JP2009012055A

JP2009012055A - 基板分割方法およびレーザ照射装置

Info

Publication number: JP2009012055A
Application number: JP2007177985A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yamazaki; 豊山崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】電極に挟まれた電極の損傷を防止すること。
【解決手段】電極６の直上の層に改質領域を形成するときに、つまり、対向基板２の最下層に第４の改質領域ｄを形成するときには、他の層に第１〜３、５および６の改質領域ａ〜ｃ，ｅ，ｆを形成するときよりも、レーザ光の集光性を高めるようにした。そのため、電極６の直上の層においてレーザ光の集光性が向上されることで、当該層を透過したレーザ光の拡散度合いが向上し、電極６に照射されるレーザ光のエネルギー密度を低下でき、ＴＦＴ基板１および対向基板２に挟まれた電極６の損傷を防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ光を集光して基板に照射し、当該基板に改質領域を形成して基板を分割する基板分割方法およびレーザ照射装置に関する。

従来、この種の技術としては、例えば、レーザ光を集光して基板に照射し、基板の分割予定線に沿って、当該基板の厚み方向にずらした複数層に改質領域を形成することで、基板を容易に分割できるようにするものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２０５１８０号公報

しかしながら、この従来技術にあっては、加工対象物として、非分割対象物である電極を挟んで貼り合わされた一対の基板に対してレーザ光を照射すると、レーザ光照射方向手前側の基板を透過したレーザ光によって電極に熱ダメージを与え、電極が断線したり、電極の抵抗値が上昇したりする可能性がある。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、基板に挟まれた非分割対象物の損傷を防止することが可能な基板分割方法およびレーザ照射装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板分割方法にあっては、非分割対象物を挟んで貼り合わされた一対の基板にレーザ光を集光して照射することで、当該一対の基板の厚み方向に複数層の改質領域を形成し、その後、外力を加えて改質領域部分で基板を分割する基板分割方法であって、非分割対象物のレーザ光照射方向手前側直近の層に改質領域を形成するときには、他の層に改質領域を形成するときよりも、レーザ光の集光性を高めることを特徴とする。

この発明によれば、非分割対象物のレーザ光照射方向手前側直近の層においてレーザ光の集光性が向上されることで、当該層を透過したレーザ光の拡散度合いが向上し、非分割対象物に照射されるレーザ光のエネルギー密度を低下でき、基板に挟まれた非分割対象物の損傷を防止することができる。
また、本発明に係る基板分割方法にあっては、一対の基板は、石英または硼珪酸ガラスであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る基板分割方法にあっては、非分割対象物は、電極であることを特徴とする。
また、本発明に係る基板分割方法にあっては、レーザ光は、フェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザのいずれかであることを特徴とする。
この発明によれば、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、本実施形態に係るレーザ照射装置は、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集光する集光手段と、集光手段で集光されたレーザ光が非分割対象を挟んで貼り合わされた一対の基板の厚み方向に複数層の改質領域を形成するように、集光手段と一対の基板との相対位置を制御する位置制御手段と、非分割対象物に対する改質領域の位置関係に応じて集光手段の収差を切り替える収差補正手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、改質領域が非分割対象物に対してレーザ光照射方向手前側直近にある場合に、集光手段である集光レンズの収差を低減することで、非分割対象物のレーザ光照射方向手前側直近の層においてレーザ光の集光性を向上させ、当該層を透過したレーザ光の拡散度合いが向上し、非分割対象物に照射されるレーザ光のエネルギー密度を低下でき、基板に挟まれた非分割対象物の損傷を防止することができる。

以下、本発明を、液晶表示パネルを製造する際に、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を分割するための改質領域の形成工程に適用した実施形態を説明する。
＜構成＞
本実施形態のマザー基板Ｗおよびレーザ照射装置の構成について説明する。
図１は、分割前のマザー基板Ｗの構成を示す断面図である。
マザー基板Ｗは、図１に示すように、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)素子を有する石英基板（ＴＦＴ基板）１と、対向電極を有する石英基板（対向基板）２と、シール材３によって接着されたＴＦＴ基板１および対向基板２の隙間に充填された液晶４、遮光膜５および電極６と、を備えている。
図２は、レーザ照射装置１００の構成を示す構成図である。

レーザ照射装置１００は、図２に示すように、パルスレーザ光を出射するレーザ光源１０１と、出射されたパルスレーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２と、反射したパルスレーザ光を集光する集光レンズ１０３と、を備えている。また、加工対象物であるマザー基板Ｗを載置するステージ１０４と、ステージ１０４を集光レンズ１０３に対して水平面直交２軸方向、すなわち図２に記載のＸ軸およびＹ軸方向に移動させるＸ軸スライド部１０５およびＹ軸スライド部１０６と、を備えている。また、ステージ１０４上に載置されたマザー基板Ｗに対して、集光レンズ１０３の高さ方向、すなわち図２に記載のＺ軸方向の位置を変えてパルスレーザ光の集光点の位置を調整するＺ軸スライド機構１０７を備えている。

また、レーザ照射装置１００は、前記各構成を制御するメインコンピュータ１０８を備えており、メインコンピュータ１０８は、レーザ光源１０１の出力パワーやパルス幅、パルス周期を制御したり、Ｚ軸スライド機構１０７を駆動して集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を制御したりする。さらに、Ｘ軸スライド部１０５とＹ軸スライド部１０６をそれぞれレールに沿って移動させるサーボモータ（図示省略）を駆動する。

レーザ光源１０１としては、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が用いられる。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、パルス幅は約３００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は５ｋＨｚ、出力は約１０００ｍＷである。
なお、レーザ光源１０１には、フェムト秒レーザに代えて、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１０３は、複数のレンズから構成され、複数のレンズのうち一部のレンズをＺ軸方向に移動させることで集光レンズ１０３全体としての収差を調整する収差調整機構（図示略）を備えている。
このレーザ照射装置１００では、メインコンピュータ１０８によって、レーザ加工処理を実行し、レーザ照射装置１００の各構成を制御して、マザー基板Ｗが対向基板２側を集光レンズ１０３側に向けてステージ１０４上に載置された状態で、図１に示すように、マザー基板Ｗの分割予定位置に沿って、厚み方向にずらした６層（ＴＦＴ基板１の３層、対向基板２の３層）の改質領域ａ〜ｆを形成する。

具体的には、まず、サーボモータを駆動して、パルスレーザ光の光軸がマザー基板Ｗの分割予定位置の線上に位置するように集光レンズ１０３とマザー基板Ｗとを相対的に位置決めする。次に、Ｚ軸スライド機構１０７を駆動して、パルスレーザ光の集光領域がマザー基板Ｗの厚み方向（Ｚ軸方向）の最下層に位置するように、つまり、パルスレーザ光が対向基板２およびシール材３を透過してＴＦＴ基板１の最下層に集光するように集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を調整する。次に、レーザ光源１０１およびサーボモータを駆動して、集光レンズ１０３に対してマザー基板Ｗを相対移動させながら分割予定位置に沿ってパルスレーザ光を照射し、ＴＦＴ基板１の最下層に第１の改質領域ａを形成する。

そして、上記フローを繰り返し、パルスレーザ光の集光領域がＴＦＴ基板１の中間層、最上層、対向基板２の最下層、中間層、最上層に位置するように集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を上昇させ、パルスレーザ光をＴＦＴ基板１の中間層、最上層、対向基板２の最下層、中間層、最上層に集光させて、各層それぞれに第２〜６の改質領域ｂ〜ｆを形成する。
なお、その際、分割予定位置に電極６がある場合には、ＴＦＴ基板１へのパルスレーザ光の照射を行わず、対向基板２の最下層からパルスレーザ光の照射を開始する。

また、対向基板２の最下層で且つ電極６の直上、つまり、電極６に対してレーザ光照射方向手前側の層に第４の改質領域ｄを形成するときには、収差調整機構を制御して、集光レンズ１０３の収差を調整し、他の層に第１〜３、５および６の改質領域ａ〜ｃ，ｅおよびｆを形成するときよりも集光レンズ１０３の収差を低減する。つまり、第１〜３、５および６の改質領域ａ〜ｃ，ｅおよびｆにあっては、集光レンズ１０３の開口部外側のレーザ光が照射方向手前側に集光し、開口部内側のレーザ光が照射方向先方側に集光し、レーザ光を集光点に絞り込む角度を小さくして、レーザ光の集光領域を長くする。これに対し、第４の改質領域ｄにあっては、収差補正を行うことで、前記開口部内側のレーザ光が空気中と同程度に照射方向手前側に集光し、レーザ光を集光点に絞り込む角度を大きくする。

そして、マザー基板Ｗの分割予定位置に沿って、ＴＦＴ基板１および対向基板２の厚み方向の各層に改質領域を形成し、その後、外力を加えて改質領域で分割する。
以上、本実施形態では、図２のレーザ光源１０１が特許請求の範囲に記載のレーザ光源を構成し、以下同様に、図２の集光レンズ１０３が集光手段を構成し、収差調整機構が収差補正手段を構成し、図２のＺ軸スライド機構１０７、メインコンピュータ１０８が位置制御部を構成する。

＜作用・効果＞
（１）このように、本実施形態では、非分割対象物である電極６のレーザ光照射方向手前側の層に改質領域を形成するとき、つまり、対向基板２の最下層に第４の改質領域ｄを形成するときには、他の層に改質領域（第１〜３、５および６の改質領域ａ〜ｃ，ｅおよびｆ）を形成するときよりも、レーザ光の集光性を高めるようにした。そのため、図３に示すように、電極６のレーザ光照射方向手前側の層においてレーザ光の集光性が向上されることで、当該層を透過したレーザ光の拡散度合いが向上し、電極６に照射されるレーザ光のエネルギー密度を低下でき、電極６の損傷を防止することができる。

また、他の層に第１〜３、５および６の改質領域ａ〜ｃ，ｅおよびｆを形成するときには、レーザ光の集光性を低下させ、当該改質領域ａ〜ｃ，ｅおよびｆを基板厚さ方向に長い形状とすることで、全体として改質領域の形成に要する時間を短縮できる。
ちなみに、改質領域を形成するときに、通常の対物レンズを用いて焦点位置を下げる従来の方法にあっては、マザー基板Ｗの厚み方向に深い位置ほどレーザ光の軸上収差が増大し、レーザ光の集光性が低下し、レーザ光を集光点に絞り込む角度が小さくなることで、図４に示すように、電極６に照射されるレーザ光を拡散させることが難しくなり、電極６に照射されるレーザ光のエネルギー密度が増大し、電極６が損傷する可能性がある。

（２）また、ＴＦＴ基板１および対向基板２として石英製のものを用いる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、硼珪酸ガラスを用いることもできる。
さらに、レーザ光としてフェムト秒レーザを用いる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、ピコ秒パルスレーザを用いることもできる。そのようにすれば、マザー基板Ｗの分割に適したレーザを用いてマザー基板Ｗを分割することができる。

マザー基板Ｗの構成を示す断面図である。レーザ照射装置１００の構成を示す構成図である。レーザ照射装置１００によるレーザ光の照射状態を示す図である。従来の方法によるレーザ光の照射状態を示す図である。

符号の説明

１ＴＦＴ基板、２対向基板、３液晶、４シール材、１００レーザ照射装置、１０１レーザ光源、１０２ダイクロイックミラー、１０３集光レンズ、１０４ステージ、１０５Ｘ軸スライド部、１０６Ｙ軸スライド部、１０７Ｚ軸スライド機構、１０８メインコンピュータ。

Claims

非分割対象物を挟んで貼り合わされた一対の基板にレーザ光を集光して照射することで、当該一対の基板の厚み方向に複数層の改質領域を形成し、その後、外力を加えて改質領域部分で基板を分割する基板分割方法であって、
前記非分割対象物のレーザ光照射方向手前側直近の層に改質領域を形成するときには、他の層に前記改質領域を形成するときよりも、前記レーザ光の集光性を高めることを特徴とする基板分割方法。
前記一対の基板は、石英または硼珪酸ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の基板分割方法。
前記非分割対象物は、電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板分割方法。
前記レーザ光は、フェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基板分割方法。
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レーザ光を集光する集光手段と、前記集光手段で集光されたレーザ光が非分割対象物を挟んで貼り合わされた一対の基板の厚み方向に複数層の改質領域を形成するように、前記集光手段と前記一対の基板との相対位置を制御する位置制御手段と、前記非分割対象物に対する前記改質領域の位置関係に応じて前記集光手段の収差を切り替える収差補正手段と、を備えることを特徴とするレーザ照射装置。