(57)【要約】【課題】レーザによって所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去する際に、加工後の製品の端面の加工精度を向上させる。【解決手段】貼り合わせ基板Ｗの部分抜き加工方法は、抜き部分３２の輪郭に沿ってレーザ光Ｌを照射することで、厚み方向全域に加工痕を形成する輪郭形成ステップと、抜き部分３２にレーザ光Ｌを照射することで、厚み方向全域に加工痕を形成する抜き部分加工ステップと、抜き部分３２に振動を付与することで、抜き部分３２を粉砕・除去するステップとを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の部分抜き加工方法であって、
抜き部分の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、厚み方向全域に加工痕を形成する輪郭形成ステップと、
前記抜き部分にレーザ光を照射することで、厚み方向全域に加工痕を形成する抜き部分加工ステップと、
前記抜き部分に振動を付与することで、前記抜き部分を粉砕・除去するステップと、
を備えた、基板の部分抜き加工方法。
【請求項２】
前記抜き部分加工ステップでは、平面視で線状の加工痕を形成する、請求項１に記載の基板の部分抜き加工方法。
【請求項３】
前記線状の加工痕は、前記抜き部分を平面視で複数の領域に分割するように形成されている、請求項２に記載の基板の部分抜き加工方法。
【請求項４】
前記線状の加工痕は一端が前記輪郭の近傍において前記輪郭から離れて位置している、請求項２又は３に記載の基板の部分抜き加工方法。
【請求項５】
前記抜き部分加工ステップでは、貫通孔を形成する、請求項１〜４のいずれかに記載の基板の部分抜き加工方法。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記抜き部分の中心又はその近傍に形成される、請求項５に記載の基板の部分抜き加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の部分抜き加工方法に関する。
【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】
レーザによって所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去することが行われている。しかし、スクライブラインに沿ったガラス基板の分離に大きな力が必要になるので、欠け、チッピング、割れなどが発生しやすく、そのため歩留まりが低下する。
【０００５】
本発明の目的は、レーザによって所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去する際に、加工後の製品の端面の加工精度を向上させることにある。
【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部分抜き加工方法は、下記のステップを備えている。
◎抜き部分の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、厚み方向全域に加工痕を形成する輪郭形成ステップ
◎抜き部分にレーザ光を照射することで、厚み方向全域に加工痕を形成する抜き部分加工ステップ
◎抜き部分に振動を付与することで、抜き部分を粉砕・除去するステップ
この方法では、抜き部分が落ちた後の基板の孔の精度が高くなる。なぜなら、抜き部分に加工痕が形成されることで、抜き部分が割れやすくなっており、抜き部分の輪郭に大きな力が作用しないからである。
【０００８】
抜き部分加工ステップでは、平面視で線状の加工痕を形成してもよい。
この方法では、抜き部分が落ちた後の基板の孔の精度が高くなる。
【０００９】
線状の加工痕は、抜き部分を平面視で複数の領域に分割するように形成されていてもよい。
この方法では、抜き部分が落ちた後の基板の孔の精度が高くなる。
【００１０】
線状の加工痕は一端が輪郭の近傍において輪郭から離れて位置していてもよい。
この方法では、抜き部分が落ちた後の基板の孔の精度が高くなる。
【００１１】
抜き部分加工ステップでは、貫通孔を形成してもよい。
この方法では、抜き部分が落ちた後の基板の孔の精度が高くなる。
【００１２】
貫通孔は、抜き部分の中心又はその近傍に形成されてもよい。
この方法では、抜き部分が落ちた後の基板の孔の精度が高くなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る基板の部分抜き加工方法では、レーザによって所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去する際に、加工後の製品の端面の加工精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ加工装置の模式図。
【図２】粉砕装置の模式的側面図（粉砕加工前）。
【図３】レーザ加工後の基板の模式的斜視図。
【図４】粉砕装置の模式的側面図（粉砕加工後）。
【図５】基板のレーザ加工の一例を示す平面図。
【図６】基板のレーザ加工の一例を示す平面図。
【図７】基板のレーザ加工の一例を示す平面図。
【図８】基板のレーザ加工の一例を示す平面図。
【図９】基板のレーザ加工の一例を示す平面図。
【図１０】基板のレーザ加工の一例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．第１実施形態
本実施形態は、基板の所定部分を抜き落とすことで、抜き部分がなくなった基板製品を製造する方法を説明する。
（１）レーザ加工装置
図１を用いて、レーザ加工装置１の全体構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
【００１６】
レーザ加工装置１は、貼り合わせ基板Ｗ（以下、「基板Ｗ」）にスクライブラインを形成する装置である。基板Ｗは、第１基板Ｗ１と、第２基板Ｗ２とを有している。基板Ｗは、例えば、液晶ガラス基板である。
図２（後述）に示すように、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２は、シール材４０によって貼り合わされている（図２を参照）。第１基板Ｗ１は外側面３５と内側面３６を有している。第２基板Ｗ２は外側面３７と内側面３８とを有している。内側面３６と内側面３８の間にシール材４０が配置されている。
一例として、第１基板Ｗ１の厚みは０．１５ｍｍであり、第２基板Ｗ２の厚みは０．１５ｍｍである。
【００１７】
レーザ加工装置１は、第１レーザ装置３Ａを有している。
第１レーザ装置３Ａは、第１レーザ発振器１５Ａと、第１レーザ制御部１７Ａとを有している。第１レーザ発振器１５Ａは、例えば、波長３４０〜１１００ｎｍのピコ秒レーザである。第１レーザ制御部１７Ａは、第１レーザ発振器１５Ａ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、第１伝送光学系５Ａを有している。第１伝送光学系５Ａは、第１レーザ装置３Ａから出射されたレーザ光を変調する第１空間光位相変調器２１Ａを有している。第１空間光位相変調器２１Ａは、例えば透過型であり、透過型の空間光移送変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）であってもよい。また透過型の空間光移送変調器に代えて反射型液晶（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）の空間光位相変調器などの反射型の空間光移送変調器を使用してもよい第１空間光位相変調器２１Ａは、レーザ光を変調すると共に、下方に照射して第１レーザ光Ｌ１を発射する。第１伝送光学系５Ａは、第１空間光位相変調器２１Ａの下方に、第１集光レンズ２３Ａを有している。
【００１８】
レーザ加工装置１は、第２レーザ装置３Ｂを備えている。
第２レーザ装置３Ｂは、第２レーザ発振器１５Ｂと、第２レーザ制御部１７Ｂとを有している。第２レーザ発振器１５Ｂは、例えば、波長３４０〜１１００ｎｍのピコ秒レーザである。第２レーザ制御部１７Ｂは第２レーザ発振器１５Ｂ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、第２伝送光学系５Ｂを有している。第２伝送光学系５Ｂは、第２レーザ装置３Ｂから出射されたレーザ光を変調する第２空間光位相変調器２１Ｂを有している。第２空間光位相変調器２１Ｂは、第１空間光位相変調器２１Ａと同じく、ＳＬＭであってもよい。第２空間光位相変調器２１Ｂは、レーザ光を変調すると共に、上方に第２レーザ光Ｌ２を照射する。第２伝送光学系５Ｂは、第２空間光位相変調器２１Ｂの上方に、第２集光レンズ２３Ｂを有している。
【００１９】
レーザ加工装置１は、駆動部２５を有している。駆動部２５は、第１空間光位相変調器２１Ａ及び第２空間光位相変調器２１Ｂ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、レーザ光を第１空間光位相変調器２１Ａ及び第２空間光位相変調器２１Ｂで所望に変調させる。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、及び第１伝送光学系５Ａ及び第２伝送光学系５Ｂ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（後述）に記憶されている。
この結果、第１空間光位相変調器２１Ａ及び第２空間光位相変調器２１Ｂは、任意の多数のビームを形成することができ、多数のビームによる同時加工が可能になる。
【００２０】
レーザ加工装置１は、基板Ｗを保持して駆動する駆動装置７を有している。駆動装置７は、駆動装置操作部１３によって移動される。駆動装置操作部１３は、駆動装置７を水平方向に移動させる。
【００２１】
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。
【００２２】
制御部９は、第１レーザ制御部１７Ａ及び第２レーザ制御部１７Ｂを制御できる。制御部９は、駆動部２５を制御できる。制御部９は、駆動装置操作部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。
【００２３】
（２）粉砕装置
図２を用いて、粉砕装置４１を説明する。図２は、粉砕装置の模式的側面図（粉砕加工前）である。
粉砕装置４１は、基板Ｗの抜き部分３２（後述）を粉砕して抜き落とすための装置である。
粉砕装置４１は、基台４３を有している。基台４３は、例えばアルミ製であり、上面に平面視で円形の凹部４３ａを有している。
粉砕装置４１は、支持用球４５を有している。支持用球４５は、例えば鉄製であり、凹部４３ａに嵌められ、それによって位置決めされている。
粉砕装置４１は、振動子４７を有している。振動子４７は、超音波アクチュエータ（図示せず）に装着された超音波振動子であり、基板Ｗに振動を付与できる。振動子４７は、円錐形状の部材であり、基板Ｗの平面に密着可能な平面状の当接面４７ａを有している。また、振動子４７は例えばエアシリンダ（図示せず）によって上下方向に移動可能である。
【００２４】
（３）スクライブ加工方法
図３を用いて、レーザ加工装置１によるスクライブ加工方法を説明する。図３は、レーザ加工後の基板の模式的斜視図である。
【００２５】
（３−１）輪郭形成ステップ
第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を基板Ｗに照射することで、輪郭用スクライブライン３１を形成する。この実施形態では、輪郭用スクライブライン３１は円形状であり、それに囲まれた抜き部分３２が形成される。具体的には、第１レーザ装置３Ａ及び第２レーザ装置３Ｂを用いた第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２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、厚み方向全域に形成された加工痕からなる輪郭用スクライブライン３１が形成される。
上記のスクライブライン形成工程では、レーザ照射部分には基板Ｗ内部に光軸に沿って長く延びる加工痕が形成される。具体的には、加工痕は、図２に示すように、第１基板Ｗ１の外側面３５及び内側面３６間、及び第２基板Ｗ２の外側面３７及び内側面３８の間に延びている。
【００２６】
（３−２）抜き部分加工ステップ
第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を基板Ｗの抜き部分３２内に照射することで、粉砕用スクライブライン３３を形成する。この実施形態では、粉砕用スクライブライン３３は十字形状であり、抜き部分３２を４分割している。具体的には、レーザ装置３を用いたレーザ光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、厚み方向全域に形成された加工痕からなる粉砕用スクライブライン３３が形成される。
一例として、粉砕用スクライブライン３３の４本の半径方向外側端は、輪郭用スクライブライン３１に近接しているが到達しておらず、一例として０．１ｍｍの隙間を有している。この隙間は、０．０５〜０．２ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００２７】
上記のスクライブライン形成工程では、レーザ照射部分には基板Ｗ内部に光軸に沿って長く延びる加工痕が形成される。具体的には、図２に示すように、加工痕は、第１基板Ｗ１の外側面３５及び内側面３６の間、及び第２基板Ｗ２の外側面３７及び内側面３８の間に延びている。
【００２８】
上記内容をまとめると、粉砕用スクライブライン３３は、前述のように、平面視で線状に形成されており、抜き部分３２を複数の領域に分割するように形成されている。さらに、粉砕用スクライブライン３３は、一端が輪郭用スクライブライン３１の近傍において輪郭用スクライブライン３１から離れて位置している。
【００２９】
（４）粉砕加工
図２を用いて、抜き部分３２に振動を付与することで、抜き部分３２を粉砕・除去する工程を説明する。
最初に、基板Ｗが基台４３及び支持用球４５の上に載置される。具体的には、抜き部分３２の中心が支持用球４５の頂点に置かれるように、基板Ｗが配置される。なお、図示していないが、基板Ｗの端部は他の構造によって下方から支持されている。
【００３０】
次に、振動子４７が下降して、当接面４７ａが抜き部分３２に対する第１基板Ｗ１の外側面３５に接触する。
次に、振動子４７が駆動されることで、抜き部分３２に振動が付与される。この結果、抜き部分３２が破壊されて、落下する。具体的には、抜き部分３２は、粉砕用スクライブライン３３に沿って４分割される。
一例として、抜き部分３２の直径が６ｍｍであり、振動子４７の当接面４７ａの直径が４ｍｍであり、支持用球４５の直径が１１ｍｍである。振動周波数は例えば２８ｋＨｚである。
【００３１】
以上のようにして、図４に示すように、抜き孔５１が形成された基板Ｗが得られる。図４は、粉砕装置の模式的側面図（粉砕加工後）である。
この加工方法では、抜き部分４２が落ちた後の基板Ｗの抜き孔５１の精度が高くなる。なぜなら、抜き部分３２に粉砕用スクライブライン３３があらかじめ形成されることで、抜き部分４２が割れやすくなっており、抜き部分４２の輪郭である輪郭用スクライブライン３１に大きな力が作用しないからである。
【００３２】
２．粉砕用スクライブラインの変形例
粉砕用スクライブラインの変形例を、他の実施形態として説明する。
図５の実施形態では、粉砕用スクライブライン３３Ａは、平面視で１本の直線である。粉砕用スクライブライン３３Ａは、抜き部分３２の中心を通過しており、抜き部分３２を２つの領域に分割している。
図６の実施形態では、粉砕用スクライブライン３３Ｂは、平面視で２本の平行に並んだ直線である。粉砕用スクライブライン３３Ｂは、抜き部分３２の中心を挟んで配置されており、抜き部分３２を３つの領域に分割している。
【００３３】
図７の実施形態では、粉砕用スクライブライン３３Ｃは、平面視で互いに直交する縦２本・横２本（合計４本）の直線である。粉砕用スクライブライン３３Ｃは、抜き部分３２を９つの領域に分割している。
図８の実施形態では、粉砕用スクライブライン３３Ｄは、平面視で渦巻き状の線である。
【００３４】
図９及び図１０の実施形態では、粉砕用スクライブラインに加えて、貫通孔４９が抜き部分３２に形成されている。
図９では、図７で説明した粉砕用スクライブライン３３Ｃに加えて、貫通孔４９が形成されている。貫通孔４９は、抜き部分３２の中心に円形状に形成されている。なお、粉砕加工のときは、振動子４７は貫通孔４９を外した位置に接触させられる。
図１０では、貫通孔４９と、そこから外周側に向かって曲線状に延びる線である粉砕用スクライブライン３３Ｅが形成されている。貫通孔４９は、抜き部分３２の中心に形成されている。なお、粉砕加工のときは、振動子４７は貫通孔４９を外した位置に接触させられる。
【００３５】
３．他の実施形態
以上、本発明の一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例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、単板でもよい。
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。
【００３６】
抜き部分は、平面視で、三角形、四角形、多角形、楕円、小判形状、その他の形状でよい。
支持用球が基板の上面を支持して、振動子が基板の下面に接触してもよい。
支持用球の代わりに円錐形状の支持部材が用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、貼り合わせ基板の部分抜き加工方法に広く適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１      ：レーザ加工装置
３Ａ    ：第１レーザ装置
３Ｂ    ：第２レーザ装置
５Ａ    ：第１伝送光学系
５Ｂ    ：第２伝送光学系
７      ：駆動装置
９      ：制御部
１３    ：駆動装置操作部
２５    ：駆動部
３１    ：輪郭用スクライブライン
３２    ：抜き部分
３３    ：粉砕用スクライブライン
３３Ａ  ：粉砕用スクライブライン
３３Ｂ  ：粉砕用スクライブライン
３３Ｃ  ：粉砕用スクライブライン
３３Ｄ  ：粉砕用スクライブライン
３３Ｅ  ：粉砕用スクライブライン
３５    ：外側面
３６    ：内側面
３７    ：外側面
３８    ：内側面
４０    ：シール材
４１    ：粉砕装置
４３    ：基台
４３ａ  ：凹部
４５    ：支持用球
４７    ：振動子
Ｌ１    ：第１レーザ光
Ｌ２    ：第２レーザ光
Ｗ      ：貼り合わせ基板
Ｗ１    ：第１基板
Ｗ２    ：第２基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020028905.tif 000011
【図１０】
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