(57)【要約】      （修正有）【課題】被割断基板を割断する製造工程に於いて、最適な状態のスクライブ処理を安定的に実施するための方法と装置について、その製造方法が最適な状態の中で行える様にすること。【解決手段】被割断基板１０にレーザビーム７０２を照射する前に、レーザパワー測定手段を用いてそのパワーを調整する。また、スクライブ処理をする場合、被割断基板１０の温度管理をおこなう。最適なレーザビーム７０２を送る為、集光手段７５２の焦光点を集光手段７５２と被割断基板１０との間にあるようにする。レーザビーム７０２の焦光手段７５２と被割断基板１０をレーザパワーが最適に成るように可変とする。初亀裂生成手段６１と被割断基板１０との間の距離を調整できる様にする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、レーザ発信手段とレーザパワー測定手段とを備え、被割断基板に対してスクライブ処理前に、レーザビームをレーザパワー測定装置に照射することを特徴としたレーザスクライブ方法。
【請求項２】
請求項１に於いて、レーザパワー測定手段側に照射し、所定のパワーと成る様に、逐次調整する手段にて調整することを特徴とするレーザスクライブ方法。
【請求項３】
レーザ発振手段とレーザパワー測定手段を用いて、被割断基板にレーザを出射してスクライブ処理をおこなうことを特徴とする、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のレーザスクライブ方法。
【請求項４】
レーザビームの光路上に移動可能な反射材を配置し、前記反射材の位置および／または角度の変更をもってレーザビームの出射方向を選択変更することを特徴とした、請求項１ないし請求項３のいずれか一つの請求項に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項５】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、レーザ発信手段とレーザパワー測定手段とを備え、被割断基板に対してスクライブ処理前に、レーザビームをレーザパワー測定装置に照射することを特徴としたレーザスクライブ装置。
【請求項６】
請求項５に於いて、レーザパワー測定手段側に照射し、所定のパワーと成る様に、逐次調整する手段を保持することを特徴とするレーザスクライブ装置。
【請求項７】
レーザ発振手段とレーザパワー測定手段を用いて、被割断基板にレーザを出射してスクライブ処理をおこなうことを特徴とする、請求項５又は請求項６のいずれかに記載のレーザスクライブ装置。
【請求項８】
レーザビームの光路上に移動可能な反射材を配置し、前記反射材の位置および／または角度の変更をもってレーザビームの出射方向を選択変更可能としたことをを特徴とした、請求項５ないし請求項７のいずれか一つの請求項に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項９】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、レーザ発信手段と被割断基板の表面温度計測手段を用いることを特徴とするレーザスクライブ方法。
【請求項１０】
加工する被割断基板の温度を予め設定登録する手段を備え、その加工予定温度と加工中の温度を比較することを特徴とする請求項９に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項１１】
加工する被割断基板の温度が、加工予定温度に近づく様に、レーザパワーを調整することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項１２】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、レーザ発信手段と被割断基板の表面温度計測手段を備えたことを特徴とするレーザスクライブ装置。
【請求項１３】
加工する被割断基板の温度を予め設定登録する手段を備え、その加工予定温度と加工中の温度を比較することを特徴とする請求項１２に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項１４】
加工する被割断基板の温度が、加工予定温度に近づく様に、レーザパワーを調整することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項１５】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、少なくとも１つ以上の集光手段を備え、集光点が集光手段と被割断基板との間にあることを特徴とするレーザスクライブ方法。
【請求項１６】
集光手段が凸型面からなる透過材料を用いたことを特徴とする請求項１５に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項１７】
集光手段が凹型面からなる反射材料を用いたことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項１８】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、少なくとも１つ以上の集光手段を備え、集光点が集光手段と被割断基板との間にあることを特徴とするレーザスクライブ装置。
【請求項１９】
集光手段が凸型面からなる透過材料であることを特徴とする請求項１８に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項２０】
集光手段が凹型面からなる反射材料であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項２１】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、少なくとも１つ以上の集光手段と、前記集光手段と被割断基板との距離を変更する手段とを備え、被割断基板上でのビーム形状を変更可能としたレーザビーム方法。
【請求項２２】
被割断基板上での単位面積あたりのビームのパワーすなわちビームのパワー密度が変更可能であることを特徴とする請求項２１に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項２３】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、少なくとも１つ以上の集光手段と、前記集光手段と被割断基板との距離を変更する手段とを備え、被割断基板上でのビーム形状を変更可能な機能を備えるレーザビーム装置。
【請求項２４】
被割断基板上での単位面積あたりのビームのパワーすなわちビームのパワー密度が変更可能であることを特徴とする請求項２３に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項２５】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、スクライブ線の初亀裂生成手段と、初亀裂生成手段と被割断基板との距離を変更する手段と、前記距離を計測する手段とを備え、初亀裂生成前に、前記距離を計測することを特徴とするレーザスクライブ方法。
【請求項２６】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、スクライブ線の初亀裂生成手段と、初亀裂生成手段と被割断基板との距離を変更する手段と。前記距離を計測する手段とを備え、初亀裂生成前に、前記距離を計測できることを特徴とするレーザスクライブ装置。
【請求項２７】
請求項１ないし請求項４、請求項９ないし請求項１１、請求項１５ないし請求項１７、請求項２１ないし請求項２２および請求項２５のうちのいずれか１つの請求項に記載のレーザスクライブ方法を用いてスクライブ処理をした被割断基板を割断して得られた割断基板。
【請求項２８】
請求項５ないし請求項８、請求項１２ないし請求項１４、請求項１８ないし請求項２０、請求項２３ないし請求項２４および請求項２６のうちのいずれか１つの請求項に記載のレーザスクライブ装置を用いてスクライブ処理をした被割断基板を割断して得られた割断基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて、ガラス板、セラミック板などの脆性材料製板を被割断基板として切断するための方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザスクライブ処理をするにあたり、最適のレーザビーム状態でスクライブ処理をしなければ、スクライブ処理後の実際に被割断基板を割断する際に適正な外力にて、スクライブ線とおり、うまく割断できないなど適正なスクライブ処理ができない場合がある。
【０００３】
また、スクライブ処理する際の、レーザビーム状態が過大のパワーで照射されたりした場合、スクライブ処理のレベルを超越して、不必要に被割断基板が割断工程前に実際に不必要に割断してしまう現象が生じ、被割断基板を製造する工程のスクライブ処理工程の品質が保てなくなるなど、製造工程全体の品質、製造工程を乱すなど、問題を生じる。
【０００４】
次に、レーザスクライブ装置を用いて被割断基板に割断前の工程としてのスクライブ処理をおこなうにあたり、被割断基板のスクライブ処理時の温度のコントロールが重要である。スクライブ処理時の被割断基板の温度が高すぎる場合には、被割断基板そのものの膨張や歪みによって、正しいスクライブ線を描くことが難しくなる。従い、本発明に於いては、被割断基板のスクライブ処理時の温度管理が十分できる様に配慮されている。
【０００５】
また、被割断基板に照射するレーザビームの形状、レーザパワーを制御できる機能を本発明は具備している。
【０００６】
【特許文献１】特願２００６−１１０５３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記、最適なレーザビームの照射パワーに制御することができなければ、被割断基板のスクライブ処理工程の品質維持に欠陥を生じ、製造工程全体を乱すなど、問題を生じていた。
【０００８】
また、被割断基板のスクライブ処理時の温度制御が十分なされていることが、スクライブ予定線に沿った正しい位置にスクライブ線を加工することができると考えられる。
【０００９】
また、スクライブ処理時に被割断基板に与えるレーザビームパワーが強すぎてもダメージを起こし、問題になる。その問題を解決するために、被割断基板にレーザビームが照射に対し、集光手段に工夫を加えた。
【００１０】
被割断基板にスクライブ処理を行うにあたっては、被割断基板の性質によって、最適な深さのスクライブ線を得る為には、初亀裂生成時に被割断基板との距離を制御する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、上記の被割断基板への最適なスクライブ処理を安定的に実施するための方法と装置について装置が具備し、その製造方法が最適な状態の中で、行える様にした。
【００１２】
すなわち、レーザスクライブ装置のレーザ照射する場合に、まず、そのレーザのパワーが被割断基板に最適なスクライブ処理ができる様に、安定したビームのパワーに調整して照射出来るように、前準備として、装置にレーザパワーを測定手段とを備え、被割断基板に対して実スクライブ処理を開始する前に、レーザ発振手段から、予め設定されたレーザスクライブ処理に最適のレーザパワーに調整する為に、そのパワーを当ててパワーのレベルが最適であるかどうか事前に確認する為に、備えられたレーザパワー測定手段にレーザ発振手段からレーザを発振して、レーザパワーを測定しながら、最適なレーザパワーに調整する。
【００１３】
このことによって、安定した被割断基板への割断工程前のスクライブ処理工程を実施することができる。
【００１４】
さらに、被割断基板に対して、最適なレーザスクライブ処理をおこなう為に、レーザーパワーの調整だけでなく、そのスクライブ予定線の線上をずれることなくスクライブ線が加工されることが重要である。その正しいスクライブ線を加工出来るように、そのレーザビームの光路が最適な方向に向かって照射されることが大切であるが、そのレーザビームの出射方向を選択変更できる機能を持たせ、レーザビームのパワーの調整に合わせ同時にそのレーザビームの出射方向を選択変更できる機能を具備した。
【００１５】
次に、レーザスクライブ処理時に、被割断基板そのものの温度管理が可能な様に、損せられているレーザ発振手段とともに、被割断基板の表面温度計測手段を備え、スクライブ加工中の被割断基板の表面温度を計測出来るようにしている。
【００１６】
また、予め、最適なスクライブ処理ができる温度を設定登録しておき、加工予定温度と下降中の温度と比較して、加工予定温度に成るようにレーザパワーを制御して、処理を行うことによって、スクライブ処理の品質を確保を可能としている。
【００１７】
次に、被割断基板にスクライブ処理をして、最適なスクライブ線を加工し、その後の割断工程にて所望の位置で割断が行われる様に、被割断基板へ照射するレーザビームの集光手段について、最適な状態に成る様に、工夫した。
【００１８】
被割断基板に対する加熱ビームは、Ｘ方向に細く、Ｙ方向に長くなっている。Ｘ方向はレーザから出射された後のビームに対して細い。従い、レーザ光を集光させるために、集光手段が用いられる。本発明では集光手段として、凸型の面をもつ透過材料を用いる。
【００１９】
レンズ通過後のレーザビームは、レンズから所定の距離で集光し、極めて細いビームとなる。この集光点で被割断基板を加熱すると、エネルギー密度が高すぎるため、該基板に対してダメージがでる。そのため、集光点をずらした場所、つまりは、レンズと集光点の間に被割断基板を配置することが必要となる。しかし、この場合、吸着テーブル上の被割断基板が載置されていない部分に、集光点が重なる場合がある。吸着テーブル上にレーザが集光されると、吸着テーブルにダメージが生じてしまうので、本発明では、レンズと被割断基板との間に集光点が出来る様に設計した。
【００２０】
集光手段として、凸型の面を持つ透過材料だけでなく、表面が平面でない反射材料、具体的には、凹型の面を持つ反射材料が例示できる。この反射材料は、他の平面ミラーと同じく、金属（銅やアルミやシリコン）上に、金属（金や銀、銅、アルミなど）や誘電体多層膜がコーティングされたものが使用される。
【００２１】
レーザスクライブ処理を行う上でのレーザビームの集光手段については、少なくとも１つ以上の集光手段を配備し、前記集光手段と被割断基板との距離を変更する手段とを備え、被割断基板上でのビーム形状を変更可能としている。また、少なくとも１つ以上の集光手段と、前記集光手段と被割断基板との距離を変更する手段とを備え、被割断基板上でのビームのパワー密度（単位面積あたりのパワー）を変更可能とした。
【００２２】
スクライブ線の初亀裂生成手段と、初亀裂生成手段と被割断基板との距離を変更する手段と、前記距離を計測する手段とを備え、初亀裂生成前に、前記距離を計測するようにしている。
【発明の効果】
【００２３】
上記の様に、被割断基板の割断加工を進めるに当たっては、その前工程のスクライブ処理工程において、最適の深さや、真直性を維持できることによって、被割断基板を割断する工程前のスクライブ処理において、最適のスクライブ処理が行えることによって、被割断基板の割断の製造工程を安定的に稼働させることが、出来るように装置を具備した。
【００２４】
スクライブ処理時の被割断基板の表面温度を計測し、且つ、予め設定登録された温度に被割断基板の表面温度をレーザビームパワーを制御して最適の温度を維持することによって、被割断基板の歪みなどをなくし、品質の良いスクライブ線を描くことができる。
【００２５】
本発明では、レンズと被割断基板との間に集光点が出来る様に設計した。この様にすれば、吸着テーブル上にレーザビームが照射されることにより発生する問題が無くなる。
【００２６】
また、被割断基板にスクライブ処理を施す場合、その初亀裂生成時、初亀裂生成手段と被割断基板との距離を最適な状態に調整する必要がある。その為に本発明では、前記距離を計測し、且つ、変更することが可能な構成としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
レーザースクライブ装置について図１を用いて説明する。
【００２８】
レーザースクライブ装置１は、本体部２、制御盤ボックス３０、テーブル部４、アライメント部５、スクライブヘッド部６の各ユニットから構成される。
【００２９】
本体部２は、本体フレーム２１、サブフレーム２１１、カバー２１２などを含む部材にて構成され、制御盤ボックス３０、操作部３１、テーブル部４、アライメント部５５、スクライブヘッド部６を含み、それぞれ配置されている。
【００３０】
次に、図２に示す様に、本体部２には、メンテナンス用カバーフレーム２２が付随する。このメンテナンス用カバーフレーム２２は、装置内部と装置外部とを区分けするカバー２２２やフレームなどの部材から構成される。
【００３１】
このメンテナンス用カバーフレーム２２は、一部が装置の外装カバーであり、一部は装置外装カバーとオーバーラップした形で構成されている。そのメンテナンス時の状態を図３に示す。
【００３２】
装置稼働時、メンテナンス用カバーフレーム２２は、装置設置面積を最小状態にすることを考慮に入れ、符号２２４で示す様に装置外装カバーと重なり合う様に配置されている。
【００３３】
装置メンテナンス時、メンテナンス用カバーフレーム２２は、装置外装カバーとオーバーラップする部分２２５が最小になる様に配置され、装置内部に作業者が入って作業をすることが可能となる様に、設計されている。
【００３４】
次に、制御盤ボックス３０には、制御用機器と呼ばれる機器として、数値演算装置（いわゆるパソコンやＰＬＣ、シーケンサ、ＮＣコントローラなど）、ブレーカ、リレー、モータアンプ、変圧器、直流電源装置、ノイズフィルタ、信号入力ユニット、信号出力ユニット、Ａ／Ｄ変換ユニット、モータ位置決めユニット、信号カウンタ、タイマー等を含む機器が接続され、収納されている。これらの機器は装置内機器レイアウト上の都合により、適宜制御盤外に配置される場合がある。
【００３５】
操作部３１は、図２に示す様に、レーザスクライブ装置１のカバー２１２に情報表示部、情報入力部として構成され、設置されている。
【００３６】
情報入力部は、情報入力手段としてキーボード３３２、操作ＳＷ（マウス）などを含む機器にて構成される。
【００３７】
情報表示部は、情報出力手段をも兼ね、情報表示器３３１や表示ランプなどを含む機器にて構成される。
【００３８】
情報入力部のキーボード３３２はレーザスクライブ装置１の数値演算装置と接続され、オペレータからの動作指令や設定値を入力したり、登録する役割を持つ。
【００３９】
情報出力部は、情報入力部と同様、情報表示部が兼ね、レーザスクライブ装置１の数値演算装置と接続され、オペレータに装置や装置内の機器の状態や情報を伝える役割を持つ。
情報出力手段は上記の他に、ブザーやスピーカ、表示メーターなどが適宜使用可能である。
【００４０】
テーブル部４は、図１及び図４に示す様に、被割断基板１０を載置するテーブル本体部４３を移動させるステージ部４３−aとを含む部材にて構成される。ステージ部４３−aは、水平方向（図１に矢印で示す、Ｘ（左右）４１１・Ｙ（前後）４１３方向）に移動可能なように、ＸＹ２軸直交した駆動部４１と、鉛直方向を中心軸にして水平方向（図１の矢印に示すθ方向）に回転可能なように、θ軸回転部４１５とを含み、ステージ部４３−ａと本体フレーム２１に取り付けられている。
【００４１】
ステージ部４３−aには巻取カバー４２が設置される場合がある。この巻取カバー４２は、ステージ部４３−aの１軸に付き２つ取り付けられる。それぞれの巻取カバー４２は、ステージ部４３−aの動作に合わせて伸縮可能で、外部からステージ内部への異物の混入を防ぐ役割を持つ。
【００４２】
テーブル本体部４３は、吸着テーブル４３１と中間プレートを含む。吸着テーブル４３１はＸＹ方向に平坦で、被割断基板１０が載置可能な形状をしている。
【００４３】
吸着テーブル４３１には、被割断基板１０と接する部分の一部に、吸着溝と呼ばれる溝や、吸着孔孔と呼ばれる孔が設けられ、真空気室４３４や図示しない配管ホースや配管継手などを介して真空ポンプへ連通されている。吸着テーブル４３１に載置された被割断基板１０は、吸着溝や吸着孔を負圧にすることで吸着テーブル４３１と密着し、吸着テーブル４３１が高速で移動しても位置ずれを起こすことがなくなる。
【００４４】
吸着テーブル４３１とテーブル本体部４３との間に図示しないが、中間プレートが配備され、複数のネジや留め具を介して取り付けられる。中間プレートのネジや留め具は、吸着テーブル４３１の水平度や平坦度調整のために用いられる。
【００４５】
吸着テーブル４３１は、吸着サブテーブルと呼ばれる部材を設ける場合がある。
【００４６】
吸着サブテーブル４４０は、被割断基板１０と吸着テーブル４３１との間に配置され、吸着テーブル４３１に取り付けられる。
【００４７】
吸着サブテーブル４４０は被割断基板１０の一部だけが接触する形状をしている。
【００４８】
吸着サブテーブル４４０が被割断基板１０を支持する位置は、被割断基板１０の外周部又は四隅などが例示でき、さらには、場合により被割断基板１０の中央部又はそれ以外の場所も例示できる。
【００４９】
また、吸着テーブル４３１には、図示しない排気パンが設置されている。
排気パンには、配管チューブ、ミストセパレータなどを介してブロワなどの負圧吸引装置に連通されている。スクライブヘッド６内のノズルから噴射されるミストは、排気パンを通じて回収し、吸着テーブル上にミストが残らない様に構成されている。
【００５０】
アライメント部５は、カメラ部５２、カメラ駆動部５２１にて構成されている。カメラ部５２は、撮像カメラ５２１、レンズ、照明などを含む機器にて構成される。撮像カメラ５２１としては、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどが使用される。
【００５１】
撮像カメラ５２１は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の姿勢や外郭部を観察する機能がある。撮像カメラ５５と画像処理部とは信号ケーブルを介して接続されており、撮像カメラ５２１で観察された画像が画像処理部へ伝送される。画像処理部へ伝送された画像は、適宜、情報表示部３３１に出力される。
【００５２】
レンズは、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部の像を撮像カメラ５２１上に結像させる役目を持つ。
【００５３】
照明は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部を明るくし、撮像カメラ５２１で観察しやすい明るさにする役目を持つ。照明は、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、メタルハライド光源、白色電球、蛍光灯などを含み、明るさを調節する調光手段を配備する場合もある。
【００５４】
カメラ駆動部５５は、カメラ固定部、ステージ部などを含む部材にて構成される。画像処理部は、パソコンに搭載して使用する画像処理ボードや汎用の画像処理装置などを含む機器にて構成される。
【００５５】
スクライブヘッド部６は、図６に示す様に、イニシエータ部６１、レーザ加熱部７そしてミスト冷却部８にて構成される。
【００５６】
イニシエータ部６１は、スクライブホイール６５、ホイールヘッド部６３にて構成される。ホイールヘッド部６３には、ピン６４を介して、スクライブホイール６５が取り付けられている。ピン６４は円筒状をしているため、スクライブホイール６５はホイールヘッド６５内で落下や位置擦れを起こさない様に、回転可能になっている。
【００５７】
ホイールヘッド部６３には、スクライブホイール６５が被割断基板１０のなす平面方向（ＸＹ方向）に対して鉛直方向（当該装置の場合のＺ方向）に移動可能な様に、Ｚ軸位置決め機構６２２が配置されている。
【００５８】
レーザ加熱部は、レーザ発振器７１、ミラー部７３、レンズ部７５、レーザ制御部７７にて構成される。レーザ発振器７１は本体フレーム２１に取り付けられている。レーザ発振器７１には炭酸ガスレーザ（ＣＯ、ＣＯ２レーザ）が使用される。レーザ発振器７１から出射されたビームはミラーやレンズを介して、被割断基板１０に照射される。ミラー部７３は、レーザ発振器７１から出射されたレーザビームの方向を変えるために、適宜の枚数が用いられる。レンズは少なくとも１つ以上を用い、レーザ発振器７１から出射されたビームを被割断基板１０に対して効率良く加熱できるような形状をしている。
【００５９】
レンズを使用する替わりに、反射面が平面でないミラーを使用することで、レンズを使用した場合と同様に、被割断基板１０に対して効率良く加熱することが可能である。ミラーは、レーザを効率良く反射する材料を使用することが望ましく、金属（銅やアルミ、シリコンなど）の上に金属（金や銀、銅、アルミなど）や誘電体多層膜がコーティングされたものが使用される。
【００６０】
ミラー部７３は、ミラー７３２とミラーホルダーとを含み自然冷却だけでなく、適宜冷却して使用する場合もある。ミラー７３２を冷却する手段としては、ミラー７３やミラーホルダーに多数のフィンを接触させて冷却する空冷方式、ミラー７３やミラーホルダーに接触させて所定の温度の水や流体を循環させるユニットにて冷却する水冷方式等がある。
【００６１】
レンズ部７５は、レンズホルダー７５１、レンズ７５２を含み、レンズは、レーザを効率良く透過する材料を使用することが望ましく、炭酸ガスレーザの場合、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）やＧｅ（ゲルマニウム）が使用される。レンズは、自然冷却だけでなく、適宜冷やして使用する場合もある。
【００６２】
レーザ制御部７７は、所望のレーザ出力となるように、レーザ発振器７１もしくはレーザ発振器７１と接続されたアンプユニットに対して、パワー制御用の電気信号を出力する。アンプユニットは、レーザ発振器７１に内蔵される場合と、レーザ発振器７１とは隔てて設置される場合とがある。レーザ発振器７１と隔てて設置されたアンプユニットは、適宜スクライブ装置１内部に設置される。パワー制御用の電気信号には、高周波パルスの電圧や直流電流などが使用される。
【００６３】
次にチラー７１４について述べる。レーザ発振器７１やアンプユニットは、自然冷却以外に、強制的に冷却を必要とする場合が多い。レーザ発振器７１を冷却する手段として、レーザ発振器７１筐体の一部に多数の放熱フィンを取り付けた空冷方式が例示できる。空冷方式の場合、送風機を併用して冷却効率を上げるものがある。レーザを冷却する手段として、空冷方式の他に水冷方式が上げられる。水冷方式は、レーザー発振器７１の筐体の温度を、外部から供給した冷水に熱を伝え、外部に放出する方式である。冷媒として、水以外にエチレングリコールを含む溶液や、油類などを含む方式も広義で含み、水冷方式と呼ぶものとする。
【００６４】
図１、図４あるいは図６に示す様に、ミスト冷却部は、水供給部８１、エア供給部、ノズル８３とからなる。水供給部８１は、本体フレーム２１上の貯水タンク若しくは装置外部から供給される水を所定の圧力で送り出す、加圧ポンプやレギュレータなどの圧力調整手段と、送液チューブにて構成される。エア供給部は、装置外部のブロア２６から供給されるエアを所定の圧力で送り出す、加圧ポンプやレギュレータなどの圧力調整手段と、配管チューブにて構成される。ノズル８３は、水供給部より送られた水と、エア供給部８２より送られたエアを混合して霧状にして、被割断基板１０に噴射される構造になっている。ノズル８３は少なくとも１つ以上用いられ、複数使用する場合は、複数の水供給部が適宜配置される。
【００６５】
ミスト吸引部８５は、吸引ノズル８５１、配管ホース、ミストセパレータ８５２、排気ファンにて構成される。吸引ノズル８５１はスクライブヘッド６内に配置され、配管ホースを通じて、ミストセパレータ、排気ファンと連通されている。ミストセパレータや排気ファンは、スクライブ装置本体２内の本体フレーム２１上若しくはスクライブ装置外部に配置される。ミストセパレータは、排気エア中の水分を分離し、排気ファンの腐食を防止する役割がある。排気ファンは、吸引ノズル８５１先端部分を負圧にし、かつ所定の流量のエアを吸引するために用いられる。排気ファンには、軸流ファン、遠心ファン、斜流ファンなどが用いられるが、真空ポンプを用いることも出来る。
【００６６】
ミスト噴霧領域の制限機構について述べる。ミスト冷却部のノズル８３から供給されるミストは、被割断基板１０に直接噴霧されるだけでなく、所定の形状で所定の面積を持った開口部を設けた板を通過させて噴霧することもできる。該板を通過させると、ミストの噴霧エリアは、直接噴霧する場合よりも狭くすることができる。
【００６７】
次に、図５に示す様に、ビーム照射位置の変更について述べる。ミラー、レンズの内、少なくとも一つは、位置を変えることが可能で、ビーム入射方向をＺ方向とした場合に、Ｚ方向と直交する１軸もしくは２軸方向（いわゆるＸ方向及び／又はＹ方向）に位置変更が可能なように配置されている。ミラー及び／又はレンズの位置を変更することにより、被割断基板１０に照射されるレーザビームの照射位置を変更することができる。Ｘ方向及び／又はＹ方向の位置変更手段として、図示していない直動式アクチュエータが上げられ、シリンダや回転モータとボールネジ、リニアモータなどで構成される。この直動式アクチュエータは、制御用機器と接続されていて、適宜位置決めが可能である。
【００６８】
また、ビーム形状については、レンズの内、少なくとも一つは、位置を変えることが可能で、被割断基板１０との距離が変更可能なように配置されている。レンズの位置を変えることにより、被割断基板１０に照射されるレーザビームの寸法が変化する。レンズの位置変更手段として、直動式アクチュエータが上げられ、シリンダや回転モータとボールネジ、リニアモータなどで構成される。この直動式アクチュエータは、制御用機器と接続されていて、適宜位置決めが可能である。
【００６９】
パワーメータ７２は、レーザ発振器から出射されたレーザのパワー測定手段として、レーザスクライブ装置１の内部に設置されている。パワーメータ７２は、本体部２筐体とレーザ受光部７２４と温度センサ部と制御部とを含む。レーザ受光部７０はレーザを受光し、温度センサ部にて電気信号が出力され、制御ボード７７にて増幅処理やフィルタ処理がなされる。レーザ部７のレーザ発振器から出射されたレーザビームは、被割断基板１０に照射されない時に、パワーメータヘッド部のレーザ受光部に照射される。レーザ発振器から出射されたビームが被割断基板１０に照射されるか、パワーメータに照射されるかは、ミラーの位置や角度を変更することで選択可能である。ミラーの位置や角度を変更する手段として、直動式アクチュエータ、回転式アクチュエータが上げられる。このアクチュエータは制御用機器７７と接続されていて、適宜位置決めが可能である。パワーメータ７２で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御ボード７７に入力される。照射されるレーザビームのパワーに応じて、パワーメータ７２から電気信号が出力されるので、制御用機器側でレーザビームのパワーを計測することが出来る。
【００７０】
パワーメータ用チラー７２６について述べる。パワーメータ７２のヘッドには、冷却が不要なものと、冷却が必要なものとがある。パワーメータ７２のヘッドを冷却する手段として、パワーメータ７２のヘッド筐体の一部に多数の放熱フィンを取り付けた空冷方式が例示できる。空冷方式の場合、送風機を併用して冷却効率を上げるものがある。また、パワーメータ７２のヘッドを冷却する手段として、空冷方式の他に水冷方式が上げられる。水冷方式は、パワーメータ７２のヘッド筐体の温度を、外部から供給した冷水に熱を伝え、外部に放出する方式をからなる。冷媒として、水以外にエチレングリコールを含む溶液や、油類などを含む方式も広義で含み、いずれの水冷方式を用いても良い。水冷方式の場合、冷水供給源がレーザ発振器の冷却用とパワーメータ７２のヘッド部の冷却用とが独立している場合と、共通の場合とがある。
【００７１】
基板変位センサ６６は、スクライブヘッド６内部に設置されており、スクライブヘッド６と被割断基板１０との距離を測定することができる。基板変位センサ６６には、接触式または非接触式のものが使用される。基板変位センサ６６で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御盤ボックス３０内の制御用機器に入力される。スクライブヘッド６と被割断基板１０との距離に応じて、基板変位センサから電気信号が出力されるので、制御用機器側で距離を計測することが出来る。
【００７２】
基板表面温度センサ７８１は、スクライブ装置１の内部に設置されている。基板表面温度センサ７８１を用いて、スクライブ装置１中の被割断基板１０の表面温度を測定することができる。基板表面温度センサ７８１で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御盤ボックス３０内の制御用機器に入力される。
【００７３】
観察カメラ部について述べる。スクライブ装置１内やスクライブヘッド６内には、観察カメラが設置されている場合がある。観察カメラ部は、カメラ部、カメラ駆動部にて構成されている。カメラ部は、撮像カメラ、レンズ、照明などを含む機器にて構成される。撮像カメラには、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどが用いられる。また、カメラ部は、被観察物上の一部若しくは全部の模様や姿勢や外郭部を観察する機能がある。カメラ部と画像処理部とは信号ケーブルを介して接続されており、撮像カメラで観察された画像が画像処理部へ伝送される。画像処理部へ伝送された画像は、適宜、情報表示部に出力される。レンズは、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部の像を撮像カメラ上に結像させる役目を持つ。その場合の照明は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部を明るくし、撮像カメラで観察しやすい明るさにする役目を持つ。照明は、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、メタルハライド光源、白色電球、蛍光灯などを含み、明るさを調節する調光手段を持つ場合もある。
【００７４】
レーザスクライブ装置１には、局所クリーンユニットと呼ばれるクリーンエア供給手段が設置される場合がある。また、必要に応じて、装置内の空気を外部に排出する排気ブロワが設置される。
【００７５】
次に、上記装置を用いて、被割断基板１０にレーザスクライブ処理をおこなう方法について説明する。
【００７６】
被割断基板１０としては、携帯用情報端末やパソコン用モニタ、薄型ＴＶなどの、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に使用されるガラス板等を例示できる。
【００７７】
ＦＰＤ用ガラス板は、マザーガラスと呼ばれる大型の基板サイズで各種製造工程を通った後、最終製品のサイズのパネル単位に切り出される。ガラス板の材料として、ソーダライムガラスや無アルカリガラスと呼ばれる材料等が例示できる。
【００７８】
まず被割断基板１０を吸着テーブルに載置し、吸着させる。
【００７９】
被割断基板１０の表面にアライメントマークが配置されていない場合、被割断基板１０の外形基準でアライメントを行う方法を選択することができる。被割断基板１０の外形基準の方法としては、テーブル部４３に刻印された目印や線を参考に作業者が位置を調整する方法や、テーブル部４３上に位置決め基準となる突起を配置してガラス板をそれに沿わせる方法などが挙げられる。
【００８０】
被割断基板１０表面にアライメントマークが配置されている場合、吸着テーブル４３１に対して被割断基板１０が多少ずれた状態で載置されていても構わない。
【００８１】
アライメントマークをアライメントカメラにて読み取り、被割断基板１０のずれ量を制御盤ボックス３０の数値演算装置にて演算する。数値演算装置は、被割断基板１０のずれ量とテーブルの位置情報を元に、被割断基板１０の姿勢を正すための補正演算を行う。被割断基板１０を載置したテーブル４１は、被割断基板１０の厚み測定位置へ移動し、スクライブヘッド部６と被割断基板１０の表面との距離を測定する。制御装置は測定した距離情報を元に、イニシエータ６１の高さを調節する。
【００８２】
テーブル部４３はスクライブ処理開始位置へ所定の速度で移動する。テーブル部４３の移動中に、イニシエータ６１によって被割断基板１０の端面の表面部に極めて小さな亀裂が形成される。この小さな亀裂が、レーザスクライブ処理の開始点となる。
【００８３】
レーザ発振器７からスクライブヘッド６に対してレーザビームが照射される。レーザビームはスクライブヘッド６内のレンズにてスクライブ処理に最適なビーム形状に成形され、被割断基板１０の表面に照射される。被割断基板１０は、レーザが照射されつつ所定の速度で移動しているので、スクライブ予定線１１１に対して連続的に加熱される。この時、被割断基板１０表面には圧縮応力が生じる。
【００８４】
被割断基板１０は、レーザで加熱された直後、ミスト冷却部８のノズル８３からミストが噴霧され、冷却される。この時、被割断基板１０の表面には引張応力が生じる。
【００８５】
上記で述べた、加熱と冷却のサイクルにより、被割断基板１０表面には圧縮と引張の応力変化が起きる。この圧縮と引張の応力変化は被割断基板１０の移動に伴って、連続的に行われる。
このとき、イニシエータ６１にて形成した被割断基板１０の端面の表面部の小さな亀裂が連続的に拡がる。この連続した亀裂がスクライブ線１１２である。尚、このスクライブ線１１２は通常目視では認識できない。
【００８６】
事前に登録したスクライブ処理条件情報に基づき、被割断基板１０基板上の所定の位置に対して、スクライブ処理を行う。必要に応じて、被割断基板１０の姿勢を変え、スクライブ処理を行う。上記動作を必要回数繰り返すことにより、格子状にスクライブ線を形成する。
【００８７】
被割断基板１０基板を装置外に取り出し、次にスクライブ処理する被割断基板１０をテーブルに載置する。
【００８８】
被割断基板１０からなる貼合せ基板は片面ずつスクライブ処理する必要があるので、第１面をスクライブ処理した後、被割断基板１０を表裏反転し、第２面をスクライブヘッド６側に向けて載置する。スクライブ装置１に反転機構が付属している場合は、被割断基板１０を反転機構で反転させた後、テーブル部４３に載置する。スクライブ処理処理が完了した被割断基板１０基板は、スクライブ線に沿って必要な外力を加えて割断され、短冊化もしくは個片化される。
【００８９】
尚、短冊化とは、複数のパネルが列状に連なった状態であることを意味し、個片化とは、複数のパネルがそれぞれ個々に分離されている状態を意味する。
【００９０】
スクライブ線１１２に沿って曲げ応力が作用することで、亀裂が拡がり、被割断基板１０基板が割断される。
【実施例】
【００９１】
レーザ部７１のレーザ発信器７１３より出射されたレーザビーム７０１は、パワーメータ部７２に照射される。パワーメータ部７２には、反射材７２３と反射材の位置又は角度変更可能な位置変更手段又は角度変更手段が配置されている。反射材の例としては反射ミラー、角度変更手段としてはロータリーアクチュエータが挙げられる。反射ミラーの位置を変更する手段として、直動式アクチュエータが例示できる。
図６に、レーザパワー測定時の反射材の位置を示す。レーザ出射後のレーザビーム７０１は、反射材７２３で反射され、パワーメータ７２４に照射され、レーザ発振中にレーザパワーが測定可能である。
図７に、レーザスクライブ時の反射材の位置を示す。反射材７２３はレーザ出射後のレーザビーム７０１の光路上から外れ、パワーメータ部７２の外側へ出射される。パワーメータ部７２の外側へ出射されたレーザビーム７０１は、図１で示される様に、ミラー７２３で反射され、スクライブヘッド部６へと照射される。
前記のように反射材の位置や角度を変更可能にしたことにより、被割断基板に対してレーザを出射しない時に、レーザのパワー測定を行うことが出来る。また、装置停止中にも、レーザを連続発振することができるため、レーザの出力安定性や、ポインティングスタビリティと呼ばれるレーザ照射位置の安定性を高めることが可能となる。
【００９２】
また、被割断基板の表面温度計測手段を用いて予め設定された温度に制御するという発明に於いては、
図４に示す様に、スクライブヘッド部６に基板表面温度センサ７８１が載置されている。基板表面温度センサでは、レーザで加熱された後の被割断基板の表面温度を計測可能な様に載置されている。基板表面温度センサ７８１は、図示していないが、制御部３に接続されている。
【００９３】
基板表面温度センサ７８１としては、被割断基板の表面から発せられる熱放射を捉えることができる赤外線検知式ものを用いた。
【００９４】
前記手段で計測された表面温度は、被割断基板にレーザを照射する際に、制御部３内の数値演算装置によって、予め設定した出力指令値と比較することが可能な機能を配備している。前記表面温度と出力指令値とを比較した結果、ずれがある場合は、そのずれ量を最小にすべく、出力指令値を補正を行った。例えば、表面温度の方が出力指令値より高い場合、表面温度が低くなる様に出力指令値を下げ、逆に、表面温度の方が出力指令値より低い場合、表面温度が高くなる様に出力指令値を上げた。この様な比較及び調整を繰り返すことにより、実際の加工中の温度が、加工予定温度に近づく様に、レーザパワーを調整した。
【００９５】
次に、レーザビームの集光手段であるが、下記の様に構成されたもので、スクライブ処理を行った。
【００９６】
すなわち、図４で示す様に、被割断基板に対する加熱ビームは、Ｘ方向に細く、Ｙ方向に長くなっている。Ｘ方向はレーザから出射された後のビーム７０２に対して細い。
レーザ光を集光させるために、集光手段が用いられるが、本発明では集光手段として、レンズを用いた。このレンズは、凸型の面をもつ透過材料からなるものを用いた。
【００９７】
レンズ通過後のレーザビームは、レンズから所定の距離で集光し、極めて細いビームとなる。この集光点で被割断基板を加熱すると、エネルギー密度が高すぎるため、該基板に対してダメージを与えてしまう。そのため、集光点をずらした場所、つまりは、レンズと集光点の間に被割断基板を配置することが必要となる。しかし、この場合、吸着テーブル上の被割断基板が載置されていない部分に、集光点が重なる場合がある。その場合、吸着テーブル上にレーザが集光されると、吸着テーブルにダメージを与えてしまう問題が起きる。
【００９８】
本発明では、レンズと被割断基板との間に集光点が出来る様に設計したことにより、吸着テーブル上にレーザビームが照射され発生する問題が無くなった。
【００９９】
集光手段として、凸型の面を持つ透過材料だけでなく、表面が平面でない反射材料、具体的には、凹型の面を持つ反射材料が例示できる。この反射材料は、他の平面ミラーと同じく、金属（銅やアルミやシリコン）上に、金属（金や銀、銅、アルミなど）や誘電体多層膜がコーティングされたものを使用した。
【０１００】
本発明では、集光手段と、前記集光手段と被割断基板との距離を変更する手段とを備え、被割断基板上でのビームのパワー密度（単位面積あたりのパワー）を変更可能とした。
【０１０１】
図８、９にて、レンズ位置変更について説明する。レーザから出射されたレーザビーム７０１はスクライブヘッド部６内に照射され、ミラー７３２ｅ、７３２ｆで反射した後、レンズ通過前のレーザビーム７０２となり、第１の位置のレンズ７６３へ照射される。第１の位置のレンズ通過後のレーザビーム７０３は、第１の位置のレンズで成形された加熱ビーム７０５となり、被割断基板１０上に照射される。ここで、被割断基板１０と第１の位置のレンズ７６３との距離をＬ１とする。このときの被割断基板上のレーザビームは、図１２で示されるプロファイル７０７を持つ。
【０１０２】
図８に示す様に、レンズは、レンズホルダーを介し、矢印７６１の方向に移動可能なレンズ位置変更手段７６２上に配置されている。このレンズ位置変更手段７６２は、スクライブヘッド上のベースプレート７４３上に配置されており、被割断基板に対して、レンズの位置を変更することが可能な構造とした。
【０１０３】
レンズ位置を移動させた後の状態を図９に示す。レンズ通過前のレーザビーム７０２は、第２の位置のレンズ７６４へ照射される。第２の位置のレンズ通過後のレーザビーム７０４は、第２の位置のレンズで成形された加熱ビーム７０６となり、被割断基板１０上に照射される。ここで、被割断基板１０と第２の位置のレンズ７６４との距離をＬ２とする。このときの被割断基板上のレーザビームは、図１３で示されるプロファイル７０８を持つ。ここで言うプロファイルとは、レーザビームのエネルギー分布を表す。
【０１０４】
図１０に、レンズを２つ使用した場合の実施例を示す。レンズ通過前のレーザビーム７０２は、第１の位置のレンズ７５２ｂへ照射され、第１の位置のレンズ７６３ｂを通過したレーザビーム７０３は、第１の位置のレンズで成形された加熱ビーム７０５となり、被割断基板１０上に照射される。ここで、被割断基板１０と第１の位置のレンズ７６３ｂとの距離をＬ１、レンズ７５２ｂとレンズ７６３ｂとの距離をＬ３とする。
【０１０５】
レンズ位置を移動させた後の状態を図１１に示す。
レンズ通過前のレーザビーム７０２は、第２の位置のレンズ７５２ｂへ照射され、第２の位置のレンズ７６４を通過したレーザビーム７０４は、第２の位置のレンズで成形された加熱ビーム７０６となり、被割断基板１０上に照射される。ここで、被割断基板１０と第１の位置のレンズ７６４との距離をＬ２、レンズ７５２ｂとレンズ７６４との距離をＬ４とする。
【０１０６】
これ以外にも、レンズ７５２ｂの位置を変更することも可能である。レンズの位置は、前記第１の位置、第２の位置だけではなく、種々あり、その都度変更可能である。レンズの位置変更に伴い、プロファイルが変わることは言うまでもない。
【０１０７】
前記にある全てのあるいは一部の機構や手段を備えたレーザスクライブ装置は、従来ある装置よりも高品質な製品を容易に製造できる様になった。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
レーザスクライブ装置を用いて、被割断基板に、スクライブ処理を施す方法において、被割断基板としては、携帯用情報端末やパソコン用モニタ、薄型ＴＶなどの、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に使用されるガラス基板等に摘要できる。
【０１０９】
また、ＦＰＤ用ガラス板は、マザーガラスと呼ばれる大型の基板サイズで各種製造工程を通った後、最終製品のサイズのパネル単位に切り出される。ガラス板の材料として、ソーダライムガラスや無アルカリガラスと呼ばれる材料が例示できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本出願の「レーザスクライブ装置」の概要を示す図。
【図２】本出願の「レーザスクライブ装置の通常時の外観」を示す図。
【図３】本出願の「レーザスクライブ装置のメンテナンス時の外観」を示す図。
【図４】本出願の「スクライブヘッドの詳細」を示す図。
【図５】本出願の「スクライブヘッドの構成」を示す概略図。
【図６】本出願の「レーザパワー測定手段へレーザを発振照射」を示す図。
【図７】本出願の「レーザパワーを被割断基板へ照射する場合」を示す図。
【図８】本出願の「第１の位置のレンズでのビーム成形」を示す概略図。
【図９】本出願の「第２のレンズ位置でのビーム成形」を示す概略図。
【図１０】本出願の「第１のレンズ位置でのビーム成形」を示す概略図。
【図１１】本出願の「第２のレンズ位置でのビーム成形」を示す概略図。
【図１２】本出願の「第１の位置のレンズでの加熱ビームのプロフィル」を示す図。
【図１３】本出願の「第２の位置のレンズでのビーム成形のプロフィル」を示す図。
【符号の説明】
【０１１１】
１      レーザスクライブ装置
１０    被割断基板
１１１  スクライブ予定線
１１２  スクライブ線
２      本体部
３０    制御盤ボックス
３３１  情報表示部
４３    テーブル本体部
４３−a  ステージ部
４３１  吸着テーブル
４４０  吸着サブテーブル
５５    カメラ駆動部
５２１  撮像カメラ
６      スクライブヘッド部
６１    イニシエータ部
７      レーザ加熱部
７０１  レーザビーム
７０２  レーザビーム
７０４  レーザビーム
７０６  加熱ビーム
７１    レーザ発信器
７１３  レーザヘッド
７２    パワーメータ
７２１  シャッター機能
７２３  ミラー
７２４  受光部
７５２  レンズ
７６３  第１の位置のレンズ
７６４  第２の位置のレンズ
７８１  基板表面温度センサ
８      ミスト冷却部
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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