本发明涉及激光加工装置，特别是涉及用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置。
背景技术：
作为对玻璃基板进行划线加工的方法，已知有激光加工。在激光加工中，例如使用红外线皮秒激光。在这种情况下，已知如下方法：通过激光在平面方向断续地进行基于脉冲的内部加工来形成多个激光丝，从而形成划线(例如参照专利文献1)。
在专利文献1所示的技术中，聚焦激光束由脉冲构成，该脉冲具有为了在基板内做出丝而被选择的能量和脉冲持续时间。于是，通过沿平面方向排列形成多个丝而形成划线。
专利文献1：日本特表2013-536081号公报
在对象为贴合基板的情况下，最好同时断开两张基板的划线。贴合基板是指例如隔着密封件将形成有薄膜晶体管(tft)的基板和形成有彩色滤光片(cf)的基板相贴合而得的母基板。通过断开该母基板而获得各个液晶面板。
进行上述加工的是激光加工装置，该激光加工装置分割从激光发生装置发出的激光，并且使它们同时照射到贴合基板的两面。
在上述构成中，将分割后的一方的激光的光学系统设为第一光学系统，将分割后的另一方的激光的光学系统设为第二光学系统。第一光学系统的激光在照射到没有贴合基板的位置的情况下、或者虽然照射到贴合基板但却通过的情况下，有可能通过第二光学系统而返回到激光发生装置。此外，第二光学系统的激光在照射到没有贴合基板的位置的情况下、或者虽然照射到贴合基板但却通过的情况下，有可能通过第一光学系统而返回到激光发生装置。如果发生上述情况，则激光发生装置会发生故障或激光振荡变得不稳定。
技术实现要素：
本发明的目的在于，在用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置中防止激光返回到激光光源。
以下，作为用于解决技术问题的手段，对多种方式进行说明。这些方式能够根据需要任意组合。
本发明的一方面涉及的激光加工装置是用于从基板的两侧同时进行加工的装置，具备：单个(单一)的激光光源、分支部、偏振方向旋转部、第一光学系统和第二光学系统。
分支部将来自激光光源的激光分支为第一分支光和第二分支光。
偏振方向旋转部使第二分支光的偏振方向相对于第一分支光旋转规定角度。
第一光学系统将第一分支光照射到基板的第一面。
第二光学系统将第二分支光照射到基板的第二面。
在该装置中，第一分支光照射到基板的第一面。通过基板附近或通过基板后的第一分支光通过第二光学系统并射入偏振方向旋转部。在这种情况下，第一分支光在偏振方向旋转部中被反射而不返回到激光光源。第二分支光照射到基板的第二面。通过基板附近或通过基板后的第二分支光通过第一光学系统并射入偏振方向旋转部。在这种情况下，第二分支光在偏振方向旋转部中被反射而不返回到激光光源。因此，在用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置中，防止激光返回到激光光源。
分支部和偏振方向旋转部也可以由一个偏振分束器构成。
分支部也可以由一个非偏振分束器构成。
偏振方向旋转部也可以由设置于第一光学系统的第一偏振板和设置于第二光学系统的第二偏振板构成。
本发明中，在用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置中，激光不会返回到激光光源。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。
图2是划线形成工序中的基板的示意性剖面。
图3是划线形成工序中的基板的示意性俯视图。
图4是本发明的第二实施方式的激光加工装置的示意图。
图5是本发明的第三实施方式的激光加工装置的示意图。
具体实施方式
1.第一实施方式
(1)整体构成
利用图1，对激光加工装置1的整体构成进行说明。图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。
激光加工装置1是在贴合基板w(以下称为“基板w”)上形成划线的装置。基板w具有第一基板w1和第二基板w2。基板w例如是液晶玻璃基板。
如图2所示，第一基板w1和第二基板w2利用密封件30而贴合。第一基板w1具有外侧面25和内侧面26。第二基板w2具有外侧面27和内侧面28。在内侧面26和内侧面28之间配置有密封件30。
激光加工装置1具有激光装置3。激光装置3是产生激光的装置，该激光用于在基板w的第一基板w1上形成第一划线s1，在第二基板w2上形成第二划线s2。
激光装置3具有激光振荡器15(激光光源的一个例子)和激光控制部17。激光振荡器15例如振荡出波长340～1100nm间的规定波长的皮秒激光。激光控制部17能够控制激光振荡器15的驱动和激光功率。
激光加工装置1具有传输光学系统5。传输光学系统5具有：导出部5a、第一光学系统5b和第二光学系统5c。导出部5a是从激光振荡器15导出激光的部分。第一光学系统5b和第二光学系统5c是来自导出部5a的激光l分支而供第一分支光l1和第二分支光l2通过的部分。
导出部5a从激光振荡器15起依次具有：光阀31、第一镜32、两个扩束器33、34和波长板35。光阀31与未图示的光阀驱动装置连接，能够在切断激光的位置和使激光通过的位置之间移动。扩束器33、34将出射激光的光束直径扩大为规定的直径，并且使其成为大致平行光。波长板35是1/2波长板，通过旋转而能调整后述的第一分支光l1和第二分支光l2的比率。
传输光学系统5具有偏振分束器37(分支部、偏振方向旋转部的一个例子)。偏振分束器37设置于导出部5a的末端。偏振分束器37将激光l分支为第一分支光l1和第二分支光l2。具体地说，第一分支光l1是s偏振光的反射光，第二分支光l2是p偏振光的透射光。偏振分束器37使第二分支光l2的偏振方向相对于第一分支光l1旋转规定角度。具体地说，第一分支光l1和第二分支光l2的偏振方向彼此相差90度。在本实施方式中，偏振分束器37是棱镜型，但也可以是平面型、楔形基板型。
第一光学系统5b从偏振分束器37起依次具有：第二镜41、第三镜42、第四镜43和第一聚光透镜44。第二镜41使来自偏振分束器37的与基板w的主面平行延伸的第一分支光l1的朝向相异90度成为与基板w正交。第三镜42使来自第二镜41的第一分支光l1的朝向相异90度成为与基板w平行。第四镜43使来自第三镜42的第一分支光l1相异90度成为与基板w正交。由此，第一分支光l1通过第一聚光透镜44射入基板w的第一基板w1。需要注意的是，第二镜41、第三镜42和第四镜43设定成不改变第一分支光l1的偏振方向(保持图1中与纸面垂直的偏振方向)。
第一光学系统5b还具有光程长度调整部61。光程长度调整部61是用于通过使第二镜41和第三镜42同时向同方向移动而使第一光学系统5b的光程长度与第二光学系统5c的光程长度相同的装置。光程长度调整部61具有一体地支承第二镜41和第三镜42的支承部(未图示)和使支承部移动的移动部(未图示)。由控制部9控制光程长度调整部61。
第二光学系统5c从偏振分束器37起依次具有：第五镜51、第六镜52和第二聚光透镜53。第五镜51使来自偏振分束器37的以与基板w的主面正交的方式延伸的第二分支光l2的朝向向基板w侧相异90度。第六镜52使来自第五镜51的第二分支光l2的朝向相异90度成为与基板w正交。由此，第二分支光l2通过第二聚光透镜53射入基板w的第二基板w2。需要注意的是，第五镜51和第六镜52设定成不改变第二分支光l2的偏振方向(保持图1中与纸面平行的偏振方向)。
激光加工装置1具有保持并驱动基板w的驱动装置7。具体地说，驱动装置7吸附基板w。驱动装置7通过驱动装置操作部13而进行移动。驱动装置操作部13使驱动装置7沿水平方向移动。
激光加工装置1具备控制部9。控制部9是具有处理器(例如cpu)、存储装置(例如rom、ram、hdd、ssd等)和各种接口(例如a/d转换器、d/a转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部9通过执行保存于存储部(与存储装置的存储区域的一部分或全部对应)的程序而进行各种控制动作。
控制部9也可以由单个的处理器构成，但为了进行各个控制也可以由独立的多个处理器构成。
控制部9能够控制激光控制部17、驱动装置操作部13和光程长度调整部61。
虽然未图示，但控制部9与检测基板w的大小、形状和位置的传感器、用于检测各装置的状态的传感器和开关、以及信息输入装置连接。
(2)划线加工方法
利用图2和图3，对激光加工装置1的划线加工方法进行说明。图2是划线形成工序中的基板的示意性剖面。图3是划线形成工序中的基板的示意性俯视图。
(2-1)第一分支光照射步骤
通过从第一基板w1侧照射第一分支光l1而形成第一划线s1。具体地说，在第一基板w1内部沿光轴形成的多个第一加工痕21在平面方向(纸面正交方向)上连续形成。
在本实施方式中，在俯视观察第一划线s1的一处，多个第一加工痕21在厚度方向上同时形成。
(2-2)第二分支光照射步骤
通过从第二基板w2侧照射第二分支光l2而形成第二划线s2。具体地说，在第二基板w2内部沿光轴形成的多个第二加工痕23沿第一加工痕21在平面方向(纸面正交方向)上连续形成。
在本实施方式中，在俯视观察第二划线s2的一处，多个第二加工痕23在厚度方向上同时形成。
(2-3)第一分支光和第二分支光对基板w的照射条件
在基板w的俯视观察时，第一分支光l1和第二分支光l2同时照射到相同的位置。也就是说，两者的位置和时机没有偏移。
此外，第一分支光l1和第二分支光l2相对于基板w的主面垂直地进行照射。
(2-4)划线的俯视观察形状
如图3所示，第一划线s1和第二划线s2形成大致矩形的单元c的外周。单元c的角部为曲线形状。因此，优选如上所述第一分支光l1和第二分支光l2从两侧照射到相同位置的激光加工装置。
(2-5)逆行的分支光的处理
在本实施方式中，说明在相反侧的光学系统中逆行的第一分支光l1和第二分支光l2不返回到激光振荡器15的原理。
照射到没有基板w的位置的第一分支光l1如果通过基板w的加工点，则在第二光学系统5c中逆行并射入偏振分束器37。在这种情况下，在第二光学系统5c中逆行的第一分支光l1在偏振分束器37处向图右方反射而不返回到激光振荡器15。上述动作在虽然照射到基板w但却通过的第一分支光l1的情况下也是相同的。
照射到没有基板w的位置的第二分支光l2如果通过基板w的加工点，则在第一光学系统5b中逆行并射入偏振分束器37。在这种情况下，在第一光学系统5b中逆行的第二分支光l2向图右方通过偏振分束器37而不返回到激光振荡器15。上述动作在虽然照射到基板w但却通过的第二分支光l2的情况下也是相同的。
因此，在用于从贴合基板w的两侧同时进行加工的激光加工装置1中，激光不会返回到激光振荡器15。
(2-6)光程长度调整部的效果
进而，通过光程长度调整部61，能够使第一光学系统5b的光程长度与第二光学系统5c的光程长度相同。因此，在基板w中，第一分支光l1的光束直径与第二分支光l2的光束直径相同或大致相同(误差5％以内)。因此，在相同的条件下形成第一划线s1和第二划线s2。此外，不需要改变第一光学系统5b和第二光学系统5c的其它条件。
2.第二实施方式
在第一实施方式中为了使分支光的偏振方向不同而使用了偏振分束器，但使分支光的偏振方向不同也可以是其它手段。
利用图4，将这种实施方式作为第二实施方式进行说明。图4是本发明的第二实施方式的激光加工装置的示意图。
第二实施方式的基本构成与第一实施方式相同，以下围绕不同点进行说明。
在本实施方式中，激光加工装置1a具有非偏振分束器37a(分支部的一个例子)来代替偏振分束器。
第一光学系统5b具有第一偏振板71。第一偏振板71设置在非偏振分束器37a和第二镜41之间。第一偏振板71的位置没有特别限定。
第二光学系统5c具有第二偏振板72。第二偏振板72设置在第五镜51和第六镜52之间。第二偏振板72的位置没有特别限定。
对于第一偏振板71和第二偏振板72，将光学轴相对于入射激光的偏振方向的角度设定为使得第一分支光l1和第二分支光l2的偏振方向彼此相差90度。
第一分支光l1如果通过基板w的加工点，则在第二光学系统5c中逆行并被第二偏振板72吸收或反射。也就是说，在第二光学系统5c中逆行的第一分支光l1不能通过第二偏振板72。
第二分支光l2如果通过基板w的加工点，则在第一光学系统5b中逆行并被第一偏振板71吸收或反射。也就是说，在第一光学系统5b中逆行的第二分支光l2不能通过第一偏振板71。
需要注意的是，在逆行的分支光被第一偏振板71或第二偏振板72反射的情况下，逆行的分支光向从加工用激光的光路倾斜的方向(例如90°)反射。
作为以上的结果，在相反侧的光学系统中逆行的第一分支光l1和第二分支光l2不会返回到激光振荡器15。
3.第三实施方式
在第一实施方式中，第一光学系统具有光程长度调整部，但也可以省略光程长度调整部。
利用图5，将这种实施方式作为第三实施方式进行说明。图5是本发明的第三实施方式的激光加工装置的示意图。
第三实施方式的基本构成与第一实施方式相同，以下围绕不同点进行说明。
第一光学系统5b不具有第一实施方式的第三镜42和第四镜43，此外还不具有光程长度调整部。
在本实施方式中，在相反侧的光学系统中逆行的第一分支光l1和第二分支光l2也不会返回到激光振荡器15。
4.其它实施方式
以上，对本发明的多个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变更。特别是本说明书中记载的多个实施例和变形例能够根据需要任意组合。
基板是玻璃、半导体晶片、陶瓷等脆性材料基板即可，没有特别限定。
工业实用性
本发明能够广泛应用于用于从基板的两侧同时进行加工的激光加工装置。
附图标记说明
1：激光加工装置
3：激光装置
5：传输光学系统
5a：导出部
5b：第一光学系统
5c：第二光学系统
15：激光振荡器
37：偏振分束器
71：第一偏振板
72：第二偏振板
w：贴合基板
w1：第一基板
w2：第二基板
1.一种激光加工装置，用于从基板的两侧同时进行加工，所述激光加工装置具备：
单个的激光光源；
分支部，将来自所述激光光源的激光分支为第一分支光和第二分支光；
偏振方向旋转部，使所述第二分支光的偏振方向相对于所述第一分支光的偏振方向旋转规定角度；
第一光学系统，将所述第一分支光照射到所述基板的第一面；以及
第二光学系统，将所述第二分支光照射到所述基板的第二面。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
所述分支部和所述偏振方向旋转部由一个偏振分束器构成。
3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
所述分支部由一个非偏振分束器构成，
所述偏振方向旋转部由设置于所述第一光学系统的第一偏振板和设置于所述第二光学系统的第二偏振板构成。
4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
所述激光加工装置还具备光程长度调整部，所述光程长度调整部能够调整所述第一光学系统的光程长度。
技术总结