JP2007014975A - スクライブ形成方法、分割予定線付き基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板内部にレーザ光を集光することで改質領域からなる分割予定線を形成する際に、分割予定線の端部付近においても良好に基板の分割を可能とするスクライブライン形成方法等を提案する。
【解決手段】 基板Ｐの内部にレーザ光を集光すると共に基板Ｐとレーザ光を相対移動させて、基板Ｐ内に改質領域Ｓ１からなる分割予定線Ｓを形成する際に、分割予定線Ｓの端部Ｓ２は、他の領域Ｓ１に比べて改質密度が高く形成される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、基板に対して分割予定線を形成するスクライブ形成方法、分割予定線付き基板に関する。

液晶装置等に広く使用されているガラス基板を複数に分割する方法として、基板の表面に溝（分割予定線，スクライブライン）を刻み、この溝に沿って基板を分割する方法が一般に用いられている。しかし、このような方法は、基板に物理的に溝を設けるので、切り屑が発生するなどの問題があった。
このため、基板の内部にレーザ光を集光させることにより、基板内部に変質領域からなる分割予定線を形成する技術が提案されている（特許文献１）。
特開２００２−１９２３７０号公報

しかしながら、上述した技術では、基板の側端面付近においては、図７に示すように、レーザ光の一部が基板外にはみ出てしまうので、基板内部に改質領域を良好に形成することが困難である。又は、改質領域が形成できたとしても、基板の中央部等の他の領域と比べて質改質密度の低いものとなってしまう。
このように、レーザ光を用いた方法では、基板の側端面付近に、分割予定線を形成することができない。また、基板の側端面付近でなくとも、基板に形成した電極パターン等の存在により、改質領域を形成できない領域が存在する。
このため、基板を分割予定線に沿って分割した際に、分割予定線の端部付近、例えば、基板の側端面付近において不必要な割れが発生してしまうという問題がある。特に、基板に電極パターン等を形成していた場合には、この電極パターン等が損傷してしまう不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、基板内部にレーザ光を集光することで改質領域からなる分割予定線を形成する際に、分割予定線の端部付近においても良好に基板の分割を可能とするスクライブライン形成方法、分割予定線付き基板を提案することを目的とする。

本発明に係るスクライブ形成方法、分割予定線付き基板では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、基板の内部にレーザ光を集光すると共に前記基板と前記レーザ光を相対移動させて、前記基板内に改質領域からなる分割予定線を形成する際に、前記分割予定線の端部は、他の領域に比べて改質密度が高く形成されるようにした。
この発明によれば、改質領域からなる分割予定線の端部が高い改質密度で形成されているので、基板分割の際に割れが確実に端部を通過するようになって、不必要な割れの発生が抑えられる。
また、前記端部が、前記基板の側端面付近に形成されるものでは、改質領域の形成が困難な基板の側端面付近において、不要な割れの発生を抑えられる。

また、前記分割予定線の端部を形成する際に、前記基板と前記レーザ光との相対移動速度を、他の領域の形成時に比べて低下させることで、改質密度の高い領域を形成することができる。
また、前記分割予定線の端部を形成する際に、前記基板と前記レーザ光とを繰り返し相対移動させることで、改質密度の高い領域を形成することができる。
また、前記分割予定線の端部を形成する際に、前記レーザ光の出力を、他の領域の形成時に比べて高くすることで、改質密度の高い領域を形成することができる。
また、前記分割予定線の端部を形成する際に、前記レーザ光の繰り返し率を、他の領域の形成時に比べて高くすることで、改質密度の高い領域を形成することができる。

また、前記レーザ光として、超短パルスレーザ光を用いるものでは、焦点位置にのみ良好に改質領域を形成することができる。これにより、細い幅の分割予定線が形成されるので、基板の分割効率を向上させることができる。

第２の発明は、内部に改質領域からなる分割予定線が形成された基板であって、前記分割予定線の端部が、他の領域に比べて改質密度が高く形成されるようにした。
この発明によれば、改質領域からなる分割予定線の端部が高い改質密度で形成されているので、基板分割の際に割れが確実に端部を通過するようになって、不必要な割れの発生が抑えられる。
また、前記端部が、側端面付近に形成されるものでは、改質領域の形成が困難な基板の側端面付近において、不要な割れの発生を抑えられる。

以下、本発明のスクライブ形成方法、分割予定線付き基板の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、スクライブ形成装置１０の概略構成を示す概念図である。
スクライブ形成装置１０は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源１１、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１１を制御するレーザ光源制御部１４、レーザ光Ｌを集光する集光用レンズ１２、集光用レンズ１２等をＺ軸方向に移動させるためのＺ軸駆動部１５、基板Ｐを載置する載置台１７、載置台１７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ１８、載置台１７をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ１９、Ｘ軸ステージ１８及びＹ軸ステージ１９を制御するステージ制御部２０等を備える。

レーザ光源１１、集光用レンズ１２等からなるレーザ投光部１３から射出されるレーザ光Ｌには、超短パルスレーザが用いられる。例えば、パルス幅３００ｆｓ、出力１７０ｍＷ、繰り返し率１ｋＨｚ、波長８００ｎｍ、倍率１００倍（ＮＡ０．８）のフェムト秒レーザが用いられる。
フェムト秒レーザのような超短パルスレーザは、出力が小さくても、パルス幅が非常に短いため、１パルス中の瞬間的な到達出力は大きくなる。
したがって、超短パルスレーザを集光照射すると，熱伝導が起こる前に瞬時にエネルギーが注入されるため、照射部位周辺が熱的・化学的損傷をほとんど受けない高精度・高品質な加工が実現できる。そして、多光子吸収という現象を利用して、通常であれば光が通り抜けてしまうガラスやダイヤモンド等の透明材料の内部への３次元加工が可能である。

Ｚ軸駆動部１５は、レーザ投光部１３をＺ軸方向に移動させることにより、レーザ光Ｌの焦点をＺ軸方向に移動させるものである。すなわち、Ｚ軸方向は基板Ｐの表面Ｐｓと直交する方向であり、また集光用レンズ１２等を介して基板Ｐに入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向でもある。したがって、Ｚ軸駆動部１５によりレーザ投光部１３をＺ軸方向に移動させることにより、基板Ｐの内部の任意位置にレーザ光Ｌの焦点を位置させることができる。

Ｘ軸ステージ１８、Ｙ軸ステージ１９は、基板ＰをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、基板Ｐ内に集光したレーザ光Ｌの焦点を基板Ｐ内でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。

基板Ｐとしては、石英やソーダガラス等からなる光透過性基板等が用いられる。光透過性基板を用いることで、基板Ｐの内部にレーザ光Ｌを良好に集光させることができる。

次に、本実施形態に係るスクライブ形成方法について説明する。
図２，図３は、スクライブ形成方法を示す図であって、図２は基板の断面図、図３は基板の平面図である。

まず、載置台１７上に基板Ｐを載置する。そして、Ｚ軸駆動部１５によりレーザ投光部１３をＺ軸方向に移動させて、基板Ｐの最下部にレーザ光Ｌの焦点が合うように位置決めする。
具体的には、基板Ｐの最下部、すなわち裏面Ｐｔに近接する位置にレーザ光Ｌの焦点位置を合わせる。なお、焦点位置は、基板Ｐの屈折率を予め求めておくことで推測される。

次いで、レーザ投光部１３からフェムト秒レーザを照射して、最下部に改質領域を形成する。これと同時に、図３に示すように、Ｘ軸ステージ１８及びＹ軸ステージ１９を駆動して、基板Ｐをレーザ投光部１３に対して移動させる。なお、Ｘ軸ステージ１８、Ｙ軸ステージ１９の走査速度としては、例えば、約２０ｍｍ／ｓである。

フェムト秒レーザを用いたスクライブ形成方法では、基板Ｐにレーザ光Ｌを透過させ、基板Ｐの内部に多光子吸収を発生させることで、微細なクラック等を有する改質領域を形成するものである。
すなわち、基板Ｐがレーザ光Ｌを吸収することにより基板Ｐを発熱・溶融させるのではない。このため、基板Ｐの焦点以外の部位、例えば表面Ｐｓではレーザ光Ｌがほとんど吸収されず、溶融等を発生することはない。

このようにして、図２，図３（ｂ）に示すように、最下部にライン状の改質領域Ｓ１からなる分割予定線Ｓが基板Ｐを横断するように形成される。そして、このライン状の改質領域Ｓ１は、周辺領域に比べて脆弱な領域であるため、改質領域Ｓ１に沿って基板Ｐを複数に分割することが可能となる。

ところで、基板Ｐの内部に改質領域Ｓ１を形成する場合には、基板Ｐの側端部に改質領域Ｓ１を形成することは困難である。
図７に示すように、レーザ光Ｌの一部が基板Ｐ外に食み出してしまうからである。すなわち、基板Ｐ内にレーザ光Ｌを十分に集光させることができないため、基板Ｐの内部に改質領域が形成されづらいのである。形成されたとしても、改質密度が低く、分割予定線Ｓとして機能しないものである。
このため、従来は、図３（ｂ）に示すように、基板Ｐの側端部Ｔには改質領域Ｓ１を形成しないままにしていた。
そして、このような改質領域Ｓ１からなる分割予定線Ｓに沿って基板Ｐを分割すると、側端部Ｔ、すなわち未加工部分において不必要な割れが発生しまう場合が少なくなかった。例えば、分割予定線Ｓとは平行でない方向に割れが進行したり、複数の割れが発生して、基板Ｐの側端部Ｔが欠けたりする。

そこで、分割予定線Ｓの端部Ｓ２を他の領域Ｓ１に比べて高い改質密度に形成する。
ここで、改質密度が高いとは、微細なクラック等が高密度に形成された状態を示すものである。つまり、分割予定線Ｓの端部Ｓ２に非常に脆い領域を形成する。これにより、基板Ｐを分割した際に、割れが確実に端部Ｓ２を通るようになる。
なお、分割予定線Ｓの全てを改質密度の高い改質領域で形成することも可能であるが、基板Ｐに僅かな力が加わっただけで分割予定線Ｓに沿って基板Ｐが分割されてしまい、却って基板Ｐの取り扱いが困難となる。
そこで、上述のように、分割予定線Ｓを形成できない領域（未加工領域：側端部Ｔ）に接する分割予定線Ｓの端部Ｓ２を、他の領域Ｓ１に比べて高い改質密度に形成することで、分割予定線Ｓに沿って発生した割れを、分割予定線Ｓを形成できない領域（未加工領域：側端部Ｔ）に誘導し、不必要な割れの発生を抑制する。これにより、基板Ｐの側端部において、分割予定線Ｓとは平行でない方向に割れが進行したり、複数の割れが発生して、基板Ｐが欠けたりすることが防止される。

図４は、改質領域Ｓ１の端部Ｓ２を高い改質密度で形成する方法の説明図である。
分割予定線Ｓの端部Ｓ２を高い改質密度に形成する方法としては、図４に示すように、端部Ｓ２を形成する際に、基板Ｐとレーザ投光部１３との相対移動速度、すなわち、Ｘ軸ステージ１８、Ｙ軸ステージ１９の走査速度を変更する。
例えば、改質領域Ｓ１の形成時の基板Ｐとレーザ投光部１３との相対移動速度が約２０ｍｍ／ｓの場合には、改質領域Ｓ１の形成時の相対移動速度を約１０ｍｍ／ｓとすることで、改質領域Ｓ１に比べて改質密度が約２倍である端部Ｓ２を容易に形成することができる。
なお、端部Ｓ２の改質密度は改質領域Ｓ１の約２倍に限るものではない。端部Ｓ２の改質密度は、側端部Ｔの長さ、基板Ｐの強度・厚み等の条件によって、適宜、調整することを要する。例えば、予め実験等により、端部Ｓ２の最適な改質密度（端部Ｓ２の形成時の相対移動速度）を求めておくことが好ましい。
このように、基板Ｐとレーザ投光部１３との相対移動速度を、適宜調整することで、容易に所望の改質密度を有する端部Ｓ２を形成することができる。

このように、端部Ｓ２に高い改質密度を有するライン状の分割予定線Ｓが形成される。これにより、基板Ｐをこの分割予定線Ｓに沿って容易に分割することが可能となると共に、側端部Ｔにおける不必要な割れの発生を抑制することができる。

なお、基板Ｐの分割は、基板Ｐに比較的小さな力を加えること行われる。すなわち、分割予定線Ｓに沿って亀裂が発生、進行して、基板Ｐが分割（分断）される。
なお、基板Ｐに力を加える方法としては、例えば、分割予定線Ｓに沿って基板Ｐに曲げ応力やせん断応力を加えたり、基板Ｐに温度差を与えて熱応力を発生させたりする。

分割予定線Ｓの端部Ｓ２を他の領域Ｓ１に比べて高い改質密度に形成する方法として、基板Ｐとレーザ投光部１３との相対移動速度を、他の領域Ｓ１の形成時に比べて低下させる場合について説明したが、これに限らない。
例えば、図５に示すように、基板Ｐとレーザ投光部１３との相対移動速度は略一定とするが、端部Ｓ２においては基板Ｐとレーザ投光部１３とを複数回往復移動させるようにしてもよい。往復回数を適宜調整することで、所望の改質密度を有する端部Ｓ２を容易に形成することができる。

また、例えば、レーザ光Ｌの出力を変更することで、端部Ｓ２の改質密度を調整してもよい。すなわち、端部Ｓ２の形成時には、他の領域Ｓ１の形成時に比べて、レーザ光Ｌの出力を高くすることで、所望の改質密度を有する端部Ｓ２を容易に形成することができる。
同様に、レーザ光Ｌの繰り返し率を変更することで、端部Ｓ２の改質密度を調整してもよい。すなわち、繰り返し率を高くすることで、レーザ光Ｌの出力を高くしたのと同様な効果を得ることができる。つまり、端部Ｓ２の形成時には、他の領域Ｓ１の形成時に比べて、レーザ光Ｌの繰り返し率を高くすることで、所望の改質密度を有する端部Ｓ２を容易に形成することができる。

また、不必要な割れが発生する部位として、側端部Ｔを例にして説明したが、これに限らない。
例えば、分割予定線Ｓを連続したライン状に形成できない場合、例えば、図６に示すように、破線状の分割予定線Ｓを形成する際には、破線状の分割予定線Ｓのそれぞれにおいて、端部を高い改質密度に形成する。これにより、破線状の分割予定線Ｓであっても、確実に分割予定線Ｓに沿って割れを進行させることができ、基板Ｐを良好に分割することが可能となる。

上述した実施形態においては、説明を分かりやすくするために、ライン（直線）状の分割予定線Ｓを１本だけ形成する場合について説明したが、これに限らない。複数の分割予定線を平行に形成する場合であってもよい。また、曲線状や格子状の分割予定線を形成してもよい。

基板ＰをＸ軸ステージ及びＹ軸ステージによりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる場合について説明したが、これに限らない。レーザ投光部１３をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させてもよい。

また、基板Ｐとしては、液晶装置や有機ＥＬ装置等のディスプレイ等が挙げられる。主に、基板Ｐの裏面Ｐｔに、電子デバイスや配線パターン等が形成されたＴＦＴ基板である。そして、このような基板Ｐに分割予定線Ｓを形成した場合には、分割予定線Ｓ以外の部分での割れが殆どなくなるので、基板Ｐの分割に伴う電子デバイスや配線パターンの損傷が防止される。
また、基板Ｐとしては、ＴＦＴ基板等に限らず、内部にマイクロレンズを形成した透明基板であってもよい。

また、基板がガラス基板等の光透過性基板の場合について説明したが、レーザ光Ｌが透過するものであれば、半透明又は不透明な材料からなる基板であってもよい。この場合には、改質領域が、微細なクラック等から形成される場合の他、熔融或いは結晶構造の変化により形成されてもよい。

本実施形態のスクライブ形成装置の概略構成を示す概念図である。 本実施形態のスクライブ形成方法を示す断面図である。 本実施形態のスクライブ形成方法を示す平面図である。 改質領域の端部を高い改質密度で形成する方法の概略説明図である。 改質領域の端部を高い改質密度で形成する他の方法の概略説明図である。 改質領域の端部を高い改質密度で形成する他の方法の概略説明図である。 従来のスクライブ形成方法を示す断面図である。

符号の説明

１０…スクライブ形成装置、 １１…レーザ光源、 １３…レーザ投光部、
Ｌ…レーザ光、 Ｐ…基板、 Ｓ…分割予定線、 Ｓ１…改質領域（他の領域）、
Ｓ２…端部、 Ｔ…側端部（側端面付近）

Claims (9)

1. 基板の内部にレーザ光を集光すると共に前記基板と前記レーザ光を相対移動させて、前記基板内に改質領域からなる分割予定線を形成する際に、
   前記分割予定線の端部は、他の領域に比べて改質密度が高く形成されることを特徴とするスクライブ形成方法。
2. 前記端部は、前記基板の側端面付近に形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクライブ形成方法。
3. 前記分割予定線の端部を形成する際に、前記基板と前記レーザ光との相対移動速度を、他の領域の形成時に比べて低下させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクライブ形成方法。
4. 前記分割予定線の端部を形成する際に、前記基板と前記レーザ光とを繰り返し相対移動させることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のスクライブ形成方法。
5. 前記分割予定線の端部を形成する際に、前記レーザ光の出力を、他の領域の形成時に比べて高くすることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のスクライブ形成方法。
6. 前記分割予定線の端部を形成する際に、前記レーザ光の繰り返し率を、他の領域の形成時に比べて高くすることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のスクライブ形成方法。
7. 前記レーザ光として、超短パルスレーザ光を用いることを特徴する請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のスクライブ形成方法。
8. 内部に改質領域からなる分割予定線が形成された基板であって、
   前記分割予定線の端部は、他の領域に比べて改質密度が高く形成されていることを特徴とする分割予定線付き基板。
9. 前記端部は、側端面付近に形成されることを特徴とする請求項８に記載の分割予定線付き基板。
   
   
   
   

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