JP2007061825A - レーザ照射装置、レーザスクライブ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易にレーザスクライブの効率を高めることができるレーザ照射装置、レーザスクライブ方法を提供する。
【解決手段】 レーザ照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源１０１と、レーザ光を分岐する分岐手段１３０と、分岐されたレーザ光をそれぞれ集光し、集光されたそれぞれの集光点Ｐ１〜Ｐ３が、切断予定ラインＬ上に位置し、かつ、マザー基板Ｗの厚み方向の異なる位置となるように配置された複数の集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃと、集光点Ｐ１〜Ｐ３の位置を調整可能とするＺ軸スライド機構１０４ａ〜１０４ｃと、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃとマザー基板Ｗとを相対的に移動可能とするＸ軸，Ｙ軸スライド部１１０，１０８と、Ｚ軸スライド機構１０４ａ〜１０４ｃとＸ軸，Ｙ軸スライド部１１０，１０８を制御するメインコンピュータ１２０とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザ照射装置、レーザスクライブ方法に関する。

従来、表示パネルのガラス基板の切断方法として、レーザ光を用いて切断するレーザスクライブ方法が知られている。このレーザスクライブ方法は、ガラス基板に設けられた切断予定ラインに沿って、レーザ光を照射し、ガラス基板の内部に改質領域を形成させ、該改質領域を起点にしてガラス基板を切断するというものである。

上記のレーザスクライブ方法には、例えば、特許文献１に示すように、１つの集光レンズに対して、互いに広がり角の異なるレーザ光をガラス基板等の内部に集光させることにより、１本の切断予定ラインに対して、異なる焦点深さの集光点を設定し、切断予定ラインに沿った１回の走査で同時期に複数本の改質領域を形成し、加工時間の短縮を図ろうとしている。

特開２００４−３３７９０２号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、異なる焦点深さのレンジが小さいので、条件設定や条件変更が難しいという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、容易にレーザスクライブの効率を高めることができるレーザ照射装置、レーザスクライブ方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ照射装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を分岐する分岐手段と、分岐手段によって分岐されたレーザ光をそれぞれ集光し、集光されたそれぞれの集光点の位置が、切断予定ライン上で、かつ、加工対象物の厚み方向に対して異なるように配置された複数の集光レンズと、集光点の加工対象物に対する位置を調整可能とする位置調整手段と、複数の集光レンズと加工対象物とを相対的に移動可能とする移動手段と、分岐されたレーザ光の集光点が加工対象物の厚み方向の所定の位置に配置されるように位置調整手段を制御すると共に、加工対象物の切断予定ラインに沿って集光点が相対的に移動するように移動手段を制御する制御部とを有することを要旨とする。

これによれば、レーザ光源から出射されたレーザ光は、分岐手段によって、レーザ光が分岐される。分岐されたレーザ光は、それぞれ分岐されたレーザ光に対応する集光レンズによって集光される。集光レンズは、分岐されたレーザ光の集光点が、加工対象物に設けられた切断予定ライン上で、かつ、加工対象物の厚み方向の異なる位置となるように配置されている。そして、制御部によって制御された位置調整手段と移動手段によって、集光点の加工対象物に対する位置が調整され、レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動することにより、切断予定ラインに沿ってレーザ光が照射される。従って、切断予定ラインの加工対象物の厚み方向に同時期に複数本の改質領域が形成されるので、レーザスクライブの効率を高めることができる。

本発明のレーザ照射装置の位置調整手段では、複数の集光レンズをそれぞれ稼動させて、加工対象物の厚み方向に対する集光点の位置を調整してもよい。

これによれば、各集光レンズが稼動することにより、加工対象物の厚み方向に対して、レーザ光の集光点の位置を容易に調整することができる。

本発明のレーザ照射装置は、分岐手段に、分岐されたレーザ光のパワーを調整するパワー調整手段を備えてもよい。

これによれば、分岐されたレーザ光は、パワー調整手段によって、各集光レンズから異なるパワーのレーザ光を照射することができ、容易に加工対象物に対して、最適な条件でレーザスクライブを行うことができる。

本発明は、上記のレーザ照射装置を用い、加工対象物の切断予定ラインに沿って、集光されたレーザ光を照射して、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザスクライブ方法であって、レーザ光の集光点が加工対象物の切断予定ライン上に位置するように複数の集光レンズと加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、レーザ光の集光点のそれぞれ位置が、加工対象物の厚み方向に対して異なるように位置調整手段によって調整する位置調整工程と、複数の集光レンズに対して、加工対象物をレーザ光の光軸と略垂直方向に相対移動させながら、切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する走査工程とを有することを要旨とする。

これによれば、位置決め工程では、加工対象物の切断予定ライン上に集光点が位置するように調整される。位置調整工程では、集光点の位置が、加工対象物の厚み方向に対して異なるように調整される。そして、走査工程では、複数の集光レンズに対して、加工対象物をレーザ光の光軸と略垂直方向に相対移動させながら、レーザ光を照射する。従って、切断予定ラインの加工対象物の厚み方向に同時期に複数本の改質領域が形成されるので、レーザスクライブの効率を高めることができる。

本発明は、上記のレーザ照射装置を用い、加工対象物の切断予定ラインに沿って、集光されたレーザ光を照射して、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザスクライブ方法であって、レーザ光の集光点が加工対象物の切断予定ライン上に位置するように複数の集光レンズと加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、レーザ光の集光点のそれぞれ位置が、加工対象物の厚み方向に対して異なるように位置調整手段によって調整する位置調整工程と、加工対象物に対して、複数の集光レンズをレーザ光の光軸方向に相対移動させながらレーザ光を照射する第１走査工程と、複数の集光レンズに対して、加工対象物をレーザ光の光軸と略垂直方向に、複数の集光レンズ間の集光点のピッチ間の距離よりも長い距離で相対移動する移動工程と、加工対象物に対して、複数の集光レンズをレーザ光の光軸方向に相対移動させながらレーザ光を照射する第２走査工程とを有することを要旨とする。

これによれば、位置決め工程では、加工対象物の切断予定ライン上に集光点が位置するように調整される。位置調整工程では、集光点の位置が、加工対象物の厚み方向に対して異なるように調整される。そして、第１走査工程では、加工対象物に対して、複数の集光レンズをレーザ光の光軸方向に相対移動させながらレーザ光を照射することにより集光点の移動に沿って改質領域が形成される。移動工程では、集光点のピッチ間の距離よりも長い距離を前記レーザ光の光軸に対して略直交した方向に移動させ、第２走査工程で、その移動した地点で、複数の集光レンズをレーザ光の光軸方向に相対移動させながらレーザ光を照射することにより、集光点の移動に沿って改質領域が形成される。従って、改質領域が、レーザ光の光軸方向に、移動距離から集光点ピッチを差し引いた分だけずれて形成されるので、加工対象物をブレイクするとき、ずれて形成された改質領域に沿って亀裂が発生し、ブレイクをしやすくすることができる。

本発明のレーザスクライブ方法では、走査工程の後に、集光点を加工対象物の厚み方向にずらし、さらにレーザ光を照射して走査を繰り返し行ってもよい。

これによれば、集光点を加工対象物の厚み方向にずらして、レーザ照射することにより、加工対象物の異なる厚みに対応することができる。

本発明の実施形態は、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルを製造する工程において、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を切断する工程で用いられるレーザ照射装置と、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法を例に説明する。

（加工対象物の構成）
まず、加工対象物の構成について説明する。図１は、液晶表示パネルが区画形成された加工対象物としてのマザー基板の構成を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った断面図である。

図１（ａ）において、マザー基板Ｗは、１つの液晶表示パネル１０に相当する複数区画形成されたウエハ状の素子基板１と、対向基板２で構成されている。図１（ｂ）に示すように、対向基板２は、個々に区画形成された素子基板１と接着されている。１つの液晶表示パネル１０は、区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定ラインＬを切断して、マザー基板Ｗから取り出される。この場合、マザー基板Ｗは、厚み１．２ｍｍ、直径１２インチの石英ガラス基板であり、２００個分の液晶表示パネル１０が区画形成されている。

尚、本実施形態では、マザー基板Ｗは、素子基板１に個々の対向基板２を接着した形態であるが、素子基板１と同様に、対向基板２が複数区画形成されたウエハ状の基板を素子基板１と接着し、接着された相方の基板１，２を切断して液晶表示パネル１０を取り出すようにしてもよい。

（レーザ照射装置の構成）
次に、レーザ照射装置の構成について説明する。図２は、レーザ照射装置の構成を示す概略図である。

図２に示すように、レーザ照射装置１００は、レーザ光を出射するレーザ光源１０１と、出射されたレーザ光を複数本（本実施形態では３本）に分岐する分岐手段１３０と、分岐された３本のレーザ光をそれぞれに集光する複数（本実施形態では３つ）の集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備えている。また、マザー基板Ｗを載置するステージ１０７と、ステージ１０７を集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃに対してＸ，Ｙ軸方向に移動させる移動手段としてのＸ軸スライド部１１０およびＹ軸スライド部１０８とを備えている。また、ステージ１０７に載置されたマザー基板Ｗに対して集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃのＺ軸方向の位置を変えて、レーザ光の集光点の位置を調整する位置調整手段としてのＺ軸スライド機構１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃと、分岐手段１３０の集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃの反対側に撮像装置１１２を備えている。

レーザ照射装置１００は、上記各構成を制御するメインコンピュータ１２０を備えており、メインコンピュータ１２０には、ＣＰＵや各種メモリーの他に撮像装置１１２が撮像した画像情報を処理する画像処理部１２４を有している。撮像装置１１２は、同軸落射型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）が組み込まれたものである。同軸落射型光源から出射した可視光は、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃを透過して焦点を結ぶ。

メインコンピュータ１２０には、レーザ加工の際に用いられる各種加工条件のデータを入力する入力部１２５とレーザ加工時の各種情報を表示する表示部１２６が接続されている。また、レーザ光源１０１の出力やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部１２１と、Ｚ軸スライド機構１０４ａ〜１０４ｃをそれぞれ駆動して集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃのＺ軸方向の位置をそれぞれ制御するレンズ制御部１２２とが接続されている。さらに、Ｘ軸スライド部１１０とＹ軸スライド部１０８をそれぞれレール１０９，１１１に沿って移動させるサーボモータ（図示省略）を駆動するステージ制御部１２３が接続されている。

集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃをＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１０４ａ〜１０４ｃには、移動距離を検出可能な位置センサが内蔵されており、レンズ制御部１２２は、この位置センサの出力を検出して集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃのＺ軸方向の位置を制御可能となっている。したがって、撮像装置１１２の同軸落射型光源から出射した可視光の焦点がマザー基板Ｗの表面と合うように集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃをＺ軸方向に移動させれば、マザー基板Ｗの厚みを計測することが可能である。

レーザ光源１０１は、例えばチタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で出射するいわゆるフェムト秒レーザである。この場合、パルスレーザ光は、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍであり、その半値幅はおよそ２０ｎｍである。またパルス幅はおよそ３００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は１ｋＨｚ、出力はおよそ２１００ｍＷである。集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃは、この場合、倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８、ＷＤ（Working Distance）が３ｍｍの対物レンズである。

尚、本実施形態では、ステージ１０７は、Ｙ軸スライド部１０８に支持されているが、Ｘ軸スライド部１１０とＹ軸スライド部１０８との位置関係を逆転させてＸ軸スライド部１１０に支持される形態としてもよい。また、ステージ１０７をθテーブルを介してＹ軸スライド部１０８に支持することが好ましい。これによれば、マザー基板Ｗに照射されるレーザ光がマザー基板Ｗに対してより垂直な状態とすることが可能である。

次に、分岐手段１３０の構成と、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃの配置について説明する。図３（ａ）は、分岐手段の構成と、集光レンズの配置を示す模式図であり、同図（ｂ）は、平面図である。

図３（ａ）に示すように、分岐手段１３０は、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光を複数本（本実施形態では３本）のレーザ光に分岐させるもので、３つの反射ミラー１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃが備えられている。反射ミラー１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃによって分岐されたレーザ光は、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃにそれぞれ出射される。反射ミラー１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃは、反射率固定型のハーフミラーであり、例えば、反射ミラー１３１ａは、１／３反射、反射ミラー１３１ｂは、１／２反射、反射ミラー１３１ｃは、全反射のミラーが用いられる。従って、レーザ光源１０１から出射されたレーザ出力：２１００ｍＷにおいては、１／３反射の反射ミラー１３１ａでは、７００ｍＷが分岐されて集光レンズ１０３ａに出射され、残り１４００ｍＷのレーザ光が反射ミラー１３１ａを透過する。次に、１／２反射の反射ミラー１３１ｂでは、７００ｍＷが分岐されて集光レンズ１０３ｂに出射され、残り７００ｍＷのレーザ光が反射ミラー１３１ｂを透過する。次に、全反射の反射ミラー１３１ｃでは、７００ｍＷのレーザ光が全反射して集光レンズ１０３ｃに出射される。なお、反射ミラーの反射率を変更することにより、各集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃからそれぞれ異なるレーザ光のパワーを出力させてもよい。

また、各集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃからそれぞれ異なるレーザパワーを出力させる方法として、図４に示す分岐手段１３０の構成が挙げられる。図４に示すように、分岐手段１３０には、反射ミラー１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと、反射ミラー１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれに対応する偏光板１３２が備えられている。そして、反射ミラー１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃによって分岐されたそれぞれのレーザ光は、偏光板１３２を介して、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに出射される。偏光板１３２は、回転可能であり、各偏光板１３２を任意に回転させて、分岐されたレーザ光の透過率を調整することにより、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃへ異なるレーザ光のパワーを出力することができる。

次に、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃの配置について説明する。図３（ａ），（ｂ）に示すように、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃが、切断予定ラインＬ上に配置されている。そして、それぞれの集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが、マザー基板Ｗのレーザ照射面Ｗ１に対して、異なる高さに配置されている。本実施形態では、集光レンズ１０３ａがレーザ照射面Ｗ１から最も高い位置に配置され、次いで、集光レンズ１０３ｂが配置され、レーザ照射面Ｗ１から最も低い位置に、集光レンズ１０３ｃが配置されている。

このような集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃの配置に伴い、レーザ光１１３の集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置が、切断予定ラインＬ上で、かつ、マザー基板Ｗの厚み方向に対して異なるように設定される。具体的には、集光レンズ１０３ａで集光されたレーザ光１１３の集光点Ｐ１は、レーザ照射面Ｗ１からマザー基板Ｗの深さ方向に対して最も浅い位置に設定される。次いで、集光レンズ１０３ｂで集光されたレーザ光１１３の集光点Ｐ２が設定され、レーザ照射面Ｗ１からマザー基板Ｗの深さ方向に対して最も深い位置に、集光レンズ１０３ｃで集光されたレーザ光１１３の集光点Ｐ３が設定される。

（レーザスクライブ方法）
次に、レーザスクライブ方法について説明する。図５は、レーザスクライブ方法を示すフローチャートである。

図５のステップＳ１は、位置決め工程である。ステップＳ１では、図２に示したマザー基板Ｗを対向基板２側がステージ１０７の表面に接するように載置する。そして、区画領域ＤｘがＸ軸方向に平行となるようにマザー基板Ｗを位置決めする。また、ステージ制御部１２３は、レーザ光の集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がマザー基板Ｗの任意の区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインＬ上に位置するように、サーボモータを駆動しＸ軸スライド部１１０およびＹ軸スライド部１０８を移動させる。この場合、ウェハ状のマザー基板Ｗに方向を規定するオリフラ等を形成しておけば、比較的容易に位置決めすることができる。

図５のステップＳ２は、マザー基板Ｗの厚みを測定する工程である。ステップＳ２では、オペレータは、メインコンピュータ１２０を操作して、マザー基板Ｗの厚み測定を実施する。撮像装置１１２が捉えた映像を表示部１２６に表示させ、マザー基板Ｗのレーザ光の入射面Ｗ１と、もう一方の反対側の表面Ｗ２（図３参照）とに撮像装置１１２から出射される可視光の焦点を合わせる動作を行わせることにより、メインコンピュータ１２０は、Ｚ軸スライド機構１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの位置センサの出力からマザー基板Ｗの厚みを演算する。演算結果は、メインコンピュータ１２０の記憶部にＺ軸方向の座標として記憶される。

図５のステップＳ３は、レーザ光１１３の集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置を調整する調整工程である。ステップＳ２で求められたマザー基板Ｗの厚みデータ（Ｚ軸方向の座標）に基づいて、ステップＳ３では、レンズ制御部１２２によって、Ｚ軸スライド機構１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを駆動して、図３で示したように、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃがそれぞれレーザ照射面Ｗ１から異なる高さの位置に配置されるようにそれぞれの集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃをＺ軸方向に移動させる。

図５のステップＳ４は、第１走査工程である。ステップＳ４では、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに対してマザー基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインＬに沿ってレーザ光を照射する。そして、図６に示すように、マザー基板Ｗの内部に、マザー基板Ｗの面と平行な直線状の改質領域Ｒａ１，Ｒｂ１，Ｒｃ１が形成される。すなわち、切断予定ラインＬ上に、同時期に複数本（本実施形態では、３本）の改質領域Ｒａ１，Ｒｂ１，Ｒｃ１が形成される。液晶表示パネル１０のマザー基板Ｗにおける区画配置に対応して所定のピッチでＸ軸またはＹ軸方向にずらしながら各レーザスキャンを行う。切断予定ラインＬは、あらかじめデータとして入力されているので、メインコンピュータ１２０は、このデータに基づいた制御信号をステージ制御部１２３に送る。ステージ制御部１２３は、制御信号に基づいてＸ軸スライド部１１０とＹ軸スライド部１０８とを移動させることにより、マザー基板Ｗを集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに対して相対移動させる。この場合、パルスレーザ光の照射に対応してマザー基板Ｗを移動させる速度は、およそ２０ｍｍ／秒である。

図５のステップＳ５は、第２走査工程である。ステップＳ５では、レンズ制御部１２２は、Ｚ軸スライド機構１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを駆動して、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの位置をＺ軸方向に移動させることにより、集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をＺ軸方向にずらす。そして、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに対してマザー基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインＬに沿ってレーザ光を照射する。図６に示すように、第１走査工程で形成された改質領域Ｒａ１，Ｒｂ１，Ｒｃ１にＺ軸方向において連続するように改質領域Ｒａ２，Ｒｂ２，Ｒｃ２が形成される。なお、走査方法は、ステップＳ４と同じである。このように第２走査工程を行うことにより、マザー基板Ｗの厚み幅内に改質領域が連続して形成される。なお、走査回数は、マザー基板Ｗの厚みに対応して決定され、マザー基板Ｗの厚みが薄い場合には、ステップＳ４の第１走査工程のみでよく、また、マザー基板Ｗの厚みが厚い場合には、その厚みに応じて集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をＺ軸方向にずらし、さらに走査を繰り返せばよい。

図５のステップＳ６は、形成された改質領域に沿ってマザー基板Ｗを分割（ブレイク）する工程である。図７は、ブレイク方法を示す概略断面図である。同図（ａ）は外部応力の与え方を示す断面図、同図（ｂ）はブレイク後の断面図である。ステップＳ６では、例えば図７（ａ）に示すように、ステップＳ４およびステップＳ５によって、マザー基板Ｗの厚み方向に連続して形成された改質領域Ｒに対して、ＣまたはＤ方向に外部応力を加える。これによりマザー基板Ｗは、図７（ｂ）に示すように、改質領域Ｒで分断される。

（他のレーザスクライブ方法）
次に、他のレーザスクライブ方法について説明する。図８は、他のレーザスクライブ方法を示すフローチャートである。なお、図８のステップＳ１０〜ステップＳ１２は、前述図５のステップＳ１〜ステップＳ３と同様なので説明を省略する。

図８のステップＳ１３は、第１走査工程である。ステップＳ１３では、マザー基板Ｗに対して、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃをＺ軸方向に相対移動させながら切断予定ラインＬに沿ってレーザ光を照射する。そして、図９に示すように、マザー基板Ｗの内部に、マザー基板Ｗの面と垂直な直線状の改質領域Ｒａ１，Ｒｂ１，Ｒｃ１が形成される。すなわち、１本の切断予定ラインＬ上に、同時期に複数本（本実施形態では、３本）の改質領域Ｒａ１，Ｒｂ１，Ｒｃ１が形成される。

図８のステップＳ１４は、第１移動工程である。ステップＳ１４では、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃに対してマザー基板Ｗを相対移動させる。移動距離は、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに対応する集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各ピッチよりも大きいピッチで移動させる。例えば、集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各ピッチＰ０：２０μｍとした場合に、移動ピッチＰａ：３０μｍ（Ｐ０＋１／２Ｐ０，Ｐ０：集光点ピッチ間距離（２０μｍ））を移動させる。

図８のステップＳ１５は、第２走査工程である。ステップＳ１５では、マザー基板Ｗに対して、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃをＺ軸方向に相対移動させながら切断予定ラインＬに沿ってレーザ光を照射する。そして、図９に示すように、マザー基板Ｗの内部に、マザー基板Ｗの面と垂直な直線状の改質領域Ｒａ２，Ｒｂ２，Ｒｃ２が形成される。このとき、改質領域Ｒａ２とＲｂ１，Ｒｂ２とＲｃ１のずれ距離Ｒｄは１０μｍである。

図８のステップＳ１６は、第２移動工程である。ステップＳ１６では、集光レンズ１０３ａ〜１０３ｃに対してマザー基板Ｗをさらに３０μｍ相対移動させる。

図８のステップＳ１７は、第３走査工程である。ステップＳ１７では、マザー基板Ｗに対して、集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃをＺ軸方向に相対移動させながら切断予定ラインＬに沿ってレーザ光を照射する。そして、図９に示すように、マザー基板Ｗの内部に、マザー基板Ｗの面と垂直な直線状の改質領域Ｒａ３，Ｒｂ３，Ｒｃ３が形成される。そして、さらにマザー基板Ｗの移動とレーザ光の照射の走査を複数回繰り返す。

このように繰り返し行われたレーザ光の照射によって、図９（ｂ）に示すように、マザー基板Ｗの内部に、レーザ光の光軸方向にずれ量Ｒｄ：１０μｍの改質領域Ｒが形成される。

図８のステップＳ１８は、ブレイク工程である。なお、ブレイクの方法は、図５のステップＳ６と同じなので説明を省略する。

従って、本実施形態によれば、以下に示す効果がある。

（１）レーザ光源１０１から出射されたレーザ光は、分岐手段１３０の反射ミラー１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃによって分岐され、それぞれ分岐したレーザ光１１３が集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを介してそれぞれ集光される。集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃによって集光されたレーザ光１１３の集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置は、マザー基板Ｗに設けられた切断予定ラインＬ上で、かつ、マザー基板Ｗの厚み方向に対して異なる位置に設定される。そして、ステージ１０７をレーザ光１１３の光軸に対して略垂直方向に移動させながら、レーザ光１１３を照射させることにより、マザー基板Ｗの切断予定ラインＬに沿って、マザー基板Ｗの厚み方向の異なる個所に３本の改質領域Ｒａ１，Ｒｂ１，Ｒｃ１が同時期に形成されるので、レーザスクライブの作業の効率を高めることができる。

（２）分岐手段１３０には、レーザ光のパワー調整手段としての偏光板１３２が、各集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのそれぞれに対応して設けられているので、集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ごとにレーザ光１１３のパワーを設定でき、マザー基板Ｗの厚さに対応した最適なレーザスクライブを行うことができる。

（３）集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのそれぞれにレーザ光１１３の集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置を調整する調整手段としてのＺ軸スライド機構１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃが設けられているので、マザー基板Ｗの深さに対応した最適なレーザスクライブを行うことができる。

（４）集光点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のピッチＰ０よりも長いピッチＰａで、レーザ光の光軸に対して略直交した方向に移動して、その移動した地点から光軸方向にレーザ光１１３を照射することを繰り返し行うことにより、改質領域Ｒが、レーザ光１１３の光軸方向に形成され一定間隔でずれて形成されるので、マザー基板Ｗをブレイクするとき、ずれて形成された改質領域Ｒに沿って亀裂が発生し、ブレイクしやすくすることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、以下のような変形例が挙げられる。

（変形例１）本実施形態において、レーザ照射装置１００には、３つの集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備えたが、これに限定されない。例えば、集光レンズの数を２つ、または、４つ以上としてもよい。このようにしても、切断予定ラインＬに沿って、同時期に複数本の改質領域が形成されるので、レーザスクライブの効率を高めることができる。

（変形例２）本実施形態では、偏光板１３２を備えてレーザ光のパワーを調整したが、これを無くし、例えば、反射ミラー１３１ａ〜１３１ｃの反射率を変えてもよい。このようにしても、それぞれの集光レンズから照射されるレーザ光のパワーを調整することができる。

（変形例３）図９において、移動工程における移動ピッチ：Ｐａは、Ｐａ＝Ｐ０＋１／２Ｐ０（Ｐ０＝集光点間ピッチ）としたが、これに限定されない。例えば、Ｐａ＞Ｐ０としてもよい。このようにしても、集光点間ピッチよりも長い距離で移動し、移動した地点で改質領域が形成されるので、一定間隔でずれた改質領域Ｒを形成することができる。

（変形例４）本実施形態では、加工対象物として、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板Ｗを用いたが、これに限定されない。例えば、半導体基板，ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイス等を加工対象物として用いることができる。

加工対象物としてのマザー基板の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。 レーザ照射装置の構成を示す概略図。 分岐手段の構成と、集光レンズの配置を示す模式図。 他の分岐手段の構成と、集光レンズの配置を示す模式図。 レーザスクライブ方法を示すフローチャート。 レーザスクライブ方法による改質領域の形成を示す模式図。 ブレイク方法を示す概略図。 他のレーザスクライブ方法を示すフローチャート。 他のレーザスクライブ方法による改質領域の形成を示す模式図。

符号の説明

１…素子基板、２…対向基板、１０…液晶表示パネル、１００…レーザ照射装置、１０１…レーザ光源、１０３ａ〜１０３ｃ…集光レンズ、１０４ａ〜１０４ｃ…レンズ稼動手段としてのＺ軸スライド機構、１０７…ステージ、１０８…Ｙ軸スライド部、１０９，１１１…レール、１１０…Ｘ軸スライド部、１１２…撮像装置、１１３…レーザ光、１２０…メインコンピュータ、１２１…レーザ制御部、１２２…レンズ制御部、１２３…ステージ制御部、１２４…画像処理部、１２５…入力部、１２６…表示部、１３０…分岐手段、１３１ａ〜１３１ｃ…反射ミラー、１３２…偏光板、Ｗ…加工対象物としてのマザー基板、Ｗ１…レーザ照射面、Ｌ…切断予定ライン、Ｐ１〜Ｐ３…集光点、Ｒ，Ｒａ１〜Ｒｃ１，Ｒａ２〜Ｒｃ２，Ｒａ３〜Ｒｃ３…改質領域、Ｐ０…集光点間ピッチ、Ｐａ…移動ピッチ。

Claims (6)

1. 加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ照射装置であって、
   前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を分岐する分岐手段と、
   前記分岐手段によって分岐されたレーザ光をそれぞれ集光し、集光されたそれぞれの集光点の位置が、前記切断予定ライン上で、かつ、前記加工対象物の厚み方向に対して異なるように配置された複数の集光レンズと、
   前記集光点の前記加工対象物に対する位置を調整可能とする位置調整手段と、
   前記複数の集光レンズと前記加工対象物とを相対的に移動可能とする移動手段と、
   前記分岐されたレーザ光の前記集光点が前記加工対象物の厚み方向の所定の位置に配置されるように前記位置調整手段を制御すると共に、前記加工対象物の前記切断予定ラインに沿って前記集光点が相対的に移動するように前記移動手段を制御する制御部と、を有することを特徴とするレーザ照射装置。
2. 請求項１に記載のレーザ照射装置において、
   前記位置調整手段では、前記複数の集光レンズをそれぞれ稼動させて、前記加工対象物の厚み方向に対する前記集光点の位置を調整することを特徴とするレーザ照射装置。
3. 請求項１または２に記載のレーザ照射装置において、
   前記分岐手段に、前記分岐されたレーザ光のパワーを調整するパワー調整手段を備えたことを特徴とするレーザ照射装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ照射装置を用い、加工対象物の切断予定ラインに沿って、集光されたレーザ光を照射して、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザスクライブ方法であって、
   前記レーザ光の集光点が前記加工対象物の前記切断予定ライン上に位置するように前記複数の集光レンズと前記加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、
   前記レーザ光の前記集光点のそれぞれ位置が、前記加工対象物の厚み方向に対して異なるように前記位置調整手段によって調整する位置調整工程と、
   前記複数の集光レンズに対して、前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略垂直方向に相対移動させながら、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射する走査工程と、を有することを特徴とするレーザスクライブ方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ照射装置を用い、加工対象物の切断予定ラインに沿って、集光されたレーザ光を照射して、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザスクライブ方法であって、
   前記レーザ光の集光点が前記加工対象物の前記切断予定ライン上に位置するように前記複数の集光レンズと前記加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、
   前記レーザ光の前記集光点のそれぞれ位置が、前記加工対象物の厚み方向に対して異なるように前記位置調整手段によって調整する位置調整工程と、
   前記加工対象物に対して、前記複数の集光レンズを前記レーザ光の光軸方向に相対移動させながら前記レーザ光を照射する第１走査工程と、
   前記複数の集光レンズに対して、前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略垂直方向に、前記複数の集光レンズ間の前記集光点のピッチ間の距離よりも長い距離で相対移動する移動工程と、
   前記加工対象物に対して、前記複数の集光レンズを前記レーザ光の光軸方向に相対移動させながら前記レーザ光を照射する第２走査工程と、を有することを特徴とするレーザスクライブ方法。
6. 請求項４または５に記載のレーザスクライブ方法において、
   前記走査工程の後に、前記集光点を前記加工対象物の厚み方向にずらし、さらに前記レーザ光を照射して走査を繰り返し行うことを特徴とするレーザスクライブ方法。
   

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