JP2009006333A

JP2009006333A - 基板分割方法、及び表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2009006333A
Application number: JP2007167254A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Yoshimura; 和人吉村; Shingo Takahashi; 伸吾高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】接着剤層を介して石英基板を貼り合わせた分割対象基板に対して、気泡を発生さ
せることなく分割することが可能なレーザスクライブ方法を提供する。
【解決手段】接着剤層３を介して石英基板１，２を貼り合わせて分割対象基板４とし、主
として、その石英基板１，２の部分にレーザビーム照射装置１０からレーザビームを照射
して改質領域を生成し、その改質領域を所定の範囲に形成することで分割対象基板４を分
割可能とするにあたり、接着剤層３の厚さを２０μｍ以上とすることにより、接着剤層３
内の圧力を低下して気泡の発生を防止し、もって接着剤層３に気泡を発生させることなく
、分割対象基板４を分割することを可能とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、レーザ光を照射して基板を分割する方法、特に基板の内部に改質領域を形成
することにより基板を分割する基板分割方法、及びそれにより表示装置用基板を分割する
表示装置の製造方法に関するものである。

このような基板分割方法としては、例えば下記の特許文献に記載されるものがある。こ
のうち特許文献１では、基板の内部に改質領域を生成し、この改質領域が形成されている
部分に外力を加えて基板を分割することが開示されている。また、特許文献２では、基板
の厚さ方向に改質領域を複数形成し、その部分に外力を加えて基板を分割することが開示
されている。また、特許文献３では、レーザビームの偏光方向の長軸と走査方向を一致さ
せることが開示されている。
特開２００２−１９２３６７号公報特開２００２−２０５１８０号公報特開２００２−１９２３６９号公報

ところで、例えば液晶表示パネルに使用されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子基
板として、接着剤層を介して二枚の石英基板を貼り合わせて分割対象基板とし、前記各特
許文献に記載されるように、この分割対象基板にレーザビームを照射して改質領域を生成
し、外力を加えて基板を分割しようとする場合に、接着剤層にレーザビームが集光すると
気泡が発生し、この気泡がＴＦＴ画素領域にまで及んで表示不良の原因となることが分か
った。しかしながら、前記各特許文献には、このような接着剤層の気泡の発生を有効に防
止する対策が開示されていない。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、接着剤層を介して貼り
合わされた基板に対して、気泡を発生させることなく分割することが可能な基板分割方法
及び表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の基板分割方法は、接着剤層を介して貼り合わされた一対の基板に対して、レー
ザ光を照射して一対の基板を分割する基板分割方法であって、接着剤層の厚さを２０μｍ
以上としたことを特徴とするものである。
この発明によれば、接着剤層の厚さを２０μｍ以上としたことにより、接着剤層に気泡
を発生させることなく、基板を分割することが可能となる。

また、本発明の基板分割方法は、レーザ光を一対の基板に照射することによって一対の
基板の厚さ方向に複数層の改質領域を形成し、一対の基板に外力を加えることで一対の基
板を分割することを特徴とするものである。
この発明によれば、レーザ光を一対の基板に照射することによって一対の基板の厚さ方
向に複数層の改質領域を形成し、一対の基板に外力を加えることで一対の基板を分割する
構成としたため、接着剤層に気泡を発生させることなく、基板を確実に分割することがで
きる。

また、本発明の基板分割方法は、レーザ光がフェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、
又はＹＡＧレーザの何れかであることを特徴とするものである。
この発明によれば、レーザ光がフェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレ
ーザの何れかであることとしたため、基板の分割に適したレーザ光を用いて基板を分割す
ることができる。
また、本発明の基板分割方法は、集光レンズを介してレーザ光を照射し、集光レンズの
開口数が０．５以上であることを特徴とするものである。

この発明によれば、集光レンズを介してレーザ光を照射し、集光レンズの開口数が０．
５以上であることとしたため、基板をより確実に分割することができる。
また、本発明の表示装置の製造方法は、前記本発明の基板分割方法で一対の基板から表
示装置用基板を分割することを特徴とするものである。
この発明によれば、前記本発明の基板分割方法で一対の基板から表示装置用基板を分割
する構成としたため、接着剤層に気泡のない基板で表示装置を製造することができる。

次に、本発明の基板分割方法及び表示装置の製造方法の実施形態について、図面を用い
て説明する。本実施形態は、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの製造工程において
、当該液晶表示パネルに使用されるＴＦＴ素子基板をウエハ状の分割対象基板から切出す
（分割する）ものである。ちなみに、液晶表示パネルは、周知のように、ＴＦＴ素子を有
する素子基板、対向電極を有する対向基板、及び両基板間の隙間に充填された液晶などを
備えて構成される。

図１には、分割される直前の分割対象基板の平面図を示す。この分割対象基板４は、複
数の石英基板を貼り合わせてなり、図示しない画素電極なども形成されている。図２には
、分割対象基板４をレーザ光（ビーム）で分割するレーザスクライブ方法の概念図を示す
。同図では、分割対象基板４の一例として、厚さ１．２ｍｍの素子用石英基板１の上方に
厚さ１．１ｍｍの防塵用石英基板２を、接着剤層３を挟んで貼り合わせたものを示してい
る。そして、この分割対象基板４の、主として石英基板１，２に、後述するレーザビーム
照射装置からレーザビームを照射集光して改質領域を生成し、これを所定の分割断面の厚
さ方向に複数層形成し、その後、外力を加えて基板を分割する。

図３には、レーザビーム照射装置の概略構成を示す。このレーザビーム照射装置１０は
、レーザビームを出射するレーザ光源１１と、出射されたレーザビームを反射するダイク
ロイックミラー１２と、反射したレーザビームを集光する集光レンズ１３とを備えている
。また、このレーザビーム照射装置１０は、前述した分割対象基板４を載置するステージ
１７と、ステージ１７を集光レンズ１３に対して水平面直交２軸方向、即ち図３に記載の
Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させるＸ軸スライド部２０及びＹ軸スライド部２１と、ステージ
１７に載置された分割対象基板４に対して、集光レンズ１３の高さ方向、即ち図３に記載
のＺ軸方向の位置を変えてレーザビームの集光点の位置を調整するＺ軸スライド機構１４
と、集光レンズ１３と分割対象基板４との間に光軸に対して直交するように配置され、レ
ーザビームの収差を補正する石英ガラス板１６と、ダイクロイックミラー１２を挟んで集
光レンズ１３と反対側に位置する撮像装置２２とを備えている。

また、このレーザビーム照射装置１０は、前記各構成を制御するメインコンピュータ３
０を備えており、メインコンピュータ３０にはＣＰＵや各種メモリの他に、撮像装置２２
で撮像した画像情報を処理する画像処理部３４を備えている。撮像装置２２は、同軸落射
型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）とが組み込まれており、同軸落射型光源から出射した可
視光は、集光レンズ１３を透過して焦点を結ぶ。また、このメインコンピュータ３０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３５と、レーザ加
工時の各種情報を表示する表示部３６とが接続されている。また、レーザ光源１１の出力
やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部３１と、Ｚ軸スライド機構１４を駆動し
て集光レンズ１３のＺ軸方向の位置を制御するレンズ制御部３２と、Ｘ軸スライド部２０
とＹ軸スライド部２１を夫々レール１８，１９に沿って移動させるサーボモータ（不図示
）を駆動するステージ制御部３３とが接続されている。

集光レンズ１３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１４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３２は、この位置センサの出力を検出し
て集光レンズ１３のＺ軸方向の位置を制御可能となっている。従って、撮像装置２２の同
軸落射型光源から出射した可視光の焦点が分割対象基板４の表面に一致するように集光レ
ンズ１３をＺ軸方向に移動させれば、分割対象基板４の厚さを計測することが可能である
。

レーザ光源１１としては、例えばチタンサファイヤを固体光源とするレーザビームをフ
ェムト秒のパルス幅で出射する、所謂フェムト秒レーザが用いられる。この場合、パルス
レーザビームは、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍ、パルス幅は凡そ３
００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は５ｋＨｚ、出力は凡そ１０００ｍＷである。レー
ザ光源１１には、これに代えて、ピコ秒パルスレーザ（中心波長：８００ｎｍ、パルス幅
：３ｐｓ、平均出力：１Ｗ）やＹＡＧレーザ（波長：３５５ｎｍ、パルス幅：３５ｎｓ、
平均出力：１０Ｗ）を用いることも可能である。

集光レンズ１３は、例えば倍率１００倍、開口数（ＮＡ）０．８、ＷＤ（Working Dist
ance）３ｍｍの対物レンズである。特に、集光レンズの開口数は０．５以上であればよく
、上記に限定されるものではない。集光レンズ１３は、Ｚ軸スライド機構１４から延設さ
れたスタンドアーム１４ａによって支持されている。また、Ｚ軸スライド機構１４と共に
移動するモータ１５には回転アーム１５ａが延設され、この回転アーム１５ａの端部に石
英ガラス板１６が取付けられている。従って、レンズ制御部３２は、Ｚ軸スライド機構１
４を駆動すると共に、モータ１５を駆動して回転アーム１５ａをＺ軸回りに回転させるこ
とにより、集光レンズ１３の開口部１３ａの前面に石英ガラス板１６を挿入可能となって
いる。本実施形態のレーザビーム照射装置１０の主な仕様を下記表１に示す。

また、本実施形態のレーザビーム照射装置には、図示しない反射型距離計測装置が搭載
されている。この反射型距離計測装置は、例えば図２に示す分割対象基板４の防塵用石英
基板２の上面までの距離、同じく防塵用石英基板２の下面までの距離（接着剤層３の上面
までの距離）、素子用石英基板１の上面までの距離（接着剤層３の下面までの距離）、素
子用石英基板１の下面までの距離を計測することができ、これにより夫々の基板や接着剤
層の厚さを検出することができる。

なお、本実施形態では、ステージ１７は、Ｙ軸スライド部２１に支持されているが、Ｘ
軸スライド部２０とＹ軸スライド部２１との位置関係を逆転させてＸ軸スライド部２０に
ステージ１７が支持される形態としてもよい。また、θテーブルを介してステージ１７を
Ｙ軸スライド部２１に支持することが好ましい。これによれば、分割対象基板４を光軸に
対してより垂直な状態とすることが可能となる。

このレーザビーム照射装置１０では、前述したように、分割対象基板４の主として石英
基板１，２にレーザビームを照射し、その焦点部分に改質領域を生成し、それを所定断面
の厚さ方向に複数層形成した後、外力を加えて分割する。改質領域を分割対象基板４の厚
さ方向に複数層形成する場合には、例えば前記特許文献２に記載されるように、レーザビ
ームの照射方向先方から順に改質領域の層を形成する。また、その際、収差補正手段とし
ての石英ガラス板１６を用い、例えば特開平２００７−０２１５５６号公報に記載される
ように、レーザビームの集光領域を長くして、つまりエネルギー密度の高い領域を長くし
て改質領域を厚さ方向に長くすることが行われている。

ところで、レーザビーム集光領域が接着剤層３にかかってしまうと、例えば図４に示す
ように気泡が発生してしまう。この気泡の発生メカニズムは、未だ完全に解明されたわけ
ではないが、接着剤層３内でレーザビームが集光すると、その部分の圧力が増大し、それ
が接着剤層３内で進展する際、基板１，２が接着剤層３から浮き上がり、そこに気泡が入
り込むと考えられる。ちなみに、この気泡は接着剤層３と基板１，２との間に発生して進
展し、ＴＦＴ画素領域にまで及んで表示不良の原因となる。なお、このような気泡の発生
を回避するためには、接着剤層３直下、つまり素子用石英基板１の上面近傍にレーザビー
ムを集光せず、改質領域を生成しないことも考えられる。しかしながら、素子用石英基板
１の上面近傍に改質領域がないと、例えば図２の分割対象基板４の左右端部に上方から曲
げモーメントを加えて分割しようとしても、接着剤層３と素子用石英基板１とがずれるだ
けで、所定の分割面で分割対象基板４を分割することができない。

そこで、本実施形態では、接着剤層３の厚さを２０μｍ以上とすることで、気泡の発生
を防止する。図５には、接着剤層３の厚さを種々に変更した場合の気泡の発生状態をまと
めたものである。同図から明らかなように、接着剤層３の厚さが２０μｍ以上であれば気
泡は発生しない。これは、接着剤層３の厚さが増すことにより、気泡が発生しようとする
ときの接着剤層３内部の圧力を低下させることができるためであると考えられる。

このように、本実施形態の基板分割方法によれば、接着剤層３を介して貼り合わされた
一対の基板１，２に対して、レーザ光を照射して一対の基板１，２を分割する基板分割で
あって、接着剤層３の厚さを２０μｍ以上としたことにより、接着剤層３に気泡を発生さ
せることなく、一対の基板１，２を分割することが可能となる。
また、レーザ光を一対の基板１，２に照射することによって一対の基板１，２の厚さ方
向に複数層の改質領域を形成し、一対の基板１，２に外力を加えることで一対の基板１，
２を分割することとしたため、接着剤層３に気泡を発生させることなく、一対の基板１，
２を確実に分割することができる。

また、レーザ光がフェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザの何れか
であることとしたため、基板の分割に適したレーザを用いて基板を分割することができる
。
また、集光レンズを介してレーザ光を照射し、集光レンズの開口数が０．５以上である
こととしたため、基板をより確実に分割することができる。
また、前記本実施形態の基板分割方法で一対の基板１，２から表示装置用基板を分割す
ることとしたため、接着剤層に気泡のない基板で表示装置を製造することができる。

本発明を適用したＴＦＴ素子用の分割対象基板の平面図である。図１の分割対象基板に対するレーザスクライブ方法の説明図である。図２のレーザスクライブ方法に用いられるレーザビーム照射装置の概略構成図である。接着剤層に発生する気泡の説明図である。本発明の基板分割方法で接着剤層の厚さを変更したときの気泡発生状態の説明図である。

符号の説明

１素子用石英基板、２防塵用石英基板、３接着剤層、４分割対象基板、１０レ
ーザビーム照射装置。

Claims

接着剤層を介して貼り合わされた一対の基板に対して、レーザ光を照射して前記一対の
基板を分割する基板分割方法であって、
前記接着剤層の厚さを２０μｍ以上としたことを特徴とする基板分割方法。
前記レーザ光を前記一対の基板に照射することによって前記一対の基板の厚さ方向に複
数層の改質領域を形成し、前記一対の基板に外力を加えることで前記一対の基板を分割す
ることを特徴とする請求項１に記載の基板分割方法。
前記レーザ光がフェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザの何れかで
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板分割方法。
集光レンズを介して前記レーザ光を照射し、前記集光レンズの開口数は０．５以上であ
ることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の基板分割方法。
前記請求項１ないし４の何れかに記載の基板分割方法で前記一対の基板から表示装置用
基板を分割することを特徴とする表示装置の製造方法。