(57)【要約】【課題】簡単な手段によって、基板レーザ加工において基板の加工深さの変更可能にする。【解決手段】基板Ｗのレーザ加工方法は、レーザ光Ｌを基板Ｗに照射するレーザ光照射ステップと、レーザ光Ｌの光軸を傾けることで、レーザ光の加工深さを変更する光軸傾けステップとを備えている。【選択図】図２
2020001082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のレーザ加工方法であって、
レーザ光を前記基板に照射するレーザ光照射ステップと、
前記レーザ光の光軸を傾けることで、前記レーザ光の加工深さを変更する光軸傾けステップと、
を備えた、基板のレーザ加工方法。
【請求項２】
前記光軸傾けステップは、前記レーザ光を集光レンズに入射する位置を変更することで行われる、請求項１に記載の基板のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記光軸傾けステップは、前記レーザ光を照射する光学系を傾けることで行われる、請求項１に記載の基板のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記光軸傾けステップは、空間光位相変調によって行われる、請求項１に記載の基板のレーザ加工方法。
【請求項５】
基板のレーザ加工装置であって、
基板が載置されるテーブルと、
レーザ光を発振するレーザ装置と、
前記レーザ装置で発振されたレーザ光を集光して前記基板に照射する伝送光学系と、
前記伝送光学系から前記基板に照射されるレーザ光の光軸の傾きを変更する駆動機構と、
前記テーブルを前記伝送光学系に対して相対移動させるテーブル駆動部と、
前記レーザ装置、前記駆動機構及び前記テーブル駆動部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板に照射されるレーザ光の光軸を傾けることで、前記レーザ光の加工深さを変更するように制御する、
レーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板のレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板をスクライブ加工する方法として、レーザ加工が知られている。レーザ加工では、例えば、赤外線ピコ秒レーザが用いられている。この場合、レーザパルスによる内部加工を平面方向に断続的に行って複数のレーザフィラメントを形成することで、スクライブラインを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１に示す技術では、収束レーザビームは、基板内で自己収束を引き起こし、結果としてフィラメントを作り出すように選択されたエネルギー及びパルス持続時間を有するパルスで構成される。そして、複数のフィラメントによって、スクライブラインが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５３６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板にレーザ加工を形成するときに、加工深さを変更したい場合がある。そのためには、通常は伝送光学系のレンズを基板の垂直方向に移動させることが行われている。
しかし、上記方法ではレンズの垂直移動等の複雑動作が必要になり、装置及び動作が複雑になる。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な手段によって、基板レーザ加工において基板の加工深さの変更可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【０００７】
本発明の一見地に係る基板のレーザ加工方法は、下記のステップを備えている。
◎レーザ光を基板に照射するレーザ光照射ステップ
◎レーザ光の光軸を傾けることで、レーザ光の加工深さを変更する光軸傾けステップ
この方法では、簡単な手段によって、基板の加工深さの変更が可能になる。
【０００８】
光軸傾けステップは、レーザ光を集光レンズに入射する位置を変更することで行われてもよい。
【０００９】
光軸傾けステップは、レーザ光を照射する光学系を傾けることで行われてもよい。
【００１０】
光軸傾けステップは、空間光位相変調によって行われてもよい。
【００１１】
本発明の他の見地に係る基板のレーザ加工装置は、基板が載置されるテーブルと、レーザ光を発振するレーザ装置と、レーザ装置で発振されたレーザ光を集光して基板に照射する伝送光学系と、伝送光学系から基板に照射されるレーザ光の光軸の傾きを変更する駆動機構と、テーブルを伝送光学系に対して相対移動させるテーブル駆動部と、レーザ装置、駆動機構及びテーブル駆動部を制御する制御部とを備えている。
制御部は、基板に照射されるレーザ光の光軸を傾けることで、レーザ光の加工深さを変更するように制御する。
この装置では、上記と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る基板レーザ加工方法では、簡単な手段によって、基板の加工深さの変更が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のレーザ加工装置の模式図。
【図２】第１実施形態の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図。
【図３】第１実施形態の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図。
【図４】第２実施形態の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図。
【図５】第３実施形態のレーザ加工装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．第１実施形態
（１）全体構成
図１を用いて、本発明の一実施形態によるガラス基板切断用のレーザ加工装置１の全体構成を説明する。図１は、第１実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
レーザ加工装置１は、基板Ｗをフルカット加工するための装置である。
基板Ｗは、例えば、ソーダガラスであり、厚みが例えば１．８ｍｍであり、１．１〜３ｍｍの範囲にある。
【００１５】
レーザ加工装置１は、レーザ装置３を備えている。レーザ装置３は、基板Ｗにレーザ光Ｌを照射するためのレーザ光を発振するレーザ発振器１５と、レーザ制御部１７とを有している。レーザ発振器１５は、例えば、波長３４０〜１１００ｎｍのピコ秒レーザである。レーザ制御部１７はレーザ発振器１５の駆動及びレーザパワーを制御できる。
レーザ加工装置１は、レーザ装置３で発振されたレーザ光を集光して基板Ｗに照射する伝送光学系５を有している。伝送光学系５は、例えば、集光レンズ１９、複数のミラー（図示せず）、プリズム（図示せず）等を有する。
レーザ加工装置１は、伝送光学系５全体又はその一部である光学部材（レンズ、ミラー等）の位置や姿勢を変更させることによって、基板Ｗに照射されるレーザ光の光軸の傾きを変更する駆動機構１１を有している。
【００１６】
レーザ加工装置１は、基板Ｗが載置される加工テーブル７を有している。加工テーブル７は、テーブル駆動部１３によって移動される。テーブル駆動部１３は、加工テーブル７をベッド（図示せず）に対して水平方向に移動させる移動装置（図示せず）を有している。移動装置は、ガイドレール、モータ等を有する公知の機構である。
【００１７】
レーザ加工装置１は、制御部９を備えている。制御部９は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。制御部９は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
制御部９は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
【００１８】
制御部９は、レーザ制御部１７、駆動機構１１、及びテーブル駆動部１３を制御できる。
制御部９には、図示しないが、基板Ｗの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
【００１９】
（２）レーザ加工方法
図２及び図３を用いて、基板Ｗのレーザ加工方法を説明する。図２及び図３は、第１実施形態の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図である。
レーザ加工方法は、基板Ｗの内部のレーザ加工を平面方向に断続的に行い、たとえばスクライブラインを形成する。具体的には、基板Ｗの第１端面３１から第２端面３３まで、平面方向に連続してレーザ光Ｌが照射される（レーザ光照射ステップ）。
【００２０】
以下、具体例として、第１のレーザ加工動作と第２の加工動作を説明する。
第１の加工動作は、基板Ｗにおいて深い加工深さＤ１を確保するものである。図２に示すように、この場合に、レーザ光Ｌの光軸は、基板Ｗの面に対して垂直になっている。
【００２１】
第２の加工動作は、基板Ｗにおいて浅い加工深さＤ２を確保するものである。図３に示すように、この場合に、レーザ光Ｌの光軸を傾けることで、第１の加工動作に比べてレーザ光Ｌによる基板Ｗの加工深さが変更されている。具体的には、基板Ｗの加工深さが浅くなっている。
この方法では、簡単な手段によって、基板Ｗの加工深さの変更が可能になる。
【００２２】
具体的には、図３のレーザ加工工程では、集光レンズ１９に入射されるレーザ光Ｌの位置が適宜変更されることで、上記動作が実現される。レーザ光Ｌの位置を変更するために、ミラー（図示せず）等の位置が変更される。つまり、光軸傾けステップは、レーザ光を集光レンズ１９に入射する位置を変更することで行われる。
【００２３】
２．第２実施形態
前記実施形態では集光レンズに対するレーザ光入射角度を変更することでレーザ光を傾けていたが、光軸傾けは他の手段によって実現してもよい。たとえば、光軸傾けステップは、レーザ光を照射する光学系を傾けることで行われてもよい。
図４を用いて、そのような実施形態を第２実施形態として説明する。図４は、第２実施形態の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図である。
【００２４】
レーザ加工方法は、具体的には、レーザ光Ｌによる基板Ｗの内部加工を平面方向に断続的に行うことで、スクライブラインを形成する。具体的には、基板Ｗの第１端面３１から第２端面３３まで、平面方向に連続してレーザ光Ｌが照射される（レーザ光照射ステップ）。
上記の動作においてレーザ光の光軸を傾けることで、レーザ光の加工深さが変更される。
この方法では、簡単な手段によって、基板の加工深さの変更が可能になる。
【００２５】
具体的には、集光レンズ１９及びそこに入射されるレーザ光Ｌの角度が適宜変更されることで、上記動作が実現される。上記の変更をするために、集光レンズ１９及びミラー（図示せず）等の光学系又は伝送光学系５全体の位置又は姿勢が変更される。
【００２６】
３．第３実施形態
光軸傾けステップは、空間光位相変調によって行われてもよい。図５を用いて、そのような実施形態を説明する。図５は、第３実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
【００２７】
レーザ加工装置１Ａは、レーザ装置３から出射されたレーザ光を変調する空間光位相変調器２１を有している。空間光位相変調器２１は、例えば反射型であり、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）の空間光位相変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）であってもよい。空間光位相変調器２１は、水平方向から入射するレーザ光を変調すると共に、下方に反射する。
【００２８】
レーザ加工装置１Ａは、駆動部２３を有している。駆動部２３は、空間光位相変調器２１における各画素電極に所定電圧を印加し、液晶層に所定の変調パターンを表示させ、これにより、レーザ光を空間光位相変調器２１で変調させる。ここで、液晶層に表示される変調パターンは、例えば、加工痕を形成しようとする位置、照射するレーザ光の波長、加工対象物の材料、及び伝送光学系５や加工対象物の屈折率等に基づいて予め導出され、制御部９に記憶されている。
【００２９】
レーザ加工方法は、レーザ光Ｌによる基板Ｗの内部加工を平面方向に断続的に行うことで、スクライブラインを形成する。具体的には、図示しないが、基板Ｗの第１端面３１から第２端面３３まで、平面方向に連続してレーザ光Ｌが照射される（レーザ光照射ステップ）。
上記の動作においてレーザ光の光軸を傾けることで、レーザ光の加工深さが変更される。
この方法では、簡単な手段によって、基板の加工深さの変更が可能になる。
【００３０】
４．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
基板は、ガラス、半導体ウェハ、セラミックス等の脆性材料基板であればよく、特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、基板のレーザ加工方法に広く適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１    ：レーザ加工装置
３    ：レーザ装置
５    ：伝送光学系
７    ：加工テーブル
９    ：制御部
１１  ：駆動機構
１３  ：テーブル駆動部
１５  ：レーザ発振器
１７  ：レーザ制御部
１９  ：集光レンズ
２１  ：空間光位相変調器
２３  ：駆動部
３１  ：第１端面
３３  ：第２端面
Ｌ    ：レーザ光
Ｗ    ：基板
【図１】
2020001082.tif 000003
【図２】
2020001082.tif 000004
【図３】
2020001082.tif 000005
【図４】
2020001082.tif 000006
【図５】
2020001082.tif 000007