53 a and 53 b of the board guiding mechanism 50.
  • the cutting edge of the cutter hole 61 is directed in the X direction.
  • the articulated arm 64 causes the cutter wheel 61 to be directly above the position where the initial crack is formed. Then, the initial crack TR is formed by temporarily lowering and pressing the cutter wheel 61 by the lifting mechanism 62.
  • a second trigger mechanism 65 with the cutting edge directed in the Y direction is provided on the front side or the back side in FIG.
  • efficient processing can be performed.
  • the substrate guiding mechanism 50 can be operated to rotate the substrate G by 90 degrees to form an initial crack on an adjacent side.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a control system of the laser processing apparatus LM1.
  • the laser processing apparatus LM1 includes a suction / levitation mechanism drive unit 81 that drives the suction mechanism MA and the floating mechanism MB of the table 40, a substrate guidance mechanism drive unit 82 that drives the movable contact portions 51a and 51b of the substrate guidance mechanism 50, and a trigger.
  • the cooling nozzle driving unit 86 that sprays the refrigerant from the refrigerant nozzle
  • the camera driving unit 87 that performs imaging by the CCD cameras 55a and 55b
  • the long axis direction switching unit 30 Optical path switching mechanism drive unit 88 for driving the optical path switching mechanism 31 and the slide mechanism 32 interlocked therewith, beam cross section
  • the driving systems of the beam cross-section switching mechanism driving unit 89 for driving the exchange mechanism 29 is controlled by the configured control unit 80 by a computer (CPU).
  • the control unit 80 is connected to an input unit 91 including an input device such as a keyboard and a mouse, and a display unit 92 including a display screen for performing various displays. Necessary messages are displayed on the display screen and necessary. Instructions and settings can be entered.
  • a mode information storage unit 93 is provided, and information on the general processing mode, the thick plate processing mode, and the thin plate processing mode is stored.
  • the mode information storage unit 93 is provided in a memory device (HDD or the like). Each processing mode information stores a different sequence program, and when one of them is selected, the processing mode program is executed by the control unit.
  • a mode input for selecting a mode is performed by the input unit 91.
  • the control unit 80 executes the general machining mode when no mode input is performed or when the general machining mode is selected. On the other hand, when the thick plate processing mode and the thin plate processing mode are selected, the selected processing mode is executed.
  • the substrate In general processing mode, in order to be able to use both when the substrate thickness is thin and thick, the substrate is strongly adsorbed using an adsorption mechanism during scribe processing and the substrate is lifted using a levitating mechanism during break processing. Surface.
  • the thick plate processing mode is used when the substrate is thick. When the thickness of the substrate is thick, there is almost no problem that the substrate is accidentally divided during the scribe process, but there is a problem that the substrate is not divided during the break process. Therefore, the substrate is levitated using the levitating mechanism during the break. During scribing, the suction mechanism is used in a normal suction state for positioning.
  • the thin plate processing mode is used when the thickness of the substrate is thin.
  • the substrate When the thickness of the substrate is thin, there is hardly any problem that makes it difficult to divide during the break processing, but there arises a problem that the substrate is suddenly divided during the scribe processing. Therefore, the substrate is strongly adsorbed at the time of scribing to suppress the generation of bending moment. In the break, the substrate G is divided without rising, but the substrate is lifted by a floating mechanism so that the substrate G can be more reliably divided.
  • Thick plate processing mode is used for substrates with a thickness of at least 2 mm. This is because if the thickness is greater than this, it is difficult to divide the substrate unless the substrate is lifted.
  • the thin plate processing mode is used for a substrate having a thickness of at least 0.5 mm. This is because if it is thinner than this, it will be divided during scribing unless the bending of the substrate is positively suppressed.
  • An intermediate substrate having a thickness of 0.5 mm to 2 mm is preferably adsorbed during scribing and floated during breaking.
  • a threshold value for example, a plate thickness of 1 mm
  • a thick plate processing mode may be set, and when it is thin, a thin plate processing mode may be set.
  • the mode selection may be performed by inputting a numerical value of the board thickness from the input unit.
  • a mechanism for measuring the thickness of the substrate may be provided so that the processing mode is automatically selected based on the measurement result.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a first example of the operation by the laser processing apparatus LM1.
  • This example is an operation when the general machining mode is executed.
  • the substrate G is positioned using the substrate guiding mechanism 50 (S101).
  • the alignment marks on the substrate G are detected by the cameras 55a and 55b, and the amount of displacement is obtained.
  • the movable contact portions 51 a and 51 b are driven to bring the contact members 54 a and 54 b closer to the substrate side surface of the substrate G.
  • the flying mechanism MB is operated to lift the substrate G from the table surface.
  • the movement of the glass substrate G in the horizontal direction is restricted by the contacts (four places) with the contact members 54a and 54b.
  • the movable contact portions 51a and 51b are driven to move (translate and rotate) the substrate G in the horizontal direction and stop at a position where the amount of positional deviation becomes zero.
  • positioning is completed in a state where the x direction of the substrate G coincides with the X direction of the laser scanning optical system.
  • the floating mechanism MB is stopped and the suction mechanism MA is operated to fix the substrate G to the table surface.
  • the opening degree adjusting valve 46a is set to be strongly adsorbed.
  • the trigger mechanisms 60 and 65 are driven to create the initial crack TR at the scribe start positions in the X direction and the Y direction of the glass substrate G (S102).
  • laser scribing in the x direction is performed (S103).
  • the long-axis direction switching unit 30 is driven so that the long axis of the beam spot BS is directed in the X direction to select the second optical path.
  • the scanning mechanism unit 22 is driven to adjust the positions of the plane mirrors M7 and M8, and the plane mirror M8 is moved (scanned) in the X direction while irradiating the laser beam, thereby scribing in the x direction of the glass substrate.
  • the substrate G is strongly adsorbed to the table surface, and the substrate G hardly generates a bending moment, so that it is not suddenly divided.
  • the movement in the Y direction (laser stop) by the plane mirror M7 and the movement in the X direction (scan) (laser irradiation) by the plane mirror M8 are alternately performed.
  • the first optical path is selected by driving the long axis direction switching unit 30 so that the long axis of the beam spot BS is oriented in the Y direction.
  • the scanning mechanism unit 22 is driven to adjust the positions of the plane mirrors M7 and M8, and the plane mirror M7 is moved (scanned) in the Y direction while irradiating the laser beam, thereby performing scribing in the y direction of the glass substrate.
  • the substrate G is strongly adsorbed to the table surface, and since the bending moment is hardly generated in the substrate G, it is not divided. With the above processing, the scribe processing in the x direction and the y direction is completed.
  • laser breaks in the y direction and the x direction are performed (S105, S106).
  • Laser break may be performed first from the y direction, but laser break may be performed after returning to the x direction.
  • the substrate G is brought into a floating state by the floating mechanism MB.
  • the beam section switching mechanism 29 is driven to switch the laser beam from the laser light source 10 so as to go to the beam section expanding section 28.
  • the substrate G is irradiated with the enlarged circular beam, and laser break by the circular beam is performed.
  • the laser beam is scanned in the same manner as in laser scribing. With the above operation, laser breaks in the x and y directions are performed, and the substrate G is divided into squares.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a second example of the operation by the laser processing apparatus LM1. This example shows the operation when the mode selection is performed and the thick plate processing mode or the thin plate processing mode is selected.
  • the substrate G is positioned using the substrate guiding mechanism 50 (S201). Subsequently, the trigger mechanisms 60 and 65 are driven to create the initial crack TR at the scribe start positions in the X direction and the Y direction of the glass substrate G (S202).
  • the above processes are the same as S101 and S102.
  • the mode input result is determined (S203).
  • the process proceeds to S103 of the operation example 1 described above, and laser scribing and laser breaking are performed.
  • the process proceeds to S204, and when the thick plate processing mode is selected, the process proceeds to S210.
  • laser breaks in the y direction and the x direction are performed (S206, S207).
  • the substrate G is temporarily brought into a floating state by the floating mechanism MB.
  • the beam section switching mechanism 29 is driven to switch the laser beam from the laser light source so as to go to the beam section expanding section 28.
  • the laser beam is scanned in the same manner as in laser scribing. With the above operation, laser breaks in the x and y directions are performed, and the substrate G is divided into squares.
  • laser breaks in the y direction and the x direction are performed (S212, S213).
  • the substrate G is always brought into a floating state by the floating mechanism MB.
  • the beam section switching mechanism 29 is driven to switch the laser beam from the laser light source so as to go to the beam section expanding section 28.
  • the substrate G is divided into squares.
  • the present invention can be used in a laser processing apparatus that performs a cutting process on a glass substrate or the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

　レーザ照射によるスクライブ加工時には確実に基板が分断されないようにし、次工程のレーザ照射によるブレイク加工において確実に分断されるように、加工工程ごとに基板の分断状態を正確に制御することができるレーザ加工装置を提供する。 　基板載置面となる多孔部材４１を介して基板を吸着する吸着機構ＭＡと多孔部材を介して基板に気体を吹き付けて浮上させる浮上機構ＭＢとが設けられたテーブル４０と、浮上した基板の基板側面に当接して基板の水平方向の移動を制限する当接部５４と、レーザ光源１０と、レーザ光源から出射されるレーザビームを基板上で走査するレーザビーム走査光学系２０と、制御部８０とを備え、制御部はスクライブ加工時に吸着機構を作動して基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止し、ブレイク加工時は浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するように制御する。

Description

レーザ加工装置およびレーザ加工方法
　本発明は、脆性材料基板にレーザビームを照射することにより基板が軟化する温度以下で加熱し、このレーザビームを相対移動させることにより分断加工を行うレーザ加工装置に関する。
　本発明の加工対象となる脆性材料基板には、ガラス基板、焼結材料のセラミックス、単結晶シリコン、半導体ウエハ、セラミック基板等が含まれる。
　ガラス等の基板を分断（割断）する方法として、テーブル上に載置した基板にレーザビームを走査してスクライブ加工（レーザスクライブともいう）を行い、次いで基板に形成されたスクライブラインに沿ってレーザビームを走査してブレイク加工（レーザブレイクともいう）を行うレーザ加工方法が利用されている。
　ここでスクライブ加工とは、基板を完全分断する前に、分断しようとする予定ライン上に分断時の切筋となる浅いクラック（スクライブラインという）を形成する加工をいう。これに対し、ブレイク加工とは、形成されたスクライブラインに沿ってレーザ照射などによりクラックを深さ方向に進展させて、完全に分断する加工をいう。
　最近では、基板の下方から基板下面に向けて気体を吹き付けて浮上させた状態で、予め形成されたスクライブラインに沿ってレーザビームを走査することにより分断する加工方法が開示されている（特許文献１参照）。この文献によれば、予め形成されたスクライブラインにレーザビームが照射されると、このスクライブラインを基点として基板が曲がるような力が働くようになり、その際、基板が浮上状態であれば、支持手段（例えば基板を載置するテーブル）による拘束（例えばテーブル面との摩擦抵抗）がないために曲がりが制限されず、容易に分断できることが開示されている。
特開２００７－２４６２９８号公報
　一般に、第一回目のレーザ照射によりスクライブ加工を行った後、第二回目のレーザ照射によりブレイク加工を行う分断方法を実行することにより、高品質な分断面を得ることができる。その際、特許文献１に記載されているように、基板を浮上させた状態でレーザ照射によるブレイク加工を行うことにより、基板を支持手段であるテーブル上に載置した状態でブレイク加工した場合に比べて、基板を容易に分断することができるようになる。
　特に、基板の板厚が厚い場合、基板をテーブル上に載置しレーザを照射しただけではブレイク加工は困難であり、通常はブレイクバーを用いた機械的な押圧等により曲げモーメントを加えて分断を行わなければならないが、基板を浮上させることにより、レーザ照射だけでも分断が可能になる。
　ところで、板厚０．５ｍｍ以下の基板によっては、レーザ照射によるスクライブ加工の際に、いきなり分断されてしまい、かえって問題になることがあった。すなわち、レーザ照射によるスクライブ加工の際は決して分断されないようにし、次のレーザ照射によるブレイク加工の際に始めて分断されるように、加工工程ごとに基板状態を制御しなければならない場合があった。
　例えば、基板を方形に切り出す目的で、互いに直交する二方向（ｘ方向およびｙ方向とする）に分断する場合（クロスカットという）、先にｘ方向のスクライブ加工を行い、続いて直交するｙ方向のスクライブ加工を行い、その後にｘ方向、ｙ方向のブレイク加工を行う必要がある。この場合、最初のｘ方向のスクライブ加工の際にいきなり分断されてしまうと、ｙ方向のスクライブ加工が困難になる。
　クロスカット以外でも、例えば平行なスクライブラインを複数本形成する場合に、すべてのスクライブラインを形成する以前に、先に分断されてしまうことが加工プロセス上、問題となる場合がある。
　そこで、本発明は、レーザ照射によるスクライブ加工時には確実に基板が分断されないようにし、次工程のレーザ照射によるブレイク加工において確実に分断されるように、加工工程ごとに基板の分断状態を正確に制御することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するためになされた本発明のレーザ加工装置は、脆性材料からなる基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工装置であって、基板載置面が多孔部材で形成され、多孔部材を介して基板を吸着する吸着機構と多孔部材を介して基板に気体を吹き付けて浮上させる浮上機構とが設けられたテーブルと、浮上した基板の基板側面に当接して基板の水平方向の移動を制限する当接部と、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザビームを基板上で走査するレーザビーム走査光学系と、スクライブ加工時は吸着機構を作動して基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止し、かつ、ブレイク加工時は浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するように制御する制御部とを備えるようにしている。
　ここで、多孔部材には、硬質のスポンジ材、セラミック等の多孔質材、多孔を形成した金属板等を用いることができる。
　本発明のレーザ加工装置によれば、テーブルの基板載置面となる多孔部材の上に、基板が載置される。制御部は、スクライブ加工時には吸着機構を作動して基板を吸着する。このとき、レーザビームが照射されても基板に曲げモーメントが加わるような変形が基板に生じないように、強く吸着する。一般に、板厚が厚い基板に比べて板厚が薄い基板は、レーザビームで加熱されると曲がりが生じやすいので、被加工基板のなかで薄い基板（通常は厚さが０．１ｍｍまでの基板を薄い基板とする）について、曲がりが生じない程度の吸着力で吸着する。そして基板を基板載置面に強く吸着させた状態で、レーザビーム走査光学系によりレーザビームを走査し、スクライブライン（クラック）を形成する。このようにして、スクライブ加工時には基板が決して分断されないようにしてスクライブラインを形成する。続いて、浮上機構によって基板下面に気体を吹き付けて基板を浮上させる。このとき当接部材によって基板が水平移動しないように制限する。そして基板を浮上させた状態で、スクライブラインに沿ってレーザビームを走査し、分断する。一般に、板厚が薄い基板に比べて板厚が厚い基板は、テーブルに吸着したままレーザビームを照射するだけでは分断が困難なため、基板を浮上させて基板の変形が自由に生じる状態でレーザビームを照射する。これにより厚い基板でも容易に分断することができるようになる。
　本発明によれば、基板の板厚に関わらず、スクライブ加工時（レーザスクライブ時）には確実に基板が分断されないようにし、次工程のブレイク加工時（レーザブレイク時）において確実に分断されるように、加工工程ごとに基板の分断状態を正確に制御することができる。
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
　上記課題を解決するためになされた第二の発明のレーザ加工装置は、脆性材料からなる基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工装置であって、基板載置面が多孔部材で形成され、多孔部材を介して基板を吸着する吸着機構と多孔部材を介して基板に気体を吹き付けて浮上させる浮上機構とが設けられたテーブルと、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザビームを基板上で走査するレーザビーム走査光学系と、少なくとも厚板加工を行うときに実行する厚板加工モードと薄板加工を行うときに実行する薄板加工モードとが選択可能な加工モード選択部と、厚板加工モードが選択されると、ブレイク加工時に浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するよう制御し、薄板加工モードが選択されると、スクライブ加工時に吸着機構を作動して基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止するように制御する加工モード別の制御部とを備えるようにしている。
　本発明によれば、加工モード選択部で厚板加工モードが選択されたときには、加工モード別の制御部は、ブレイク加工時に浮上機構を作動し、脆性材料基板の変形が自由に生じる状態にして基板の分断が行われるように制御する。これにより、板厚が厚い基板であっても容易に分断加工を行うことができる。また、加工モード選択部で薄板加工モードが選択されたときには、加工モード別の制御部は、スクライブ加工時に吸着機構を作動して基板の変形を拘束することにより基板の分断が防止できるように制御する。これにより板厚が薄い基板であっても、スクライブ加工時に基板の分断を防止することができる。
　このように基板の板厚に応じて、厚い基板についてはブレイク加工時の分断を容易にし、薄い基板についてはスクライブ加工時の分断を防止することができ、板厚に応じた制御を実行することができる。
　ここで、加工モード別の制御部は、さらに厚板加工モードのスクライブ加工時には吸着機構を薄板加工モードよりも弱い吸着力で作動して基板の位置決めを行い、薄板加工モードのブレイク加工時には浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進する制御を行うようにしてもよい。
　これによれば、厚板加工モードの際は、スクライブ加工時に通常の位置固定に必要な吸着力で位置決めを行う。薄板加工モードの際は、浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせるようにして基板の分断を促進する。
　本発明によれば、基板の板厚に応じて、確実な分断加工を行うことができる。
　上記発明において、スクライブ加工時に吸着機構を作動して基板の変形を拘束する際に、３０MPa以上の力で吸引するようにしてもよい。
これによれば、スクライブ加工時にこのような強い力で吸着機構を作動するので、加熱時に基板の変形を確実に抑えることができる。なお、吸引力の上限については特に示していないが、基板がこわれたりしない範囲の力で吸引する。
　また、別の観点からなされた本発明のレーザ加工方法は、脆性材料基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工方法であって、スクライブ加工時は基板を基板載置面に吸着させて基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止しながらスクライブラインを形成し、ブレイク加工時はスクライブ加工時と同じ水平位置で基板を浮上させて基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するようにしている。
　さらに、別の観点からなされたレーザ加工方法は、脆性材料からなる基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工方法であって、基板の板厚が少なくとも０．５ｍｍ以下のときは、スクライブ加工時は基板を基板載置面に吸着させて基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止し、基板の板厚が少なくとも２ｍｍ以上のときは、ブレイク加工時は基板を基板載置面から浮上させて基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するようにしている。
　これによれば、脆性材料からなる基板の板厚が少なくとも０．５ｍｍ以下のときは、基板載置面に吸着させて基板の変形を拘束することにより基板の分断を確実に防止し、基板の板厚が少なくとも２ｍｍ以上のときは、ブレイク加工時は基板を基板載置面から浮上させて基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するようにしているので、薄板基板でも厚板基板でも、基板状態が所望の状態になるように正確に基板状態を制御しながら分断加工を行うことができる。なお、０．５ｍｍ～２ｍｍについてはスクライブ加工時の吸着、ブレイク加工時の浮上の両方を実行するようにして、ブレイク加工時になってから確実に分断されるようにするのが好ましい。
本発明の一実施形態であるレーザ加工装置ＬＭ１の全体構成図。 楕円形の平行ビームを出射するビーム整形部の構成例を示す図。 長軸方向切替部の構成を示す斜視図。 長軸方向切替部が第一の状態のときの構成および楕円レーザの進行する方向を示す図。 長軸方向切替部が第二の状態のときの構成および楕円レーザの進行する方向を示す図。 テーブルの断面構造を示す図。 基板誘導機構の構成を示す図。 図１のレーザ加工装置の制御系を示す図。 一般加工モードを実行するときのフローチャート。 厚板加工モードまたは薄板加工モードを実行するときのフローチャート。
符号の説明
　１０　レーザ光源
　２０　レーザ走査光学系
　２１　ビーム整形部
　２２　走査機構部
　２３　光路調整部
　２４　ビーム断面拡大部
　３０　長軸方向切替部
　４０　テーブル
　４１　上部部材（多孔部材）
　４６　真空ポンプ
　４７　エアー源
　５０　基板誘導機構
　５１ａ，５１ｂ　可動当接部
　５３ａ，５３ｂ　多関節アーム
　５４ａ，５４ｂ　当接部材
　ＭＡ　吸着機構
　ＭＢ　浮上機構
　以下、本発明の実施形態を、ガラス基板用のレーザ加工装置を例にして、図面に基づいて説明する。ここではガラス基板を二方向（ｘ方向およびｙ方向）にクロスカットする場合の例について説明する。
　最初に本発明のレーザ加工を実行する際に用いるレーザ加工装置の構成について説明する。
　図１は本発明の一実施形態であるレーザ加工装置ＬＭ１の全体構成図である。レーザ加工装置ＬＭ１は、主に、レーザ光源１０、レーザ走査光学系２０、テーブル４０、基板誘導機構５０、トリガ機構６０から構成される。
（レーザ光源）
　レーザ光源１０には、ＣＯ２レーザが用いられる。ＣＯ２レーザの代わりにＣＯレーザ、エキシマレーザを用いてもよい。レーザ光源１０からは断面形状が円形のレーザビーム（元ビームＬ０）が出射される。
（レーザ走査光学系）
　レーザ走査光学系２０は、大別すると、レーザビームの断面形状を調整するビーム整形部２１、レーザビームのビーム径を拡大して出射するビーム断面拡大部２４、レーザビームを基板に導いて基板Ｇ上にレーザスポットＢＳを形成するレーザ光学系およびこのレーザ光学系をテーブル面（ＸＹ方向）に沿って移動する移動機構によりビームスポットＢＳを走査する走査機構部２２、ビーム整形部２１およびビーム断面拡大部２４のいずれかから出射したレーザビームを走査機構部２２に導く光路調整部２３と、レーザビーム（元ビーム）の光路をビーム整形部２１とビーム断面拡大部２４との間で切り替えるビーム断面切替機構２９とからなる。なお、テーブル面のうちＸ方向を走査軸方向（スクライブを行う方向）、Ｙ方向を送り軸方向とする。
　ビーム整形部２１について説明する。ビーム整形部２１は、レーザ光源１０から出射された元ビームを、断面形状が楕円形である平行ビームに整形するとともに、平行ビームの長軸径、短軸径を調整するための複数の光学素子からなる。
　図２（ａ）は楕円形の平行ビームを出射するビーム整形部２１の構成例を示す図である。このビーム整形部２１は、第一放物面鏡（凹面）Ｍ１、第二放物面鏡（凸面）Ｍ２、第三放物面鏡Ｍ３（凸面）、第四放物面鏡Ｍ４（凹面）の４つの光学素子からなる。このうち第一放物面鏡（凹面）Ｍ１と第二放物面鏡（凸面）Ｍ２とは、互いの焦点を一致させて、共焦点Ｆ１２となるように配置してある。また、第三放物面鏡（凸面）Ｍ３と第四放物面鏡（凹面）Ｍ４とについても互いの焦点が一致し、共焦点Ｆ３４となるように配置してある。
　そして、第一放物面鏡（凹面）Ｍ１から第二放物面鏡（凸面）Ｍ２へ向かうレーザビームの進行方向がＸＹ面方向となり、第二放物面鏡Ｍ２で反射したレーザビームは第三放物面鏡Ｍ３へ向けられ、第三放物面鏡（凸面）Ｍ３から第四放物面鏡（凹面）Ｍ４へ向かうレーザビームの進行方向がＸＺ面となるように、これら４つの放物面鏡が立体的に配置される。
　このような配置により、第一放物面鏡Ｍ１は、Ｘ方向に進行する円形断面の元ビームＬ０（図２（ｂ）参照）を、ＸＹ面方向に反射する。そのときＺ方向のビーム幅はそのままでありＹ方向のビーム幅は集束しながら進行するようになり、第二放物面鏡Ｍ２に入射する。第二放物面鏡Ｍ２は、共焦点Ｆ１２となるように配置してあることにより、Ｙ方向に集束するレーザビームを反射すると、再び平行ビームＬ１（図２（ｃ）参照）となって、Ｘ方向に向けて進行するようになる。この平行ビームＬ１のＺ方向のビーム幅は、元ビームＬ０のままであり、Ｙ方向のビーム幅が縮小された楕円形状の断面を有するレーザビームとなる。
　さらに、平行ビームＬ１が進行して第三放物面鏡Ｍ３で反射されると、Ｙ方向のビーム幅はそのままでありＸ方向のビーム幅を拡大しながらＸＺ面内を進行するようになり、第四放物面鏡Ｍ４に入射する。
　第四放物面鏡Ｍ４は、共焦点Ｆ３４となるように配置してあることにより、Ｘ方向に拡大するレーザビームを反射すると、再び平行ビームＬ２（図２（ｄ）参照）になって、Ｘ方向に向けて進行するようになる。この平行ビームＬ２のＺ方向のビーム幅は、元ビームＬ０より拡大され、Ｙ方向のビーム幅は元ビームより縮小された長い長軸の楕円形状の断面を有するレーザビームとなる。
　そして、ビーム整形部２１により整形された断面形状が楕円形の平行ビームＬ２は、後段の光路調整部２３および走査機構２２を経て、基板Ｇ上に楕円形状のビームスポットＢＳを形成するようになる。したがって、これら４つの放物面鏡Ｍ１～Ｍ４の光学定数を調整することにより、長軸、短軸を独立に調整した所望の楕円のビームスポットを形成することができる。
　次にビーム断面拡大部２４について説明する。ビーム断面拡大部２４は、レーザ光源からの元ビームＬ０のビーム径を拡大するとともに平行光束にして出射する組み合わせレンズ２８からなる。例えば凹レンズと凸レンズとの組み合わせにより拡大平行光束にすることができる。なお、拡大したビーム断面の断面積は、ビーム整形部２１で形成される楕円ビームより大きくなるように調整してある。これは、一般にレーザスクライブ後に行うレーザブレイクの際に、広い範囲で加熱する方がブレイクしやすいためである。ただし、スクライブ加工時と同じビームスポット形状でブレイク加工を行うようにしてもよい。その場合はビーム断面拡大部２４を設ける必要はない。
　次にビーム断面切替機構２９について説明する。ビーム断面切替機構２９は、２つの反射鏡Ｍ２１、Ｍ２２からなり、図示しない駆動機構により、レーザビームの光路に出入りできるようにしてある。２つの反射鏡Ｍ２１、Ｍ２２を光路上に入れた状態にすると、ビーム整形部２１に向かうレーザビームの光路はビーム断面拡大部２４に向かうように切り替わり、組み合わせレンズ２８によって拡大された並行光束の円形ビームが光路調整部２３に進むようにしてある。
　したがって、レーザビームの光路がビーム整形部２１に向かうか、ビーム断面拡大部２４に向かうかによって、楕円ビームの平行光束または拡大された円形ビームの平行光束のいずれかが光路調整部２３に入射するようにしてある。
　次に光路調整部２３について説明する。光路調整部２３は、図１に示すように長軸方向切替部３０と平面鏡Ｍ６とからなり、ビーム整形部２１と走査機構部２２との間に設けられる。光路調整部２３は、走査機構部２２へ楕円ビーム（拡大円形ビーム）を導く光路調整を行うとともに、レーザビームの長軸方向を変更する調整を行う。
　図３は長軸方向切替部３０の構成を示す斜視図である。図４は長軸方向切替部３０が第一状態のときの構成およびレーザビームの進行する方向を示す図（図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ視）である。また、図５は長軸方向切替部３０が第二状態のときの構成およびレーザビームの進行する方向を示す図（図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ視）である。
　長軸方向切替部３０は、平面鏡群（Ｍ１１～Ｍ１６）からなる。平面鏡Ｍ１１は、モータ３１ａで回転する支軸３１ｂにより９０度回転する可動鏡にしてあり、光路切替機構３１として用いられる。
　また、平面鏡Ｍ１６はスライド機構３２によりＹ軸方向に移動するようにしてある。平面鏡Ｍ１１と平面鏡Ｍ１６とは連動し、図３および図４において実線で示す第一の位置と、図３において一点鎖線で示すとともに図５において実線で示す第二の位置とが切り替わるようにしてある。
　平面鏡Ｍ１１が第一の位置にあるとき、ビーム整形部２１からＸ方向に向けて進行する楕円ビームＬ２は、平面鏡Ｍ１１によるＹ方向への反射、平面鏡Ｍ１２による－Ｚ方向への反射、平面鏡Ｍ１３による－Ｙ方向への反射、平面鏡Ｍ１６による－Ｚ方向への反射を繰り返して、平面鏡Ｍ６に進行するようにしてある。このときにレーザビームが通過する光路を第一光路とする。
　平面鏡Ｍ１１が第二の位置にあるとき、ビーム整形部２１からＸ方向に向けて進行するレーザビームＬ２は、平面鏡Ｍ１１による－Ｙ方向への反射、平面鏡Ｍ１４による－Ｘ方向への反射、平面鏡Ｍ１５による－Ｚ方向への反射を繰り返して平面鏡Ｍ６に進行するようにしてある。このときにレーザビームが通過する光路を第二光路とする。第一光路と第二光路とは平面鏡Ｍ１６の位置で交差するようにしてあり、第二光路を通過したレーザビームを使用するときは、平面鏡Ｍ１６をスライド機構３２により光路から外すようにしてある。
　第一光路を通過したレーザビーム（楕円ビーム）と第二光路を通過したレーザビーム（楕円ビーム）とは、断面の形状は同じで、長軸方向が９０度ずれている。したがって、光路切替機構３１での光路選択により、互いに長軸方向が直交する２種類の楕円ビームを選択して出射することができる。
　また、図１に示すように、長軸方向切替部３０は、Ｘ方向に進行する平行ビームＬ２を屈曲し、Ｚ方向に進行する平行ビームＬ３を形成することになる。平行ビームＬ２の光路長（Ｍ４～Ｍ１１間距離）を調整することにより、走査機構部２２との間のＸ方向の位置調整が行われる。また、平面鏡Ｍ６は－Ｚ方向に進行する平行ビームＬ３を－Ｙ方向に屈曲し、－Ｙ方向に進行する平行ビームＬ４を形成する。平行ビームＬ３の光路長（Ｍ１６～Ｍ６間距離）を調整することにより、走査機構２２部との間の高さ（Ｚ方向）調整が行われる。さらに後述する走査機構の平面鏡Ｍ７が最もＭ６に近い位置にあるときの平行ビームＬ４の光路長（Ｍ６～Ｍ７間距離）を調整することにより、走査機構部２２との間のＹ方向の位置調整が行われる。
　次に、ビームスポットＢＳを走査する走査機構部２２（レーザ光学系、移動機構）について説明する。走査機構部２２は、軸線がＹ方向に向けられたガイドレール２５と、図示しない駆動機構によりガイドレール２５に沿って移動可能に取り付けられる平面鏡Ｍ７と、平面鏡Ｍ７に一体に固定され、軸線がＸ方向に向けられたガイドレール２６と、図示しない駆動機構によりガイドレール２６に沿って移動可能に取り付けられる平面鏡Ｍ８とからなる。このうち平面鏡Ｍ７および平面鏡Ｍ８は、長軸方向切替部３０から出射された楕円ビームを基板に照射してビームスポットＢＳを形成するレーザ光学系を構成する。また、ガイドレール２５、２６と図示しない駆動機構とはレーザ光学系を移動するための移動機構を構成する。なお、テーブル４０を挟んで２本のガイドレール２５を平行に設けるようにして、ガイドレール２６を両側から移動可能に支えるようにしてもよい。
　便宜上、ガイドレール２５の最も平面鏡Ｍ６に近い位置を平面鏡Ｍ７の原点位置とする。平面鏡Ｍ７は、原点位置で平面鏡Ｍ６からの平行ビームＬ４を反射し、平行ビームＬ５を平面鏡Ｍ８に導くように角度が調整してある。このとき平行ビームＬ４は－Ｙ方向に進行する。平面鏡Ｍ７はガイドレール２５に沿ってＹ方向に移動するので、平面鏡Ｍ７がガイドレール２５上のどの位置に移動しても、平行ビームＬ４は平面鏡Ｍ７により反射され、平面鏡Ｍ８に導かれるようになる。
　平面鏡Ｍ８は平行ビームＬ５を反射し、基板Ｇの上にビームスポットＢＳを形成する。このとき平行ビームＬ５は－Ｘ方向に進行する。平面鏡Ｍ８はガイドレール２６に沿ってＸ方向に移動するので、平面鏡Ｍ８がガイドレール２６上のどの位置に移動しても、平行ビームＬ５は平面鏡Ｍ８により反射され、基板Ｇの上に同一形状のビームスポットＢＳが形成される。
　基板上に形成されるビームスポットＢＳの長軸方向は、長軸方向切替部３０で、第一光路を選択しているときはＹ方向を向く。また、第二光路を選択しているときはＸ方向を向く。したがって、平面鏡Ｍ８をＸ方向に移動（走査）するときは、第二光路を選択することで走査方向と長軸方向とを一致させることができる。また、平面鏡Ｍ８をＹ方向に移動（走査）するときは、第一光路を選択することで、走査方向と長軸方向とを一致させることができる。
　また、第一光路、第二光路のいずれを選択している場合も、ビームスポットＢＳは平行光束で基板に照射されることになるので、基板が後述するテーブル面に載置されている場合でも、基板がテーブル面から浮上されている場合でも同じビームスポットで照射されることになる。
（テーブル）
　次に、テーブル４０について説明する。図６はテーブル４０の断面構造を示す図である。テーブル４０は、多孔部材（例えば多孔質セラミック）からなり基板Ｇ（図１参照）が載置される上面部材４１と、上面部材４１の周囲に密着し、さらに底面が形成され、上面部材４１との間に中空空間４２ａが形成されるボディ４２と、中空空間４２ａに繋がる流路４３が形成され、外部流路４４に接続されるプラグ４５と、流路４３、外部流路４４、開度調節弁４６ａを介して中空空間４２ａを減圧する真空ポンプ４６と、流路４３、外部流路４４、圧力調整弁４７ａを介して中空空間４２ａに加圧空気を送るエアー源４７とからなる。
　これらのうち、中空空間４２ａ、流路４３、外部流路４４、開度調節弁４６ａ、真空ポンプ４６により、基板Ｇを上面部材４１に吸着させる吸着機構ＭＡが形成される。吸着機構ＭＡは、開度調節弁４６ａにより、強い吸着状態（吸着力が３０MPa以上程度）と、普
通の吸着状態（吸着力が０．０３MPa～０．３MPa程度）との二段階で、吸着力を調整することができるようにしてある。前者の吸着状態の場合は、レーザビームを照射してもガラス基板の曲がりが発生しないように強く吸着される。一方、後者の吸着状態の場合、吸着機構の一般的な目的である位置を固定し基板の移動を防ぐことができる程度に吸着される。
　また、中空空間４２ａ、流路４３、外部流路４４、開閉弁４７ａ、エアー源４７により、基板Ｇを上面部材４１の上に浮上させる浮上機構ＭＢが形成される。浮上機構ＭＢは、基板のブレイク加工の際に後述する基板誘導機構５０とともに用いられる。また、基板の水平方向の位置を調整する際にも、基板誘導機構５０とともに用いられる。
（基板誘導機構）
　次に、基板誘導機構５０について説明する。基板誘導機構５０は、テーブル４０上での基板の位置決めや微調整に用いられる。
　図７は基板誘導機構５０の構造を示す図である。基板誘導機構５０は、方形のテーブル４０の対角コーナー４８ａ、４８ｂの近傍に取り付けられる一対の可動当接部５１ａ、５１ｂにより構成される。各可動当接部５１ａ、５１ｂは、図示しない駆動機構によって、支軸５２ａ、５２ｂを中心に並進動作や旋回動作が行われる多関節アーム５３ａ、５３ｂを有する。多関節アーム５３ａ、５３ｂの先端部分には、図示しない駆動機構により旋回動作が行われる金属製の当接部材５４ａ、５４ｂが取り付けられる。当接部材５４ａ、５４ｂは、それぞれ先端が左右に分岐するように取り付けられ、基板Ｇと接する部位が円柱形にしてある。この円柱の軸方向は鉛直方向に向けられている。
　したがって、基板Ｇを位置決めしたり微調整したりするときに、エアー源４７（図６）を作動して基板Ｇを浮上させた状態で、基板Ｇを当接部材５４ａ、５４ｂで押すことにより、基板Ｇが当接部材５４ａ、５４ｂに軽く接しながら、所望の位置に移動するようになる。また、当接部材５４ａ、５４ｂの位置を所望位置で停止させると、浮上状態で位置を固定することができる。その後、エアー源４７を停止し、真空ポンプ４６を作動することにより、基板Ｇを同じ位置で吸着させることができる。
　なお、アライメントマークが形成されている基板Ｇの場合は、テーブル４０に定義される座標系に対する取り付け位置が予め計測されているカメラ５５ａ、５５ｂを用いて、アライメントマークを撮影することにより、アライメントマークの現在位置から基板Ｇの位置ずれ量を求め、移動量を算出し、基板誘導機構５０により移動させることで、基板Ｇの位置を自動調整することもできる。
（トリガ機構）
　次に初期亀裂形成用のトリガ機構について説明する。図１に示すように、トリガ機構６０はカッターホイール６１と、昇降機構６２と、支軸６３と、多関節アーム６４とからなる。多関節アーム６４は、基板誘導機構５０の多関節アーム５３ａ、５３ｂと同様の動きをする。カッターホール６１の刃先はＸ方向に向けてある。
　初期亀裂ＴＲを形成するときは、多関節アーム６４により、カッターホイール６１が初期亀裂を形成する位置の直上にくるようにする。そして、昇降機構６２により、カッターホイール６１を一時的に下降させて圧接することにより初期亀裂ＴＲを形成する。
　また、テーブル４０の左辺に取り付けたトリガ機構６０の他に、刃先をＹ方向に向けた第二のトリガ機構６５を、図１の手前の辺または奥の辺に設けることにより、Ｘ方向、Ｙ方向の二方向に沿って続けてレーザ加工するときに、効率的な加工を行うことができるようにしてある。なお、トリガ機構６５を設ける代わりに、基板誘導機構５０を作動し、基板Ｇを９０度回転させて隣接する辺に初期亀裂を形成するようにすることもできる。
(制御系)
　続いて、レーザ加工装置ＬＭ１の制御系について説明する。図８はレーザ加工装置ＬＭ１の制御系を示すブロック図である。レーザ加工装置ＬＭ１は、テーブル４０の吸着機構ＭＡおよび浮上機構ＭＢを駆動する吸着／浮上機構駆動部８１、基板誘導機構５０の可動当接部５１ａ、５１ｂを駆動する基板誘導機構駆動部８２、トリガ機構６０の昇降機構６１および多関節アーム６４を駆動するトリガ機構駆動部８３、走査機構２２の平面鏡Ｍ７、Ｍ８を移動させる走査機構駆動部８４、レーザビームを照射するレーザ駆動部８５、冷却ノズルを設けてビームスポットＢＳに追随する冷却スポットを形成するときは冷媒ノズルから冷媒の噴霧を行う冷却ノズル駆動部８６、ＣＣＤカメラ５５ａ、５５ｂによる撮像を行うカメラ駆動部８７、長軸方向切替部３０の光路切替機構３１およびこれに連動するスライド機構３２を駆動する光路切替機構駆動部８８、ビーム断面切替機構２９を駆動するビーム断面切替機構駆動部８９の各駆動系が、コンピュータ（ＣＰＵ）で構成される制御部８０によってコントロールされる。
　制御部８０には、キーボード、マウス等の入力装置からなる入力部９１、および各種の表示を行う表示画面からなる表示部９２が接続され、必要なメッセージが表示画面に表示されるとともに、必要な指示や設定が入力できるようにしてある。また、モード情報記憶部９３が設けられ、一般加工モード、厚板加工モード、薄板加工モードの情報が記憶してある。なお、モード情報記憶部９３はメモリ装置（ＨＤＤ等）に設けられる。各加工モード情報には、それぞれ異なるシーケンスプログラムが記憶されており、いずれかが選択されると、その加工モードのプログラムが制御部により実行される。モードの選択を行うモード入力は、入力部９１により行われる。
　制御部８０は、特にモード入力が行われていない場合、あるいは一般加工モードが選択された場合に一般加工モードが実行される。一方、厚板加工モード、薄板加工モードが選択されると、選択された加工モードが実行される。
　一般加工モードは、基板の板厚が薄い場合にも厚い場合にも使用できるようにするため、スクライブ加工時に吸着機構を用いて基板を強く吸着するとともに、ブレイク加工時に浮上機構を用いて基板を浮上する。
　厚板加工モードは、基板の板厚が厚い場合に用いる。基板の板厚が厚い場合は、スクライブ加工時には誤って分断されてしまう問題はほとんど発生しないが、ブレイク加工時に基板が分断されない問題が生じる。したがって、ブレイク時に浮上機構を用いて基板を浮上する。スクライブ時には、位置決め用に吸着機構を普通の吸着状態で使用する。
　薄板加工モードは、基板の板厚が薄い場合に用いる。基板の板厚が薄い場合はブレイク加工時に分断することが困難になる問題はほとんど発生しないが、スクライブ加工時に基板がいきなり分断されてしまう問題が生じる。したがってスクライブ時に基板を強く吸着して曲げモーメントの発生を抑えるようにする。なおブレイク時は基板Ｇを浮上するまでもなく分断されるが、より確実に分断できるようにするために、浮上機構により基板を浮上する。
　厚板加工モードは少なくとも２ｍｍ以上の板厚の基板において利用する。これ以上の板厚になると、基板を浮上させないと分断が困難になるからである。一方、薄板加工モードは少なくとも０．５ｍｍ以下の板厚の基板において利用する。これ以上の薄さになると、基板の曲げを積極的に抑えないとスクライブ時に分断されてしまうからである。中間の０．５ｍｍ～２ｍｍの板厚の基板ではスクライブ時には吸着し、ブレイク時には浮上させるようにするのが好ましい。
　また、閾値（例えば板厚１ｍｍ）を設定して、それより厚いときは厚板加工モード、薄いときは薄板加工モードにするようにしてもよい。閾値を設定して加工モードを閾値に基づいて切り替える場合、入力部から基板の板厚の数値を入力することにより、モード選択を行うようにしてもよい。
　また、詳細説明は省略するが、基板の板厚を計測する機構を設けるようにして、計測結果に基づいて、自動的に加工モードが選択されるようにしてもよい。
（動作例１）
　次に、レーザ加工装置ＬＭ１による典型的な動作例について説明する。ここではアライメントマークが刻まれた定型のガラス基板Ｇを、互いに直交する第一方向と第二方向とにスクライブする場合について説明する。説明の便宜上、第一方向をガラス基板のｘ方向、第二方向をガラス基板のｙ方向とし、アライメントマークで位置決めを行ったときに、ｘ方向がレーザ走査光学系のＸ方向に一致するものとする。
　図９はレーザ加工装置ＬＭ１による動作の第一の例を示すフローチャートである。この例は、一般加工モードが実行されるときの動作である。
　ガラス基板Ｇがテーブル４０の上に載置されると、まず、基板誘導機構５０を用いて基板Ｇの位置決めを行う（Ｓ１０１）。位置決めは、カメラ５５ａ、５５ｂにより、基板Ｇのアライメントマークを検出し、位置ずれ量を求める。続いて、可動当接部５１ａ、５１ｂを駆動し、当接部材５４ａ、５４ｂを基板Ｇの基板側面に接近させる。同時に浮上機構ＭＢを作動させて、基板Ｇをテーブル面から浮上させる。このときガラス基板Ｇは当接部材５４ａ，５４ｂとの接点（４箇所）で水平方向の移動が制限される。続いて、可動当接部５１ａ、５１ｂを駆動して、基板Ｇを水平方向に移動（並進、回転）し、位置ずれ量が０になる位置で停止させる。その結果、基板Ｇのｘ方向がレーザ走査光学系のＸ方向に一致した状態で位置決めが完了する。そして浮上機構ＭＢを停止し、吸着機構ＭＡを作動させることにより、基板Ｇをテーブル面に固定する。このとき開度調節弁４６ａは強く吸着される状態に設定される。
　続いて、トリガ機構６０、６５を駆動して、ガラス基板ＧのＸ方向およびＹ方向のスクライブ開始位置に初期亀裂ＴＲを作成する（Ｓ１０２）。
　続いて、ｘ方向のレーザスクライブ加工を行う（Ｓ１０３）。ビームスポットＢＳの長軸がＸ方向に向くように長軸方向切替部３０を駆動して第二光路を選択する。そして走査機構部２２を駆動して、平面鏡Ｍ７、Ｍ８の位置を調整し、レーザビームを照射しながら平面鏡Ｍ８をＸ方向に移動（走査）することにより、ガラス基板のｘ方向にスクライブ加工を行う。このとき基板Ｇはテーブル面に強く吸着されており、基板Ｇには曲げモーメントがほとんど生じていないため、いきなり分断されることはない。ｘ方向のスクライブを複数回繰り返すときは、平面鏡Ｍ７によるＹ方向の移動（レーザ停止）と、平面鏡Ｍ８によるＸ方向の移動（走査）（レーザ照射）とを交互に行う。
　続いて、ｙ方向のレーザスクライブを行う（Ｓ１０４）。ビームスポットＢＳの長軸がＹ方向に向くように長軸方向切替部３０を駆動して第一光路を選択する。そして走査機構部２２を駆動して、平面鏡Ｍ７、Ｍ８の位置を調整し、レーザビームを照射しながら平面鏡Ｍ７をＹ方向に移動（走査）することにより、ガラス基板のｙ方向にスクライブ加工を行う。このときも基板Ｇはテーブル面に強く吸着されており、基板Ｇには曲げモーメントがほとんど生じていないため、分断されることはない。以上の加工により、ｘ方向およびｙ方向のスクライブ加工が完了する。
　続いて、ｙ方向、ｘ方向のレーザブレイクを行う（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。ｙ方向から先にレーザブレイクを行えばよいが、ｘ方向に戻してからレーザブレイクを行うようにしてもよい。このとき基板Ｇは浮上機構ＭＢにより浮上状態にする。ビーム断面切替機構２９を駆動してレーザ光源１０からのレーザビームがビーム断面拡大部２８に向かうように切り替えておく。これにより基板Ｇには拡大された円形ビームが照射されることになり、円形ビームによるレーザブレイクが行われる。続いて、レーザスクライブ時と同様にレーザビームを走査する。
　以上の動作により、ｘ方向およびｙ方向へのレーザブレイクが行われ、基板Ｇは方形に分断される。
（動作例２）
　次に、レーザ加工装置ＬＭ１による第二の動作例について説明する。
　図１０はレーザ加工装置ＬＭ１による動作の第二の例を示すフローチャートである。この例は、モード選択が行われ、厚板加工モードまたは薄板加工モードが選択される場合の動作を示す。
　ガラス基板Ｇがテーブル４０の上に載置されると、まず、基板誘導機構５０を用いて基板Ｇの位置決めを行う（Ｓ２０１）。続いて、トリガ機構６０、６５を駆動して、ガラス基板ＧのＸ方向およびＹ方向のスクライブ開始位置に初期亀裂ＴＲを作成する（Ｓ２０２）。以上の工程はＳ１０１，Ｓ１０２と同じである。
　続いて、モード入力の結果を判定する（Ｓ２０３）。一般加工モードが選択されたときは上述した動作例１のＳ１０３に進み、レーザスクライブ、レーザブレイクが行われる。薄板加工モードが選択されたときはＳ２０４に進み、厚板加工モードが選択されたときはＳ２１０に進む。
　薄板加工モードが選択されると、ｘ方向のレーザスクライブを行い（Ｓ２０４）、続いてｙ方向のレーザスクライブを行う（Ｓ２０５）。このときの手順はＳ１０３，Ｓ１０４と同様である。すなわち、基板Ｇをテーブル面に強く吸着させ、基板Ｇには曲げモーメントがほとんど生じないようにしてレーザ照射を行う。これにより、基板Ｇがいきなり分断されることがないようにする。
　続いて、ｙ方向、ｘ方向のレーザブレイクを行う（Ｓ２０６、Ｓ２０７）。このとき基板Ｇは、一応、浮上機構ＭＢにより浮上状態にする。ビーム断面切替機構２９を駆動してレーザ光源からのレーザビームがビーム断面拡大部２８に向かうように切り替えておく。続いて、レーザスクライブ時と同様にレーザビームを走査する。以上の動作により、ｘ方向およびｙ方向へのレーザブレイクが行われ、基板Ｇは方形に分断される。
　厚板加工モードが選択されると、ｘ方向のレーザスクライブを行い（Ｓ２１０）、続いてｙ方向のレーザスクライブを行う（Ｓ２１１）。基板Ｇは十分に厚いため、強い吸着を行わずとも、分断されることはないので、基板Ｇが水平移動しないように、基板Ｇをテーブル面に普通の強さ（位置決め用）で吸着させておく。
　続いて、ｙ方向、ｘ方向のレーザブレイクを行う（Ｓ２１２、Ｓ２１３）。このとき基板Ｇは、必ず浮上機構ＭＢにより浮上状態にする。ビーム断面切替機構２９を駆動してレーザ光源からのレーザビームがビーム断面拡大部２８に向かうように切り替えておく。この状態でレーザビームを走査し、ｘ方向およびｙ方向へのレーザブレイクを行うことにより、基板Ｇは方形に分断される。
　本発明は、ガラス基板等の分断加工を行うレーザ加工装置に利用することができる。

Claims (6)

  1. 脆性材料からなる基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工装置であって、
    基板載置面が多孔部材で形成され、多孔部材を介して基板を吸着する吸着機構と多孔部材を介して基板に気体を吹き付けて浮上させる浮上機構とが設けられたテーブルと、
    　浮上した基板の基板側面に当接して基板の水平方向の移動を制限する当接部材と、
    レーザ光源と、
    レーザ光源から出射されるレーザビームを基板上で走査するレーザビーム走査光学系と、
    スクライブ加工時は吸着機構を作動して基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止し、かつ、ブレイク加工時は浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するように制御する制御部とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　脆性材料からなる基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工装置であって、
    基板載置面が多孔部材で形成され、多孔部材を介して基板を吸着する吸着機構と多孔部材を介して基板に気体を吹き付けて浮上させる浮上機構とが設けられたテーブルと、
    レーザ光源と、
    レーザ光源から出射されるレーザビームを基板上で走査するレーザビーム走査光学系と、
    少なくとも厚板加工を行うときに実行する厚板加工モードと薄板加工を行うときに実行する薄板加工モードとが選択可能な加工モード選択部と、
    厚板加工モードが選択されると、ブレイク加工時に浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進するよう制御し、薄板加工モードが選択されると、スクライブ加工時に吸着機構を作動して基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止するように制御する加工モード別の制御部とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
  3. 　前記加工モード別の制御部は、さらに厚板加工モードでのスクライブ加工時には吸着機構を薄板加工モードよりも弱い吸着力で作動して基板の位置決めを行い、薄板加工モードでのブレイク加工時には浮上機構を作動して基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進する制御を行う請求項２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　スクライブ加工時に吸着機構を作動して基板の変形を拘束する際に、３０MPa以上の力で吸引する請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
  5. 　脆性材料からなる基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工方法であって、
    スクライブ加工時は基板を基板載置面に吸着させて基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止しながらスクライブラインを形成し、
    ブレイク加工時はスクライブ加工時と同じ水平位置で基板を浮上させて基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進することを特徴とするレーザ加工方法。
  6. 　脆性材料からなる基板の加工面に対し一回目のレーザビームの走査によりスクライブ加工を行い、次いで形成されたスクライブラインに沿って二回目のレーザビームの走査によりブレイク加工を行うレーザ加工方法であって、
    基板の板厚が少なくとも０．５ｍｍ以下のときは、スクライブ加工時は基板を基板載置面に吸着させて基板の変形を拘束することにより基板の分断を防止し、
    基板の板厚が少なくとも２ｍｍ以上のときは、ブレイク加工時は基板を基板載置面から浮上させて基板の変形を自由に生じさせることにより基板の分断を促進することを特徴とするレーザ加工方法。
PCT/JP2008/065514 2007-12-21 2008-08-29 レーザ加工装置およびレーザ加工方法 WO2009081621A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009546972A JP5070299B2 (ja) 2007-12-21 2008-08-29 レーザ加工装置およびレーザ加工方法
CN2008801221076A CN101903129B (zh) 2007-12-21 2008-08-29 激光加工装置及激光加工方法
KR1020107002395A KR101142290B1 (ko) 2007-12-21 2008-08-29 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007-330192 2007-12-21
JP2007330192 2007-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009081621A1 true WO2009081621A1 (ja) 2009-07-02

Family

ID=40800938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/065514 WO2009081621A1 (ja) 2007-12-21 2008-08-29 レーザ加工装置およびレーザ加工方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5070299B2 (ja)
KR (1) KR101142290B1 (ja)
CN (1) CN101903129B (ja)
TW (1) TWI387502B (ja)
WO (1) WO2009081621A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080969A1 (en) * 2013-11-26 2015-06-04 Corning Incorporated Method and system of laser cutting a sheet material
CN107030390A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 苏州沃特维自动化***有限公司 一种太阳能电池片切割装置
WO2019049596A1 (ja) * 2017-09-07 2019-03-14 Ｓｔｓ合同会社 取付具
CN113681172A (zh) * 2021-08-06 2021-11-23 深圳市鑫达辉软性电路科技有限公司 一种柔性电路板生产用裁剪装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103568384B (zh) * 2012-08-10 2017-10-03 赛恩倍吉科技顾问（深圳）有限公司 保护盖及其加工方法
KR101465014B1 (ko) * 2013-06-26 2014-11-26 주식회사 엘티에스 강화유리 절단장치
JP6829118B2 (ja) 2017-03-16 2021-02-10 株式会社日本製鋼所 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法
CN113478101A (zh) * 2021-07-21 2021-10-08 常州机电职业技术学院 一种芯片基板切割设备用的加工防护装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0919782A (ja) * 1995-07-04 1997-01-21 Hitachi Cable Ltd 基板の加工方法及びその加工装置
JPH11785A (ja) * 1997-06-11 1999-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザー加工機の被加工物位置決め装置
JP2005088014A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd クランプ機構及びクランプ機構を有するレーザ加工機
WO2007037118A1 (ja) * 2005-09-28 2007-04-05 Shibaura Mechatronics Corporation 脆性材料のレーザ割断装置、レーザ割断システム及びその方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004217492A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Murakami Corp ガラス板材の切抜方法
JP2005028423A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2007246298A (ja) * 2006-03-13 2007-09-27 Shibuya Kogyo Co Ltd 脆性材料の割断方法とその装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0919782A (ja) * 1995-07-04 1997-01-21 Hitachi Cable Ltd 基板の加工方法及びその加工装置
JPH11785A (ja) * 1997-06-11 1999-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザー加工機の被加工物位置決め装置
JP2005088014A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd クランプ機構及びクランプ機構を有するレーザ加工機
WO2007037118A1 (ja) * 2005-09-28 2007-04-05 Shibaura Mechatronics Corporation 脆性材料のレーザ割断装置、レーザ割断システム及びその方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080969A1 (en) * 2013-11-26 2015-06-04 Corning Incorporated Method and system of laser cutting a sheet material
CN107030390A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 苏州沃特维自动化***有限公司 一种太阳能电池片切割装置
WO2019049596A1 (ja) * 2017-09-07 2019-03-14 Ｓｔｓ合同会社 取付具
JPWO2019049596A1 (ja) * 2017-09-07 2019-11-07 Ｓｔｓ合同会社 取付具
CN113681172A (zh) * 2021-08-06 2021-11-23 深圳市鑫达辉软性电路科技有限公司 一种柔性电路板生产用裁剪装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW200927352A (en) 2009-07-01
JPWO2009081621A1 (ja) 2011-05-06
JP5070299B2 (ja) 2012-11-07
CN101903129B (zh) 2013-12-18
KR101142290B1 (ko) 2012-05-07
TWI387502B (zh) 2013-03-01
KR20100035174A (ko) 2010-04-02
CN101903129A (zh) 2010-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5070299B2 (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP5374385B2 (ja) レーザ加工装置
JP5221560B2 (ja) レーザ加工装置
JP5060880B2 (ja) 脆性材料基板の分断装置および分断方法
EP1806202B1 (en) Method and device for forming crack
JP5102846B2 (ja) 脆性材料基板の面取り加工方法および面取り加工装置
EP1439149A2 (en) Method for manufacturing a glass blank
WO2007119740A1 (ja) スクライブ方法、スクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断した割断基板
WO2011002089A1 (ja) 脆性材料基板の割断方法及び割断装置並びにその割断方法により得られる車両用窓ガラス
JPWO2006070825A1 (ja) 脆性材料基板の分断方法および基板分断システム
JPWO2007094348A1 (ja) レーザスクライブ方法、レーザスクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断した割断基板
JP5320395B2 (ja) 面取り加工装置
JP2009082927A (ja) レーザ加工装置
JP2012045830A (ja) レーザ割断装置
JP4615231B2 (ja) スクライブ装置およびこの装置を用いたスクライブ方法
JP2012056229A (ja) レーザ割断装置
JP2007268953A (ja) 初期亀裂形成機構
JP2002153984A (ja) 基板分割方法及びこれを用いた液晶装置の製造方法
JP5678816B2 (ja) ガラス基板の割断方法および割断装置
JP2012031035A (ja) 脆性材料基板の割断方法
JP2001085353A (ja) レーザー処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880122107.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08865047

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009546972

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20107002395

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08865047

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1