特表 2023-501303 レーザ切断方法及びそれに関連するレーザ切断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-18

(54)【発明の名称】レーザ切断方法及びそれに関連するレーザ切断装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 33/09 20060101AFI20230111BHJP

   C03B 33/037 20060101ALI20230111BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20230111BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20230111BHJP

   B28D 5/00 20060101ALI20230111BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

C03B33/09

C03B33/037

B23K26/38 Z

B23K26/53

B28D5/00 Z

H01L21/78 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022525845

(86)(22)【出願日】2020-11-03

(85)【翻訳文提出日】2022-06-21

(86)【国際出願番号】 EP2020080823

(87)【国際公開番号】W WO2021089546

(87)【国際公開日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】102019217021.8

(32)【優先日】2019-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】514315849

【氏名又は名称】フォトン エネルギー ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100094525

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100094514

【弁理士】

【氏名又は名称】林 恒徳

(72)【発明者】

【氏名】ハンス アムラー

(72)【発明者】

【氏名】セルゲイ ポリューシュキン

【テーマコード（参考）】

3C069

4E168

4G015

5F063

【Ｆターム（参考）】

3C069AA03

3C069BA08

3C069BB04

3C069CA05

3C069CA11

3C069CB05

3C069EA01

4E168CB07

4E168DA02

4E168DA23

4E168DA24

4E168DA46

4E168DA47

4E168EA11

4E168EA17

4E168JA12

4E168JA14

4G015FA04

4G015FA06

4G015FA09

4G015FB01

4G015FC14

5F063AA37

5F063BA45

5F063CB02

5F063CB06

5F063CB22

5F063CB26

5F063DD26

5F063DD27

5F063DD31

(57)【要約】

本発明は、板形状の材料を切断するためのレーザ切断方法及びそれに関連するレーザ切断装置（１）に関する。第１のステップにおいて、被切断材を、所定の切断線（２０）に沿ってパルス状の第１のレーザ光（１１）を照射することによって弱め、特に穿孔される。第２のステップにおいて、第２のレーザ光（１３）を照射することによって、前記被切断材を、前記切断線（２０）の領域において局所的に加熱し、材料応力を発生させる。被切断材を、第２のステップにおいて、切断線（２０）上の１つの点（２２）のみにおいて、又は互いに離間した複数の点（２２）において加熱する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板形状の材料を切断するためのレーザ切断方法であって、
第１のステップにおいて、被切断材を、所定の切断線（２０）に沿ってパルス状の第１のレーザ光（１１）を照射することによって弱め、特に穿孔し、
第２のステップにおいて、第２のレーザ光（１３）を照射することによって、前記被切断材を、前記切断線（２０）の領域において局所的に加熱し、材料応力を発生させ、
前記被切断材を、前記第２のステップにおいて、前記切断線（２０）上の１つの点（２２）のみにおいて、又は互いに離間した複数の点（２２）のみにおいて加熱する、レーザ切断方法。

【請求項2】

前記被切断材を、前記第２のステップにおいて、前記切断線（２０）上の互いに離間した、ちょうど２つの点（２２）のみにおいて加熱する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

第３のステップにおいて、前記被切断材を、機械的負荷によって、特に前記被切断材の曲げ、せん断、及び／又は、引き離しによって、前記切断線（２０）において分離する、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１のレーザ光（１１）をアキシコンレンズ（１４）によってベッセルビーム（１５）に集束し、そのベッセルビームの集束領域（１６）に前記被切断材を配置する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記第２のレーザ光（１３）を、弱く集束して又は集束せずに、前記被切断材に放射する、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記被切断材は、前記第１のレーザ光（１１）に対して透明である、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記被切断材は、前記第２のレーザ光（１３）に対して不透明又は半透明である、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のレーザ光（１１）を、前記被切断材に、３００フェムト秒と３０ピコ秒との間のパルス長を有するパルスにおいて放射する、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記被切断材として、ガラス板（２）を用い、特に非強化ガラスを用い、
前記第１のレーザ光（１１）は約１マイクロメートルの波長を有し、
前記第２のレーザ光（１３）は約１０マイクロメートルの波長を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記被切断材として、シリコン製の板（３１）を用い、
前記第１のレーザ光（１１）は約２マイクロメートルの波長を有し、
前記第２のレーザ光（１３）は約１マイクロメートルの波長を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

板形状の材料を切断するためのレーザ切断装置（１）であって、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されている、レーザ切断装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板形状の材料を切断するためのレーザ切断方法及びそれに関連するレーザ切断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のレーザ切断方法においては、被切断材を、短パルスレーザ光を用いて、所定の切断線に沿った一連の焦点において弱める、特に穿孔することによって、最初に直線状の目標切断箇所を形成することが多い。例えば強化ガラスのような割れやすい材料の場合には、この弱め又は穿孔は、切断線に沿って材料を分離するために十分である。非強化ガラス又はシリコンのような他の材料の場合には、追加の熱処理が必要であり、その追加の熱処理によって、材料の分離を容易にする切断線の領域において、被切断材に機械的応力を的確に発生させる。通常、この熱処理のために、切断線は、連続的な、且つ弱くのみ集束した又は全く集束していないレーザ光によって走査される。

【0003】

このような方法の欠点は、熱処理によって比較的低い作業速度しか得られないことであり、特に、このステップにおける可能な光線強度が、材料の損傷を避けるために制限されることである。そのため、十分なエネルギ付与を確保するためには、第２のステップにおいて、比較的長い照射時間が必要となる。そのため、従来のレーザ切断方法においては、熱処理によって事実上速度が低下し、それによって限られた効率しか得られなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、板形状の材料を切断するための特に効率的なレーザ切断方法及びそれに関連するレーザ切断装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

レーザ切断方法に関して、その課題は、本発明によれば、請求項１の特徴によって解決される。レーザ切断装置に関して、その課題は、本発明によれば、請求項１１の特徴によって解決される。本発明の、有利な、且つ部分的には個別に発明的な実施形態及びさらなる展開は、従属請求項及び以下の説明に記載されている。

【0006】

この方法によれば、被切断材を、第１のステップ（「焼きステップ」ともいう）において、所定の切断線に沿ってパルス状の第１のレーザ光を照射することによって弱める、特に穿孔する。第２のステップ（「熱処理」ともいう）においては、次いで、被切断材を、第２のレーザ光を照射することによって切断線の領域において局所的に加熱し、材料応力を発生させる。本発明によれば、第２のステップにおいて、被切断材を切断線全体に沿って連続的に加熱することはない。むしろ、被切断材を、第２のステップにおいて、切断線上を点的にのみ、すなわち、切断線上の１つの点（単一の点）又は互いに離間した複数の点において加熱する。本発明の好ましい実施形態においては、被切断材を、第２のステップにおいて、ちょうど２つの点において加熱し、その際、これら２つの点は、特に切断線の両端部の近傍に配置されている。

【0007】

本発明は、被切断材を的確に分離するための十分な材料応力を発生させるためには、熱処理中に被切断材を点的に加熱すれば十分であることに着目したものである。切断線全体に沿って材料を加熱する必要がないため、熱処理の作業速度が大幅に向上する。特に、この方法においては、２つの方法ステップの作業速度をほぼ一致させることができ、それによって、特に効率よく方法を実行することが可能になる。

【0008】

好適な実施形態においては、方法は、熱処理に続く第３のステップを含む。この第３のステップは機械的な分離ステップであり、そのステップにおいては、被切断材を、機械的負荷によって、特に被切断材の曲げ、せん断、及び／又は、引き離しによって、切断線において分離する。熱処理の際に発生する材料応力の作用によって、おのずから引き裂かれる、又は割れる材料の場合には、第３のステップは省略される。

【0009】

焼きステップにおいて使用される第１のレーザ光は、好ましくは、アキシコンレンズによってベッセル状のビーム（以下簡略して、「ベッセルビーム」という）に集束される。被切断材は、このベッセルビームの集束領域に配置される。通常の定義によれば、円錐形に研磨されたレンズ形状の光学系がアキシコンレンズと呼ばれ、そのレンズは、点光源からの光をアキシコンレンズの光軸に沿った線上に結像させる。

【0010】

好ましくは、生成されるベッセルビームの集束領域が少なくとも被切断材の厚みに等しい長さを有するように、アキシコンレンズを選択する。これによって、所定の焦点において材料の厚み全体にわたって弱めるために、焼きステップの間において材料の厚み全体にわたって同時に十分なエネルギが与えられる。好適な寸法においては、アキシコンレンズが生成するベッセルビームの集束領域は、例えば、長さ（ビーム方向に測定）２ミリメートル、幅（ビーム方向に対して横方向に測定）２～５マイクロメートルを有する。

【0011】

熱処理に使用される第２のレーザ光を、好ましくは、弱くのみ集束して又は集束せずに、被切断材に放射する。

【0012】

第１のレーザ光の光波長は、好ましくは、被切断材が第１のレーザ光の光に対して透明であるように選択される。燃きステップにおいて被切断材を弱める、特に穿孔するためのエネルギ付与は、第１のレーザ光の非線形な光吸収によって行われる。その際、第１のレーザ光に対する被切断材の透明性は、エネルギ付与が被切断材の厚み全体にわたって均一に行われることをもたらす。

【0013】

一方、第２のレーザ光の光波長は、好ましくは、被切断材が第２のレーザ光の光に対して不透明又は半透明であるように選択される。これによって、被切断材が第２のレーザ光の光エネルギの線形吸収によって効果的に加熱され、しかしながら損傷は受けないということがもたらされる。第２のレーザ光の被切断材への浸透深度を高くし、それによって被切断材をその厚み方向にできるだけ均一に加熱することを保障するためには、第２のレーザ光の光に対する被切断材の半透明性が好ましい。

【0014】

好適な実施形態においては、第１のレーザ光を、３００フェムト秒と３０ピコ秒との間のパルス長を有するパルスにおいて被切断材に放射する。

【0015】

上記全般に説明した方法は、好ましい使用においては、ガラス製の板、特に熱処理されていないガラスを切断するために用いられる。この場合、第１のレーザ光の光波長は、好ましくは０．５マイクロメートルと２マイクロメートルとの間、特に約１マイクロメートルに定められている。本方法の好適な一実施形態においては、モードロックＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）超短パルスレーザが、第１のレーザ光を生成するために使用される。それに対して、第２のレーザ光の光波長は、好ましくは、４マイクロメートルと１１．５マイクロメートルとの間、特に５マイクロメートル又は１０マイクロメートルに定められている。本方法の好適な一実施形態においては、連続的な（すなわち、非パルスの）ＣＯ_２レーザが、第２のレーザ光を生成するために使用される。

【0016】

更なる好ましい使用においては、本発明による方法は、シリコン製の板、特にウエハを切断するために使用される。この場合、第１のレーザ光の光波長は、好ましくは１．５マイクロメートルと４マイクロメートルとの間、特に２マイクロメートルに定められている。この方法の好適な一実施形態においては、同様に、モードロックされたＭＯＰＡ超短パルスレーザが、第１のレーザ光の生成に使用される。それに対して、第２のレーザ光の光波長は、好ましくは、１マイクロメートルと１１．５マイクロメートルとの間、特に１マイクロメートル又は５マイクロメートルに定められている。この方法の好適な一実施形態においては、連続的な（すなわち、非パルスの）ネオジムＹＡＧ又はＣＯ_２レーザが、第２のレーザ光を生成するために使用される。

【0017】

本発明によるレーザ切断装置は、全般に、上記した本発明による方法を、特に上記した実施形態のうちの１つにおいて実行するために構成される。
レーザ切断装置は、特に
・被切断材のシートを保持するワークホルダと、
・第１のレーザ光を発生させる第１のレーザと、
・第２のレーザ光を発生させる第２のレーザと、
・第１レーザ光及び第２レーザ光及び第２レーザ光をワークホルダに対して相対的に移動させる送り機構と、
・本発明による方法を実行するための送り機構及び２つのレーザの制御装置と、
を備える。

【0018】

ワークホルダは、好ましくは、被切断材の板を載せる支持体として形成される。支持体は、好適な形態においては、例えば、所定の非吸収性の、例えばポリテトラフルオロエチレン製の散乱層を有するガラス板によって形成される。

【0019】

送り機構は、好ましくは、（例えば、リニアモータ駆動の、又はスピンドル駆動の）Ｘ－Ｙテーブルとして形成される。送り機構は、好ましくは、ワークホルダ（必要に応じて取り付けられた被切断材の板とともに）を固定配置されたレーザに対して移動させる。

【0020】

レーザ切断装置の代替的な一実施形態において、送り機構は、第１のレーザ及び第２のレーザを、（共通に、又は、互いに独立して、）固定されたワークホルダに対して相対的に移動させる。レーザ切断装置の更なる実施形態における送り機構は、レーザ全体の代わりに、第１及び第２のレーザのそれぞれのビーム出射ヘッドのみを（同様に、共通に、又は、互いに独立して）移動させる。一方、それぞれのレーザの更なる構成要素、特にレーザ共振器、及び必要に応じて存在する増幅器は、固定して配置される。その際、送り機構によって移動されるビーム出射ヘッドとそれぞれのレーザの固定部品とは、レーザ光を導くために、柔軟な光ファイバを介して、第１のレーザの場合は特に中空ファイバを介して互いに結合されている。

【0021】

さらに、本発明は上記の代替的な実施形態の混合形態も含む。その混合形態においては、ワークホルダと、２つのレーザ又はビーム出射ヘッドの少なくとも一方とが（互いに独立して）送り機構によって移動される、及び／又は、その混合形態においては、２つのレーザの一方が送り機構によって全体的に移動され、一方、他のレーザにおいては、ビーム出射ヘッドのみが移動される。

【0022】

第１のレーザは、好ましくは、モードロックされたＭＯＰＡ超短パルスレーザによって形成される。第１のレーザ光の細長い集束領域を形成するために、第１のレーザの下流にアキシコンレンズが接続されている。第２のレーザは、好ましくは、連続的な（すなわち、非パルスの）ネオジウム－ＹＡＧレーザ又はＣＯ_２レーザとして形成されている。

【0023】

制御装置は、好ましくは、送り機構及び２つのレーザを制御するための制御プログラムが実装された制御コンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ又はマイクロコントローラ）によって形成されている。制御プログラムに従って、レーザ又はその出射ヘッド及び／又はワークホルダを所定の切断線に沿って移動させ、レーザ光を移動させることができる。第１のレーザは、その際、制御プログラムに従って、第１のステップにおいて、ワークホルダに保持された材料を切断線に沿った一連の焦点において弱めるように、特に穿孔するようにパルス制御される。第２のレーザは、制御プログラムに従って、第２のステップにおいて、被切断材を切断線に沿って１つの点又は互いに間隔をあけた複数の点において点的に加熱し、材料応力を発生させるように制御される。

【0024】

この２つのステップは、好ましくは、１つのステップの後に（すなわち、時間的に順次に）実行される。特に、第１のレーザ光及び第２のレーザ光が、互いに独立してワークホルダに対して相対的に移動可能である場合、本発明の範囲内において、２つのステップを時間的に重複して実行することも可能である。この場合、被切断材は、切断線のうち、第１のレーザ光によって被切断材があらかじめ弱められた領域、特に穿孔された領域においてのみ、第２のステップにおいて加熱されることになる。

【0025】

好ましくは、レーザ切断装置は、第３のステップにおいて、焼きステップ及び熱処理によって前処理された切断線に沿って、機械的に、特に、被切断材の曲げ、せん断、及び／又は引き離しによって、被切断材を分離するために、機械的分離装置をさらに備える。本発明の範囲において、その分離装置は、ワークホルダ自体によって形成されてもよく、この場合、そのワークホルダは、例えば、互いに傾斜可能又は変位可能な２つの部分によって形成される。代替的には、オプションの分離装置は、ワークホルダとは個別の装置、必要に応じては、空間的に離れた装置によって形成される。

【0026】

値の指定の過程における「約」という用語は、特に断らない限り、指定値から１０％（すなわち±１０％）までの、好ましくは５％（すなわち±５％）までの偏差を含むものと解される。

【0027】

以下において、本発明の実施例について、図面を参照しながらより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】板形状の材料、この場合はガラス板を切断するレーザ切断装置を簡略化して概略的に示す斜視図であり、そのレーザ切断装置は、被切断材を保持するワークホルダと、第１のレーザ光を発生する第１のレーザと、第２のレーザ光を発生する第２のレーザと、第１のレーザ光及び第２のレーザ光に対してワークホルダを移動する送り機構と、送り機構と２つのレーザのための制御装置とを備える。

【図2】第１のレーザ光の光経路と、光経路に配置されたアキシコンレンズとを示す概略図である。

【図3】レーザ切断装置によって実行される方法の第１のステップ後のガラス板を示す平面図であり、第１のステップにおいては、ガラス板を、第１のレーザ光によって、切断線に沿った一連の焦点において弱める。

【図4】第２のステップ後のガラス板を示す、図３に応じた平面図であり、第２のステップにおいては、材料応力を発生させるために、ガラス板を、第２のレーザ光によって、切断線上の１つの点において局所的に加熱する。

【図5】第３のステップ後のガラス板を示す、図３に応じた平面図であり、第３のステップにおいては、ガラス板を、機械的負荷によって、この場合は曲げによって切断線に沿って分離する。

【図6】被切断材のさらなる実施例として、第１のステップ後のシリコンウエハを示す、図３に応じた平面図であり、この第１のステップにおいては、シリコンウエハを、第１のレーザ光によって切断線に沿った一連の焦点において弱める。

【図7】第２のステップ後のシリコンウエハを示す、図３に応じた平面図であり、この第２のステップにおいては、材料応力を発生させるために、シリコンウエハを、第２のレーザ光によって、切断線上の対峙する２つの点において局所的に加熱する。

【図8】第３のステップ後のシリコンウエハを示す、図３に応じた平面図であり、この第３のステップにおいては、シリコンウエハを、機械的負荷によって、この場合は引き離しによって切断線に沿って分離する。

【発明を実施するための形態】

【0029】

すべての図において、対応する部品及び構造には常に同一の参照符号を付す。

【0030】

図１は、板形状の材料を切断するための（レーザ切断）装置１を簡略化して概略的に示す斜視図であり、その板形状の材料は、本実施例においては、非熱処理ガラス製のガラス板２である。そのガラス板２は、例えば、１ミリメートルの厚さを有する。

【0031】

装置１は、ガラス板２を保持するためのワークホルダ３を含む。そのワークホルダ３は、ガラス製の支持板４によって形成されており、その支持板のワーク側（すなわち、装置１の動作時に被切断ガラス板２が目的にしたがって置かれる側）にはポリテトラフルオロエチレン製の散乱層５が設けられている。

【0032】

その支持板４は、例えば５センチメートルの厚さを有し、その散乱層５は例えば、０．２ミリメートルの厚さを有する。

【0033】

ワークホルダ３は、Ｘ－Ｙテーブルとして形成されている。そのＸ－Ｙテーブルにおいて、支持板４は、送り機構６（図１においては概略した表示のみ）によって、支持板４の表面に平行な面内において、矢印７によって示す方向に変位可能である。送り機構６は、例えば、支持板４に駆動結合される２つのリニアモータを含む。

【0034】

装置１は、第１のレーザ光１１を発生させるための第１のレーザ１０と、第２のレーザ光１３を発生させるための第２のレーザ１２とをさらに含む。２つのレーザ１０及び１２は、それぞれから放射されるレーザ光１１又は１３が、それぞれ支持板４のワーク側表面に対して垂直に向けられるように、ワークホルダ３の上方に取り付けられている。レーザ１０及び１２は固定されており、そのため、送り機構６によって支持板４が移動された際に、支持板４に取り付けられたガラス板２はレーザ光１１及び１３に対して相対的に移動する。

【0035】

第１のレーザ１０は、モードロックＭＯＰＡ超短パルスレーザであり、図１による実施例においては、レーザパルスの形態において第１のレーザ光１１を発生する。第１のレーザ光１１は、約１マイクロメートル、具体的には例えば１０６４ナノメートルの光波長を有する。したがって、第１のレーザ光１１は電磁スペクトルの近赤外域にあり、被切断ガラス板２は第１のレーザ光１１に対して透明である。

【0036】

第１のレーザ１０の前方に、光学系としてアキシコンレンズ１４が置かれ、そのアキシコンレンズは第１のレーザ光１１を細長い集束領域１６を有するベッセルビーム１５に集束させる。例示的な大きさにおいては、アキシコンレンズ１４は、２～５マイクロメートルの幅（ビーム方向に対して横方向に測定）、及び約２ミリメートルの長さ（ビーム方向に測定）を有する第１のレーザ光１１の集束領域１６を生成する。図２には、アキシコンレンズ１４とそれによって生成されるベッセルビーム１５、及びその集束領域１６が、簡略化されて概略的に示されている。装置１の範囲において、ベッセルビーム１５の集束領域１６が支持板４に取り付けられたガラス板２の全厚さを通過するように、アキシコンレンズ１４は、ワークホルダ３に関連して調整されている。

【0037】

図１による実施形態においては、第２のレーザ１２はＣＯ_２レーザである。そのＣＯ_２レーザは、第２のレーザ光１３を、約１０マイクロメートルの、具体的には例えば１０．６マイクロメートルの光波長と、例えば１００ワットのパワー／強度とを有する連続的な（すなわち非パルスの）レーザ光として生成する。そのため、第２のレーザ光１３の光は、電磁スペクトルの中赤外域にあり、その結果、被切断ガラス板２は、ガラスの種類に応じて、第２のレーザ光１３に対して半透明、又は不透明である。第２のレーザ光１３は、支持板４及びその上に搭載されたガラス板２に対して非集束に放射される。

【0038】

最後に、装置１は、制御装置としての制御コンピュータ１７を含む。この制御コンピュータ１７には制御プログラム１８が実装されており、その制御プログラムに応じて、制御コンピュータ１７は、装置１の動作中に送り機構６、及び２つのレーザ１０及び１２を制御する。

【0039】

目的に応じて、レーザ切断方法は装置１によって実行され、この方法は、非熱処理ガラスの切断に使用される場合、３つのステップを含む。第１のステップ後の、又は第２のステップ後の、又は第３のステップ後のガラス板２の状態を図３～図５に示す。

【0040】

この方法の第１のステップにおいて、支持板（制御コンピュータ１７において実行される制御プログラム１８によって制御され、送り機構６によって駆動される）を、第１のレーザ１０に対して相対的に移動させることによって、第１のレーザ光１１は、所定の切断線２０（図３）に沿って、被切断ガラス板２上をガイドされる。高集束パルスレーザ光１１によって、切断線２０に沿ってガラス板２に一連の焦点２１（図３）が生成され、その焦点において、ガラス板２の材料はパルスエネルギの非線形吸収によって弱められる、又は破壊される。第１のレーザ光１１の光に対するガラス板２の透明性と、集束領域１６の軸方向の長い延びによって、各焦点２１は、２～５マイクロメートルの幅においてガラス板２の全厚さに及んでいる。焦点２１は、切断線２０上に、例えば１～１０マイクロメートル、特に４～５マイクロメートルの間隔において生成される。ガラス板２から出たレーザ光１１は、散乱層５において吸収されずに散乱され、その結果、レーザ光の光経路のさらなる経過においてエネルギ密度が減少する。それによって、第１のレーザ光１１は、支持板４を損傷させることなく透過する。

【0041】

続く第２のステップにおいては、第２のレーザ光１３が切断線２０上の所定の１つの点２２に出現するように、被切断ガラス板２をワークホルダ３とともに移動させる（図４）。ここで、ガラス板２に第２のレーザ光１３を例えば５～２０００ミリ秒の間照射することによって、ガラス板２の材料を１つの点２２において局所的に加熱する。この熱処理によって、ガラス板２に材料応力が発生し、その材料応力は、その後の切断線２０におけるガラス板２の分離を促進する。

【0042】

そのために、第３のステップにおいて、ガラス板２は機械的に負荷される。その結果、ガラス板は、前のステップによって前処理された切断線２０において割れる。この機械的負荷の結果として、ガラス板２は、図５による第３のステップ後においては、切断線２０において分離された２つの部分２３として存在する。本実施例においては、機械的負荷は、詳細には示されない分離装置を使用したガラス板２の曲げによって行われる。その分離装置は、好ましくは、一体的な、及び制御コンピュータ１７によって自動的に作動する機構として形成されている。この場合、分離装置は、例えば昇降機構であり、その昇降機構は、ガラス板２を局所的に持ち上げ、それによって、ガラス板２の曲げをその自重の作用によって生じさせる。代替的には、ガラス板２を曲げるために、装置１とは個別の分離装置を用いることも可能である。更に代替的には、ガラス板２を手動によって曲げること、又は他の方法によって負荷することも可能である。

【0043】

図６～図８に示される更なる使用において、レーザ切断方法は、シリコン製のウエハ３１からチップ３０（例えば、集積電子回路）を分離するために使用される。図３～図５の順序と類似して、図６～図９は、第１のステップ後の、又は第２のステップ後の、又は第３のステップ後のウエハ３１を示す。すべてのチップ３０が個別化されるまで、方法ステップは異なる切断線２０を使用して繰り返される。

【0044】

図６～図８に示されるレーザ切断方法の変形は、図１による装置１に（以下に説明する相違点を除いて）対応する装置１の実施形態を用いて実行される。しかしながら、図１による実施形態とは異なり、ウエハ３１を切断するために、第１のレーザ１０及び第２のレーザ１２は、２マイクロメートルの光波長を有する第１のレーザ光１１が生成され、１マイクロメートルの光波長を有する第２のレーザ光１３が生成されるように、形成されている。このような光波長の選択によって、ウエハ３１は、第１のレーザ光１１の光に対して透明であり、第２のレーザ光１３の光に対して半透明又は不透明であることが保障される。また、この変形においては、ＣＯ_２レーザの代わりに、ネオジウムＹＡＧレーザを第２のレーザ１２として使用可能である。

【0045】

図３～図５による方法変形との更なる相違は、図７による第２のステップにおいて、ウエハ３１は、切断線２０の対峙する端部に配置された２つの点２２において加熱されることである。

【0046】

最後に、図８によるウエハ３１の分離は、切断線２０によって区切られたウエハ３１の部分２３を引き離すことによって行われる。このために、ウエハ３１は、好ましくは、図示しない可撓性の支持フィルムに平面的に接着され、この支持フィルムは、その部分２３を分離するために引き伸ばされる。

【0047】

図６～図８に示すステップ順序に代えて、ウエハ３１を最初に分割せずに、まず、チップ３０の分離に必要な全ての切断線２０を、第１のステップと第２のステップとを連続して繰り返し実行することによって下準備する。続いて、第３のステップを１回実行することによって、すなわち支持フィルムを１回引き伸ばすことによって、ウエハ３１の全てのチップ３０を同時に互いに分離することができる。

【0048】

本発明は、上記の実施例から特に明白である。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明の多数のさらなる実施形態は、特許請求の範囲及び上記の説明から導き出すことができる。特に、上記の実施例の個々の特徴は、本発明から逸脱することなく、他のやり方において組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0049】

１ （レーザ切断）装置
２ ガラス板
３ ワークホルダ
４ 支持板
５ 散乱層
６ 送り機構
７ 矢印
１０ （第１の）レーザ
１１ （第１の）レーザ光
１２ （第２の）レーザ
１３ （第２の）レーザ光
１４ アキシコンレンズ
１５ ベッセルビーム
１６ 集束領域
１７ 制御コンピュータ
１８ 制御プログラム
２０ 切断線
２１ 焦点
２２ 点
２３ 部分
３０ チップ
３１ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】