JP4295252B2 - フェムト秒レーザー発生装置、およびこれを用いた基板の切断方法 - Google Patents
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Description
このような平板ディスプレイは、コンピューターモニターから航空機や宇宙船などに用いられるディスプレイに至るまでその応用分野が広くかつ多様である。
図1に示したように、透明な第1基板10上の一定の領域に金属のような導電性物質からなるゲート電極11が形成されており、前記ゲート電極11を含む第1基板10の全面にシリコン窒化膜(SiNx)やシリコン酸化膜(SiO2)からなるゲート絶縁膜12が形成されている。
そして、前記第1配向膜20と第2配向膜35の間には液晶層40が注入されている。
図2に示したように、薄膜トランジスターを含む薄膜トランジスターアレイ基板と、カラーフィルターを含むカラーフィルター基板を用意する(S1)。
ここで、前記配向膜の形成は高分子薄膜を塗布し、配向膜を一定の方向に配列させる工程からなる。一般に、配向膜にはポリイミッド系列の有機物質が主に用いられ、配向膜を配列させる方法としてはラビング方法が用いられる。
図3に示したように、載置された基板Gを真空吸着手段によって固定する水平回転可能なテーブル51と、前記テーブル51をY方向(地面と直交する方向)に移動可能にピボット支持する、平行した一対の案内レール52と、前記案内レール52に沿ってテーブル51を移動させるボールスクリュー53と、X方向(左右方向)に沿って前記テーブル51の上方に架設されるガイドバー54と、前記ガイドバー54にX方向にスライディング可能に設けられるスクライブヘッド55と、前記スクライブヘッド55をスライディングさせるモータ56と、前記スクライブヘッド55の下部に昇降移動が可能であると同時に、回転可能なように設置されるティップホルダー57と、前記ティップホルダー57の下端に回転可能に装着されるスクライビングフィール1とを含んで構成されている。
図4に示したように、スクライビングフィール82を基板81の表面に接触し、約2.40kgf/cm3の圧力で回転させる。したがって、前記基板81の表面のうち前記スクライビングフィール82が通った所には所定の深さでクラック83が発生する。
即ち、図5に示したように、前記スクライブ工程で基板81の表面にクラック83が形成された基板81上にブレーキバー84を位置させる。
また、上記のようにスクライブ及びブレーキ作業で基板の切断面及び角部を一定のメッシュを有した研磨砥石を用いてグラインディングする。
図6に示したように、フェムト秒レーザー201を発振するフェムト秒レーザー発振器200と、前記フェムト秒レーザー発振器200で発生したフェムト秒レーザー201を、第1、第2フェムト秒レーザー201a、201bに分割する第1ビームススプリッター210と、前記第1ビームスプリッター210を介して分割された第1フェムト秒レーザー201aを反射させる第1ミラー220と、前記第1ミラー220から反射された第1フェムト秒レーザー201aを受けて、第1焦点深度f1を有するように集束させる第1集光レンズ230と、前記第1ビームスプリッター210から分割された第2フェムト秒レーザー201bを、前記第1焦点深度f1と異なる第2焦点深度f2を有するように集束させる第2集光レンズ250と、前記第1集光レンズ230を介して集束された第1フェムト秒レーザー201aを反射させる第2ミラー240と、前記第2ミラー240から反射された第1フェムト秒レーザー201aと、前記第2集光レンズ250で集束された第2フェムト秒レーザー201bを受けて分割して、切断する基板100の互いに異なる位置に照射する第2ビームスプリッター260とを含んで構成されている。
即ち、レーザーの特徴の一つの“単色性”は、フェムト秒レーザーでは成立されず、逆にそのスペクトルは相当な拡張性を有する
ここで、前記フェムト秒レーザーにおいて、特別なものを除いては、1パルス当たりパルスエネルギーはマイクロジュール(μJ)程度が主に用いられ、強くは場合に応じてミリジュール(mJ)程度、平均出力としては1ワット程度を用いる。
通常、レーザーのエネルギーを物質側で受け取るものは電子である。金属などの場合は、伝導帯にある自由電子、或いは光によって伝導帯に励起される電子である。この電子(電子界)がレーザーの振動電場によってエネルギーを受け取り、これが格子にある原子やイオン(格子界)と衝突して運動エネルギーを与え(温度が上昇して)、物質の状態が変わり(溶解したり蒸発したりする)、その結果加工される。
即ち、本発明に係るフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法をより詳細に説明する。
図7に示したように、複数の液晶パネルが形成された母基板を単位液晶パネルに分離するために切断する時、互いに異なる焦点深度f1、f2を有するフェムト秒レーザーを用いて、前記基板100の互いに異なる位置に照射して切断する。
図8に示したように、それぞれ第1、第2フェムト秒レーザー301、401を発振する第1、第2フェムト秒レーザー発振器300、400と、前記第1、第2フェムト秒レーザー発振器300、400で発生した第1、第2フェムト秒レーザー301、401を受けて、互いに異なる焦点深度f1、f2を有するように集束させる第1、第2集光レンズ310、410と、前記第1集光レンズ310で集束された第1フェムト秒レーザー301を反射させるミラー320と、前記ミラー320から反射された第1フェムト秒レーザー301と、前記第2集光レンズ410で集束された第2フェムト秒レーザー401を受けて重ね合わせ、切断する基板500の互いに異なる位置に照射するビームスプリッター420とを含んで構成されている。
200 フェムト秒レーザー発振器
201 フェムト秒レーザー
210 第1ビームスプリッター
220 第1ミラー
230 第1集光レンズ
240 第2ミラー
250 第2集光レンズ
260 第2ビームスプリッター
270 CCDカメラ
280 ディスプレイ装置
Claims (8)
- フェムト秒レーザーをそれぞれ発振する複数のフェムト秒レーザー発振器と、
前記各フェムト秒レーザー発振器で発生したフェムト秒レーザーの光路上にそれぞれ挿入されて、前記フェムト秒レーザーを受け、互いに異なる焦点深度を有するように集束させる複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズのうち、主集光レンズを除いた他の複数の集光レンズで集束された互いに異なる焦点深度を有する複数のフェムト秒レーザーの光路のそれぞれに設けられた複数の反射部と、
前記複数の反射部から反射された各フェムト秒レーザーを反射させると共に、前記主集光レンズで集束されたフェムト秒レーザーを透過させ、反射された各フェムト秒レーザーと透過されたフェムト秒レーザーとを重ね合わせるように配置されて、重ね合わせたレーザーを、切断する基板の厚さ方向に互いに異なる位置に照射するビームスプリッターと
を備えたフェムト秒レーザー発生装置。 - 切断する基板をステージ上に配列し、複数のフェムト秒レーザー発振器でフェムト秒レーザーを発生する段階と、
前記複数のフェムト秒レーザー発振器で発生した各フェムト秒レーザーの光路上にそれぞれ挿入された複数の集光レンズにより各フェムト秒レーザーを互いに異なる焦点深度を有するように調節する段階と、
前記互いに異なる焦点深度を有するように調整された複数のフェムト秒レーザーのうち、主フェムト秒レーザーを除いた他の複数のフェムト秒レーザーをそれぞれ反射させる段階と、
前記それぞれ反射された各フェムト秒レーザーと、前記主フェムト秒レーザーとを切断する基板の厚さ方向に互いに異なる位置に照射する段階と
を備えたフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法。 - 前記ステージは、移動可能なステージを用いる
ことを特徴とする請求項2に記載のフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法。 - 前記複数のフェムト秒レーザー発振器でフェムト秒レーザーを発生する時、前記主フェムト秒レーザーと同一の軸上にCCDカメラによって切断位置を確認する段階をさらに備えてなる
ことを特徴とする請求項2に記載のフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法。 - 前記複数のフェムト秒レーザー発振器で発生したフェムト秒レーザーの強度及び密度などを調整する段階をさらに備えてなる
ことを特徴とする請求項2に記載のフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法。 - 前記複数のフェムト秒レーザー発振器は固定し、前記ステージを一方向に移動させながら前記基板を切断する
ことを特徴とする請求項2に記載のフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法。 - 前記ステージは固定し、前記複数のフェムト秒レーザー発振器を一方向に移動しながら前記基板を切断する
ことを特徴とする請求項2に記載のフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法。 - 前記基板を切断する時、切断状況を作業者が確認できるようにモニタリングする段階をさらに備えてなる
ことを特徴とする請求項2に記載のフェムト秒レーザーを用いた基板の切断方法。
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