JP5330731B2 - Processing method for bonded glass substrates - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザスクライブ加工を利用した貼り合わせガラス基板の加工方法に関する。
ここで、レーザスクライブ加工とは、レーザビームの照射により基板上に形成されるビームスポットを相対移動させて、基板を軟化温度以下で局所加熱し、その後、冷却(自然冷却または強制冷却)することにより、基板に深さ方向の温度差を発生させ、この温度差に起因する応力勾配を利用してスクライブラインを形成する加工をいう。
The present invention relates to a method for processing a laminated glass substrate using laser scribing.
Here, laser scribing is a process in which a beam spot formed on a substrate is relatively moved by irradiation with a laser beam, the substrate is locally heated below the softening temperature, and then cooled (natural cooling or forced cooling). In this process, a temperature difference in the depth direction is generated in the substrate, and a scribe line is formed using a stress gradient caused by the temperature difference.
また、スクライブラインとは、基板面上に形成された線状のクラックをいう。なお、以下の説明では、スクライブラインは、クラックの下端が基板内で停止している有限深さのクラックをいうものとし、基板を貫通するクラック(基板を完全分断するクラック)は、スクライブラインに含まれないものとする。 The scribe line refers to a linear crack formed on the substrate surface. In the following description, a scribe line refers to a crack of a finite depth in which the lower end of the crack is stopped in the substrate, and a crack that penetrates the substrate (a crack that completely divides the substrate) is a scribe line. It shall not be included.
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(以下FPDという)は、大面積の貼り合わせガラス基板に、1つ1つがFPDとなる単位表示基板を複数個形成しておき、その後、単位表示基板ごとに分割するようにして量産している。 Flat panel displays (hereinafter referred to as FPDs) such as liquid crystal displays and plasma displays are formed by forming a plurality of unit display substrates, each of which becomes an FPD, on a large-area bonded glass substrate, and then each unit display substrate. It is mass-produced to be divided into two.
例えば、液晶ディスプレイでは、2枚の大面積ガラス基板(マザー基板)を使用し、一方の基板上にカラーフィルタ(CF)をパターン形成し、他方の基板上に液晶を駆動するTFT(Thin film Transistor)および外部接続のための端子部をパターン形成する。そして、これら2枚の基板を、それぞれのパターン形成面を内側にして貼り合わせることにより、大面積の貼り合わせ基板を形成する。その後、大面積の貼り合わせ基板を1つ1つの単位表示基板に分割する工程を経ることにより、液晶ディスプレイが製造される。 For example, in a liquid crystal display, two large area glass substrates (mother substrates) are used, a color filter (CF) is patterned on one substrate, and a TFT (Thin Film Transistor) that drives the liquid crystal on the other substrate. ) And patterning terminal portions for external connection. Then, these two substrates are bonded to each other with the respective pattern formation surfaces inside, thereby forming a large-area bonded substrate. Thereafter, a liquid crystal display is manufactured through a process of dividing a large-area bonded substrate into individual unit display substrates.
大面積貼り合わせ基板から単位表示基板を切り出す分割工程は、これまで、さまざまな加工方法によりなされている。
例えば、大面積貼り合わせ基板に対し、カッターホイールを圧接しながら移動させて貼り合わせ基板にスクライブラインを刻む工程と、形成されたスクライブラインに沿って曲げモーメントを加えて機械的にブレイクする工程とを、所定の順で行う分割方法が利用されている(特許文献1参照)。
カッターホイールの圧接工程と曲げモーメント付与によるブレイク工程とを組み合わせた分割方法は、分割する基板の板厚が薄い場合であっても厚い場合であっても、カッターホイールの刃先形状や圧接荷重を調整することにより、確実に分割を行うことができる。
The dividing process of cutting out the unit display substrate from the large-area bonded substrate has been performed by various processing methods so far.
For example, with respect to a large-area bonded substrate, a process of cutting a scribe line on the bonded substrate by moving the cutter wheel while pressing, and a step of mechanically breaking by applying a bending moment along the formed scribe line; A dividing method for performing the above in a predetermined order is used (see Patent Document 1).
The dividing method that combines the press-contact process of the cutter wheel and the break process by applying a bending moment adjusts the blade edge shape and press-contact load of the cutter wheel, regardless of whether the substrate to be divided is thin or thick. By doing so, it is possible to reliably perform division.
また、別の方法として、(1)FPD用の一対のCF基板用マザーガラスおよびTFT基板用マザーガラスに対し、貼り合わせ前にそれぞれレーザスクライブ加工によりスクライブラインを形成する工程、(2)次いで、スクライブラインが形成されたCF基板用マザーガラスおよびTFT基板用マザーガラスを相互に貼り合わせる工程(このときスクライブラインが形成された面が内側になるように貼り合わせてもよいし、外側になるように貼り合わせてもよい)、(3)その後に、CF基板用マザーガラスおよびTFT基板用マザーガラスをそれぞれ順番に分断する工程による分割方法が開示されている(特許文献2参照)。
この方法によれば、マザーガラス同士を貼り合わせた状態でスクライブラインを形成する必要がないので、2枚のマザーガラスを貼り付けるシール材の影響を受けにくく、スクライブラインの形成を安定かつ正確に行うことができる。
また、この方法によれば、カレットが発生しないレーザスクライブ加工によってスクライブラインの形成が行われるので、貼り合わせ工程より前工程においてスクライブラインを形成しても、貼り合わせ面にはカレット発生に起因する問題が発生しない。
さらにレーザスクライブ加工により形成されたスクライブラインの端面品質、端面強度は他の加工方法に比べて非常に優れており、分割面の端面品質を向上させることができる。
As another method, (1) a step of forming a scribe line by laser scribing before bonding to a pair of mother glass for FPD and mother glass for TFT substrate, (2) A step of bonding the mother glass for the CF substrate and the mother glass for the TFT substrate on which the scribe line is formed (the surface on which the scribe line is formed may be bonded to the inside or the outside may be bonded to the outside) (3) After that, a dividing method is disclosed in which the mother glass for the CF substrate and the mother glass for the TFT substrate are each sequentially divided (see Patent Document 2).
According to this method, since it is not necessary to form a scribe line in a state where the mother glasses are bonded to each other, it is difficult to be affected by the sealing material to which the two mother glasses are attached, and the formation of the scribe line is stably and accurately performed. It can be carried out.
In addition, according to this method, since the scribe line is formed by laser scribing without generating cullet, even if the scribe line is formed in the process before the bonding process, the bonded surface is caused by cullet generation. There is no problem.
Furthermore, the end surface quality and end surface strength of the scribe line formed by laser scribing are extremely superior to those of other processing methods, and the end surface quality of the divided surface can be improved.
また、別の方法として、エッチング工程を利用した切断分離方法が開示されている(特許文献3参照)。これによれば、ガラス内部にレーザを集光してガラス内部を変質させる工程を行った後、エッチング工程を行う。エッチング工程の際に、変質領域(マイクロクラック領域)にエッチング液が侵入することにより変質領域のエッチング速度を高めることができる。これにより、長時間のエッチングを行うことなく、ガラスを切断分離することが開示されている。 As another method, a cutting and separating method using an etching process is disclosed (see Patent Document 3). According to this, after performing the process which condenses a laser inside glass and changes the inside of glass, an etching process is performed. In the etching step, the etching rate of the altered region can be increased by allowing the etchant to enter the altered region (microcrack region). Accordingly, it is disclosed that glass is cut and separated without performing long-time etching.
すなわち、特許文献3によれば、図2(a)に示すように、シーリング剤26で貼り合わせたガラス板21、22をエッチング液に接触させると、ガラス板21、22がエッチングされる。やがてエッチングがガラス板21、22内部の変質領域23に到達すると、変質領域23にはマイクロクラックが形成されており、このマイクロクラックにエッチング液が侵入することによって、変質領域23のエッチング速度が非変質領域よりも速くなり、他に比べて速くエッチングされる。そして、変質領域23がエッチングされることにより、図2(b)に示すように完全な切断分離がなされることになる。
特許文献3によれば、さらに図2(c)に示すように、単板のガラス板27にホイールカッターやレーザ照射によって予めスクライブライン28を形成しておくと、その後のエッチング工程でスクライブライン28の下端がエッチングされ(すなわちスクライブライン内がエッチングされ)、やがて変質領域29まで到達するようになると、エッチング速度が速まる。そして、図2(d)に示すように、スクライブライン28とともに変質領域29がエッチングされて完全分離されるようになることが開示されている。
According to Patent Document 3, as shown in FIG. 2C, when the scribe line 28 is formed in advance on the single glass plate 27 by wheel cutter or laser irradiation, the scribe line 28 is used in the subsequent etching process. When the lower end of the film is etched (that is, the inside of the scribe line is etched) and eventually reaches the altered region 29, the etching rate increases. Then, as shown in FIG. 2D, it is disclosed that the altered region 29 is etched together with the scribe line 28 to be completely separated.
フラットパネルディスプレイ(FPD)では、ディスプレイの薄型化が市場のニーズである。そしてFPDの薄型化を実現する上で、FPD用貼り合わせガラス基板の薄板化が求められている。 In the flat panel display (FPD), the market needs to make the display thinner. In order to reduce the thickness of the FPD, it is required to reduce the thickness of the FPD laminated glass substrate.
一般に、ガラス基板は、基板の板厚が薄くなるにつれて、基板を分割する難易度が高まる傾向にある。製造工程中に、大面積貼り合わせガラス基板から単位表示基板(小面積貼り合わせガラス基板)を切り出す分割工程が含まれる場合、貼り合わせガラス基板の薄板化を図るためには、分割工程も合わせて考慮する必要がある。 In general, a glass substrate tends to increase the difficulty of dividing a substrate as the thickness of the substrate is reduced. When the manufacturing process includes a dividing step of cutting out the unit display substrate (small area bonded glass substrate) from the large area bonded glass substrate, the dividing step is also included in order to reduce the thickness of the bonded glass substrate. It is necessary to consider.
上述した特許文献1に記載のカッターホイールによる圧接工程と曲げモーメント付与によるブレイク工程とを組み合わせた分割方法は、カッターホイールの刃先形状や圧接荷重を基板の板厚に応じて調整することにより、板厚が薄い場合であっても厚い場合であっても、確実に分割を行うことができる点で優れている。
しかしながら、カッターホイールの圧接により、切り屑が発生し、また、切断端面にひび割れが生じることがあり、レーザスクライブ加工により形成される端面と比較すると、端面強度、端面品質に差が生じる。また、スクライブラインを形成した後のブレイク工程の際に、ブレイクバー等で機械的に力を加える必要があり、このときカレットが発生してしまう場合がある。
The dividing method combining the press-contacting process by the cutter wheel described in Patent Document 1 and the breaking process by applying a bending moment is performed by adjusting the blade edge shape and press-contacting load of the cutter wheel according to the thickness of the substrate. Even if the thickness is thin or thick, it is excellent in that division can be performed reliably.
However, due to the pressure contact of the cutter wheel, chips may be generated, and cracks may be generated on the cut end face, and there are differences in end face strength and end face quality compared to the end face formed by laser scribing. Further, it is necessary to apply mechanical force with a break bar or the like during the breaking process after the scribe line is formed, and cullet may occur at this time.
一方、特許文献2に記載の方法、すなわち、レーザスクライブ加工によりスクライブラインを形成し、次いで、基板用ガラスを相互に貼り合わせ、その後に、基板用ガラスを分断する方法によれば、安定かつ正確なスクライブラインを形成することができるだけではなく、端面強度、端面品質もカッターホイールによる端面に比べると格段に優れている。 On the other hand, according to the method described in Patent Document 2, that is, by forming a scribe line by laser scribing, then bonding the substrate glass together, and then dividing the substrate glass, the method is stable and accurate. Not only can a scribe line be formed, but also the end face strength and end face quality are far superior to the end face by the cutter wheel.
しかしながら、このレーザスクライブ加工は基板の板厚が薄くなると利用が困難となる。すなわち、レーザスクライブ加工でガラス基板にスクライブラインを形成するには、原理上、基板内部に深さ方向の温度差を発生させて、温度差に基づく応力勾配を作ることが必要になる。板厚が1mm以上あるガラス基板では、ビームスポットにより基板内部に温度差を発生させることが容易であり、基板内部に簡単に応力勾配を形成できるのでスクライブラインを形成できるが、板厚が薄くなるにつれて、深さ方向の温度差を発生させることが困難になる。具体的には板厚が1mm以下になると、スクライブラインを形成できるレーザ照射条件が次第に制限されるようになり、さらに板厚が薄くなって0.4mm程度以下になると、レーザ照射によって深さ方向の温度差を発生させることが非常に困難になり、その結果、レーザスクライブ加工によるスクライブラインの形成出来る条件が極めて狭く実用に適さない。 However, this laser scribing process becomes difficult to use as the substrate thickness decreases. That is, in order to form a scribe line on a glass substrate by laser scribing, in principle, it is necessary to generate a temperature difference in the depth direction inside the substrate and create a stress gradient based on the temperature difference. In a glass substrate having a plate thickness of 1 mm or more, it is easy to generate a temperature difference inside the substrate by a beam spot, and a scribe line can be formed because a stress gradient can be easily formed inside the substrate, but the plate thickness is reduced. As a result, it becomes difficult to generate a temperature difference in the depth direction. Specifically, when the plate thickness is 1 mm or less, the laser irradiation conditions capable of forming a scribe line are gradually limited. When the plate thickness is further reduced to about 0.4 mm or less, the laser irradiation causes a depth direction. It is very difficult to generate the temperature difference, and as a result, the conditions under which a scribe line can be formed by laser scribing is extremely narrow and not suitable for practical use.
基板の板厚が薄くなるとスクライブラインの形成が困難になる理由について、板厚が厚い場合と比較することにより説明する。まず、板厚が厚いガラス基板GAの場合について説明する。図3(a)はレーザ照射時(加熱時)、図3(b)は加熱後に冷媒を噴射して冷却した時、図3(c)はスクライブライン(クラック)発生時の基板断面での温度分布を説明するための模式図である。
厚板の基板GAでは、ビームスポットの通過による加熱によって、図3(a)に示すように加熱部位HRが基板内部に形成され、加熱部位HRが局所的に膨張することにより、圧縮応力(図中破線矢印で示す)が生じる。なお、図では、説明の便宜上、基板GAに生じる変形を誇張して示している。
The reason why it becomes difficult to form a scribe line when the thickness of the substrate is reduced will be described by comparing with the case where the thickness is large. First, the case of the glass substrate GA having a large plate thickness will be described. 3A shows the temperature at the cross section of the substrate when a laser is irradiated (heating), FIG. 3B shows the temperature after jetting and cooling with a refrigerant, and FIG. It is a schematic diagram for demonstrating distribution.
In the thick substrate GA, the heating portion HR is formed inside the substrate by heating due to the passage of the beam spot as shown in FIG. 3A, and the heating portion HR expands locally, thereby compressing stress (FIG. (Shown by the middle dashed arrow). In the drawing, for the sake of convenience of explanation, the deformation generated in the substrate GA is exaggerated.
続いて、少し遅れてから冷却スポット(冷媒が噴射される領域)の通過による冷熱によって、図3(b)に示すように冷却部位CRが表面近傍に形成され、冷却部位CRが局所的に収縮することにより、引張応力(図中実線矢印で示す)が生じる。
厚板の基板GAの場合には、基板が厚いため冷却部位CRが形成された時に加熱部位HRが裏面まで到達することはなく、加熱部位HRが基板内部にとどまった状態になる。
Subsequently, the cooling part CR is formed in the vicinity of the surface as shown in FIG. 3 (b) due to the cooling by the passage of the cooling spot (area where the refrigerant is injected) after a little delay, and the cooling part CR is locally contracted. As a result, a tensile stress (indicated by a solid arrow in the figure) is generated.
In the case of the thick substrate GA, since the substrate is thick, the heating portion HR does not reach the back surface when the cooling portion CR is formed, and the heating portion HR remains in the substrate.
そして、図3(c)に示すように、冷却部位CRが基板上面近傍に存在し、その下方に加熱部位HRが存在するようになる。この加熱部位HRは、圧縮応力が発生しているので、基板内部に内部圧縮応力場Hinが存在する状態になる。 And as shown in FIG.3 (c), the cooling site | part CR exists in the board | substrate upper surface vicinity, and the heating site | part HR comes under it. Since this heating part HR has a compressive stress, the internal compressive stress field Hin exists inside the substrate.
基板GAに内部圧縮応力場Hinが形成され、基板GAの上面近傍に引張応力が形成されることにより、厚板基板GAには、局所的に上に凸となる歪が発生し、引張応力と同じ方向に基板を撓ませる力(図中一点鎖線矢印で示す)が基板上面に発生することになる。 The internal compressive stress field Hin is formed on the substrate GA, and the tensile stress is formed in the vicinity of the upper surface of the substrate GA. As a result, a strain that locally protrudes on the thick plate substrate GA is generated. A force for deflecting the substrate in the same direction (indicated by a one-dot chain line arrow in the figure) is generated on the upper surface of the substrate.
その結果、基板GAの上面には、引張応力、および、基板が上に凸となるように撓ませる力により、基板上面から厚み方向(深さ方向)に、垂直なスクライブラインC(クラック)が形成される。 As a result, scribe lines C (cracks) perpendicular to the thickness direction (depth direction) from the upper surface of the substrate are formed on the upper surface of the substrate GA due to tensile stress and a force that causes the substrate to be convex upward. It is formed.
なお、基板GAの内部には、既述のように、内部圧縮応力場Hinが形成されているために、スクライブラインC(クラック)の先端がこの内部圧縮応力場に到達するとそれより深く進展することが妨げられ、スクライブラインC(クラック)は停止することになる。
よって、基板GAにおけるレーザスクライブ加工では、有限の深さのスクライブラインC(クラック)が形成されることになる。このようにして形成されるスクライブラインC(クラック)は、端面品質が優れており、分断面として理想な状態である。
As described above, since the internal compressive stress field Hin is formed inside the substrate GA, when the tip of the scribe line C (crack) reaches the internal compressive stress field, the substrate GA advances deeper than that. This prevents the scribe line C (crack) from stopping.
Therefore, a scribe line C (crack) having a finite depth is formed in the laser scribe process on the substrate GA. The scribe line C (crack) formed in this way has excellent end face quality and is in an ideal state as a dividing surface.
次に、板厚が薄いガラス基板GBについて説明する。図4(a)はレーザ照射時(加熱時)、図4(b)は加熱後に冷媒を噴射して冷却した時、図4(c)は図4(b)より少し後の基板断面での温度分布を説明するための模式図である。
基板GBでは、ビームスポットの通過による加熱によって、図4(a)に示すように加熱部位HRが基板内部に形成されて圧縮応力(図中破線矢印で示す)が発生するが、板厚が薄いため、加熱部位HRがすぐに裏面まで達する。裏面に達した加熱部位HRは一部が下面から抜けてしまい、発生した圧縮応力が弱まる。
Next, the thin glass substrate GB will be described. FIG. 4A shows a cross section of the substrate a little after FIG. 4B when laser irradiation (heating), FIG. 4B shows cooling after jetting a coolant after heating. It is a schematic diagram for demonstrating temperature distribution.
In the substrate GB, the heating portion HR is formed inside the substrate as shown in FIG. 4A due to the heating due to the passage of the beam spot, and compressive stress (indicated by a broken line arrow in the figure) is generated, but the plate thickness is thin. For this reason, the heating part HR immediately reaches the back surface. A part of the heated portion HR that has reached the back surface is removed from the bottom surface, and the generated compressive stress is weakened.
次いで、冷却スポットCSの通過による冷熱によって、図4(b)に示すように冷却部位CRが表面近傍に形成され、冷熱部位CRがすぐに基板GBの中央まで達するようになる。このとき加熱部位HRは弱まっているか、ほとんど消失している。 Next, as shown in FIG. 4B, the cooling portion CR is formed in the vicinity of the surface by the cooling heat due to the passage of the cooling spot CS, and the cooling portion CR immediately reaches the center of the substrate GB. At this time, the heating part HR is weakened or almost disappeared.
さらに冷熱が伝達されていくと、図4(c)に示すように、冷却部位CRが基板GBの下面に達する。このように、薄板の基板GBでは温熱および冷熱が薄板基板GBの上面から下面に速やかに伝達されてしまうため、基板の深さ方向の温度勾配が形成されにくく、温度勾配に起因する応力勾配を発生させることが困難である。また、たとえ基板の厚さ方向の応力勾配を形成できても、板厚が薄いため温熱および冷熱の範囲がそれぞれ狭いので、それぞれの圧縮応力および引張応力の大きさも限定的になってしまう。従って、薄板の基板GBの場合は、スクライブラインの形成が困難となる。 When the cooling heat is further transmitted, the cooling portion CR reaches the lower surface of the substrate GB as shown in FIG. As described above, in the thin substrate GB, the heat and cold are quickly transmitted from the upper surface to the lower surface of the thin substrate GB, so that it is difficult to form a temperature gradient in the depth direction of the substrate, and a stress gradient caused by the temperature gradient is generated. It is difficult to generate. Even if a stress gradient in the thickness direction of the substrate can be formed, since the plate thickness is thin, the ranges of hot and cold are narrow, and the magnitudes of the compressive stress and tensile stress are also limited. Therefore, in the case of a thin substrate GB, it is difficult to form a scribe line.
さらに、特許文献2に記載の方法の場合、レーザスクライブ加工によりスクライブラインが形成できたとしても、スクライブライン形成後に、特許文献1の方法と同様に、ブレイク工程を行う必要がある。このときに機械的に曲げモーメントを加えると、やはりカレットが発生してしまう場合がある。 Furthermore, in the case of the method described in Patent Document 2, even if a scribe line can be formed by laser scribing, it is necessary to perform a breaking process after the scribe line is formed, as in the method of Patent Document 1. If a bending moment is mechanically applied at this time, cullet may still be generated.
これに対し、特許文献3に記載の方法、すなわち、ガラス内部にレーザを集光してガラス内部を変質させる工程を行った後、ガラスをエッチングする工程を行う方法では、カレット発生を抑えることができる。また、エッチングによりガラス基板の薄板化も可能になる。 On the other hand, the method described in Patent Document 3, that is, the method of performing the step of etching the glass after condensing the laser inside the glass and modifying the inside of the glass, suppresses the occurrence of cullet. it can. Further, the glass substrate can be thinned by etching.
しかしながら、図2に示したように、ガラス内部には強いレーザ照射によるダメージを受けた変質領域23(マイクロクラック領域)が形成されている。そして、この変質領域23内にエッチング液が侵入し、エッチングされることで分割が行われるため、変質領域23が加工端面として残る場合があり、その場合、端面強度、端面品質がレーザスクライブによる端面に比べて劣ることになる。 However, as shown in FIG. 2, an altered region 23 (microcrack region) damaged by intense laser irradiation is formed inside the glass. Then, since the etchant enters the altered region 23 and is divided by being etched, the altered region 23 may remain as a processed end face. In this case, the end face strength and end face quality are the end faces by laser scribing. It will be inferior to.
変質領域23が完全に除去されるまでエッチングを続けるようにすれば、変質領域23の影響をなくすことができるが、そのためにはガラス基板が分割された後でも変質領域23を確実に除去し終えるまで浸食させる必要がある。 If the etching is continued until the altered region 23 is completely removed, the influence of the altered region 23 can be eliminated. For this purpose, however, the altered region 23 is surely removed even after the glass substrate is divided. It is necessary to erode up to.
そこで、本発明は、単位表示基板(小面積貼り合わせ基板)となる複数の領域が形成された大面積貼り合わせガラス基板から、単位表示基板となる個々の領域を分割する加工を行う際に、優れた端面品質、端面強度の分割面を形成しつつ、それでいて薄板化された単位表示基板にすることができる加工方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、優れた端面品質、端面強度を維持しつつ、これまでにない薄い板厚の貼り合わせガラス基板を作成することができる加工方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention, when performing processing to divide individual regions to be unit display substrates from a large area bonded glass substrate in which a plurality of regions to be unit display substrates (small area bonded substrates) are formed, It is an object of the present invention to provide a processing method capable of forming a thin unit display substrate while forming a split surface having excellent end surface quality and end surface strength.
It is another object of the present invention to provide a processing method capable of producing a laminated glass substrate having a thin plate thickness that has never been achieved while maintaining excellent end surface quality and end surface strength.
上記課題を解決するためになされた本発明の加工方法は、2枚のガラス基板が互いに狭い間隙を挟んで貼り合わせた状態で加工が行われること、および、レーザスクライブ加工により形成されるスクライブラインは、スクライブ面同士が密着しており(圧縮応力が加わりブラインドクラック状態になっていることが多い)、内部に液体等が侵入しにくい状態であることを巧みに利用してなされたものである。 The processing method of the present invention made to solve the above-mentioned problems is that the processing is performed in a state where two glass substrates are bonded together with a narrow gap therebetween, and a scribe line formed by laser scribing processing Is made by skillfully utilizing the fact that the scribe surfaces are in close contact with each other (compressive stress is often applied and is in a blind crack state), and it is difficult for liquid or the like to enter inside. .
すなわち、本発明の貼り合わせガラス基板の加工方法では、以下の工程を行う。
まず、(a)板厚が0.4mm〜2mmである貼り合わせ前の2枚のガラス基板それぞれの片側面に対し、分割予定位置にレーザスクライブ加工により所望の深さのブラインドクラック状態のスクライブラインを形成する工程を行う。ガラス基板上に機能素子等(例えば液晶ディスプレイではTFT膜やカラーフィルタ(CF))が形成されている場合は、レーザスクライブ加工を行う側の片側面を、機能素子等が形成される面にしておく。これにより、後工程で機能素子等がエッチングされないようにする。また、レーザスクライブ加工により形成するスクライブラインの深さは、後工程で薄板化及び分割するときの板厚の値になるので、この深さを所望の値にしておく。続いて、(b)スクライブラインが形成された片側面同士を内側にして2枚のガラス基板をガラス基板間の間隙幅が10μm以下となるようにして貼り合わせる工程を行う。貼り合わせはシーリング剤を用いて行うことができる。続いて、(c)貼り合わされた2枚のガラス基板の外側面(貼り合わせ面とは反対側の面)をエッチングする。エッチングはウェットエッチングでもドライエッチングでもよい。
That is, in the method for processing a bonded glass substrate of the present invention, the following steps are performed.
First, (a) a scribe line in a blind cracked state having a desired depth by laser scribe processing at one of the side surfaces of each of the two glass substrates before bonding, each having a plate thickness of 0.4 mm to 2 mm. The process of forming is performed. When a functional element or the like (for example, a TFT film or a color filter (CF) in a liquid crystal display) is formed on a glass substrate, one side on the side where laser scribing is performed is a surface on which the functional element or the like is formed. deep. This prevents the functional elements and the like from being etched in a later process. Further, the depth of the scribe line formed by the laser scribing process is the value of the plate thickness when the plate is thinned and divided in the subsequent process, and this depth is set to a desired value. Subsequently, (b) a process of bonding the two glass substrates so that the gap width between the glass substrates is 10 μm or less with the one side surfaces on which the scribe lines are formed facing inward. Bonding can be performed using a sealing agent. Subsequently, (c) the outer surface (surface opposite to the bonded surface) of the two bonded glass substrates is etched. Etching may be wet etching or dry etching.
貼り合わせガラス基板をエッチングする場合、貼り合わせガラス基板の外側面近傍ではエッチング能力の高い新鮮なエッチング液やエッチングガスが多く存在するが、貼り合わせ面側(スクライブラインが形成された面)は、面間の間隙が狭く、エッチング液やエッチングガスが侵入しても滞留しやすい。そのため、外側面に比べるとほとんどエッチングが進行しない。その上、レーザスクライブ加工によるスクライブラインのクラック内は、スクライブ面同士が密着しており内部にエッチング液等が侵入しにくい状態であることからエッチングされにくい。したがって、貼り合わせガラス基板は実質的に外側面から一方的にエッチングされ、基板の薄板化が進行することになる。そしてエッチングが進行し、スクライブラインに達する深さまで薄板化されると、スクライブラインが端面となって分割される。これにより、レーザスクライブ加工で形成されたスクライブラインが端面となる薄板化された貼り合わせガラス基板が得られる。なお、スクライブラインを深めに形成しておき、貼り合せガラス基板が薄板化され分割された後も、2枚のガラス基板が所望の板厚になるまで引き続きエッチングを行うこととしてもよい。 When etching a laminated glass substrate, there are many fresh etching solutions and etching gases with high etching ability near the outer surface of the laminated glass substrate, but the bonded surface side (surface on which the scribe line is formed) The gap between the surfaces is narrow, and it tends to stay even if an etching solution or etching gas enters. Therefore, etching hardly proceeds as compared with the outer surface. In addition, the scribe lines in the cracks formed by laser scribing are not easily etched because the scribe surfaces are in close contact with each other and it is difficult for an etchant or the like to enter the inside. Therefore, the bonded glass substrate is substantially unilaterally etched from the outer surface, and the thinning of the substrate proceeds. When the etching proceeds and the sheet is thinned to a depth reaching the scribe line, the scribe line becomes an end face and is divided. Thereby, the laminated glass substrate made into the thin plate from which the scribe line formed by the laser scribe process becomes an end surface is obtained. Note that the scribe lines may be formed deeper and etching may be continued until the two glass substrates have a desired thickness even after the laminated glass substrate is thinned and divided.
本発明によれば、小面積に分割された貼り合わせガラス基板(単位表示基板)の端面が、レーザスクライブ加工時の端面により形成されるので、端面品質、端面強度の優れた加工面を有する薄板化貼り合わせガラス基板を製造することができる。 According to the present invention, since the end surface of the bonded glass substrate (unit display substrate) divided into small areas is formed by the end surface at the time of laser scribing, a thin plate having a processed surface with excellent end surface quality and end surface strength A laminated glass substrate can be manufactured.
また、(a)工程において、スクライブラインを形成する前の各ガラス基板の板厚を0.4mm〜2mmにしているので、既述のようにレーザスクライブ加工によりスクライブラインを形成できるようにするには、一定以上の板厚が必要になるが、この数値範囲の板厚のガラス基板を用いることにより、レーザスクライブ加工が可能になり、しかも適度なエッチング時間で貼り合わせガラス基板を分割することができるようになる。 Further, in step (a), since the thickness of each glass substrate before forming the scribing line on 0.4Mm~2mm, by laser scribing as described above to be able to form a scribe line However, by using a glass substrate with a thickness in this numerical range, laser scribing can be performed and the bonded glass substrate can be divided in an appropriate etching time. become able to.
また、(b)工程において、ガラス基板間の間隙幅を10μm以下にしているので、ガラス基板間の間隙幅が十分に狭いため、この間隙内に入り込んだエッチング液またはエッチングガスは置換されず滞留しやすくなり、貼り合わせ面側での侵食を抑制することができ、一方的に外側面からの侵食を進行させることができる。In the step (b), the gap width between the glass substrates is set to 10 μm or less, so that the gap width between the glass substrates is sufficiently narrow, so that the etching solution or the etching gas that has entered the gap is not replaced and stays. Therefore, erosion on the bonded surface side can be suppressed, and erosion from the outer surface can be unilaterally advanced.
また、上記発明の(a)工程において、形成するスクライブラインの深さが0.01mm〜0.2mmであるようにしてもよい。Moreover, you may make it the depth of the scribe line to form be 0.01 mm-0.2 mm in the (a) process of the said invention.
これによれば、スクライブラインの深さにより、薄板化及び分割されたガラス基板の板厚が決定されるので、スクライブラインの深さをこの範囲に設定することで、従来は分割が困難であった薄さの貼り合わせガラス基板を作成することができる。According to this, since the thickness of the thinned and divided glass substrate is determined by the depth of the scribe line, setting the depth of the scribe line in this range has made it difficult to divide in the past. A thin laminated glass substrate can be produced.
また、上記発明において、貼り合わせ前の2枚のガラス基板は、それぞれ基板周縁に端材領域を有し、(b)工程で各基板の端材領域との境界にスクライブラインが形成されるようにしてもよい。
これによれば、基板周縁に端材領域が存在することにより、貼り合わせ後のガラス基板の間隙内に侵入したエッチング液等はさらに滞留しやすくなり、ますます内側からのエッチングの進行が抑制され、確実に外側面からのエッチングが行われる。
In the above invention, the two glass substrates before being bonded each have an end material region at the periphery of the substrate, and a scribe line is formed at the boundary with the end material region of each substrate in the step (b). It may be.
According to this, due to the presence of the end material region on the periphery of the substrate, the etching solution or the like that has entered the gap between the glass substrates after bonding is more likely to stay, and the progress of etching from the inside is further suppressed. The etching from the outer surface is surely performed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態である貼り合わせガラス基板の加工方法の手順を示す図である。ここでは液晶ディスプレイの製造工程を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a procedure of a method for processing a bonded glass substrate according to an embodiment of the present invention. Here, a manufacturing process of a liquid crystal display will be described as an example.
図1(a)に示すように、カラーフィルタ(CF)がマトリクス状にパターン形成されたCF用マザーガラス基板1と、薄膜トランジスタ(TFT)がマトリクス状にパターン形成されたTFT用マザーガラス基板2とが準備される。CF用マザーガラス基板1にはカラーフィルタ(CF)の他に、対向電極、位置決め用アライメントマーク等が設けられており、また、TFT用マザーガラス基板2には薄膜トランジスタ(TFT)の他に、画素電極、位置決め用アライメントマーク等が設けられている。 As shown in FIG. 1A, a CF mother glass substrate 1 in which color filters (CF) are patterned in a matrix, and a TFT mother glass substrate 2 in which thin film transistors (TFTs) are patterned in a matrix. Is prepared. In addition to the color filter (CF), the CF mother glass substrate 1 is provided with a counter electrode, a positioning alignment mark, and the like. The TFT mother glass substrate 2 is provided with a pixel in addition to the thin film transistor (TFT). Electrodes, alignment marks for positioning, and the like are provided.
続いて、レーザスクライブ加工により、図1(b)に示すように、CF用マザーガラス基板1およびTFT用マザーガラス基板2に対し、各カラーフィルタ(CF)ごと、各薄膜トランジスタ(TFT)ごとに区切るためのスクライブライン3、4を形成する。なお、スクライブライン3,4は、カラーフィルタ(CF)や薄膜トランジスタ(TFT)の各パターンの全周囲に形成するようにして、基板端に近い側の辺にもスクライブライン3,4を形成するのが好ましい。そしてマザー基板1,2の周縁部分に端材領域5を設けるようにして、カラーフィルタ(CF)や薄膜トランジスタ(TFT)のパターン形成位置が基板端に近づきすぎないようにしておくのが好ましい。 Subsequently, as shown in FIG. 1 (b), each color filter (CF) and each thin film transistor (TFT) are divided into the mother glass substrate 1 for CF and the mother glass substrate 2 for TFT by laser scribing. For this purpose, scribe lines 3 and 4 are formed. The scribe lines 3 and 4 are formed all around the respective patterns of the color filter (CF) and the thin film transistor (TFT), and the scribe lines 3 and 4 are also formed on the side closer to the substrate end. Is preferred. Further, it is preferable that the edge material region 5 is provided in the peripheral portion of the mother substrates 1 and 2 so that the pattern formation position of the color filter (CF) and the thin film transistor (TFT) is not too close to the substrate edge.
加工に使用するレーザの種類は、スクライブラインを形成できるものであれば特に限定されないが、例えばCO2レーザを用いることができる。
加工前の基板の板厚が薄すぎると、レーザスクライブ加工ができない。また、基板の板厚が厚すぎると、スクライブラインは形成できるが、後述するエッチング工程で薄板化するときに長時間を要することになるので、0.4mm〜2mm、より好ましくは0.4mm〜1mm程度にする。
The type of laser used for processing is not particularly limited as long as it can form a scribe line. For example, a CO 2 laser can be used.
If the thickness of the substrate before processing is too thin, laser scribing cannot be performed. Also, if the substrate is too thick, a scribe line can be formed, but it takes a long time to make a thin plate in the etching process described later, so 0.4 mm to 2 mm, more preferably 0.4 mm to Set to about 1 mm.
加工時のレーザ照射条件は一定にして、各スクライブラインの深さを一定にする。スクライブラインの深さは、薄板化しようとする板厚に合わせてレーザパワー、ビームスポット形状を調整するほかに、加工前の基板の板厚により調整する。加工前の基板板厚を0.4mm〜2mmの範囲にしておけば、照射条件を選ぶことにより、スクライブラインの深さを0.01mm〜0.2mmにすることができる。 The laser irradiation conditions during processing are made constant, and the depth of each scribe line is made constant. The depth of the scribe line is adjusted not only by adjusting the laser power and beam spot shape according to the thickness of the plate to be thinned, but also by the thickness of the substrate before processing. If the substrate plate thickness before processing is in the range of 0.4 mm to 2 mm, the depth of the scribe line can be set to 0.01 mm to 0.2 mm by selecting the irradiation conditions.
続いて、図1(c)に示すように、CF用マザーガラス基板1またはTFT用マザーガラス基板2のいずれか一方のスクライブラインを形成した側の面にシーリング剤6を塗り、スクライブライン3、4を形成した側の面同士を貼り合わせる。
貼り合わせるマザー基板1,2間の間隙幅は、液晶の注入に適した値にする。具体的には1μm〜10μm程度、好ましくは3μm〜7μmにする。間隙幅が10μm以下であれば特に問題ないが、間隙幅を狭くするほど、後工程において間隙内へのエッチング液の侵入量が減り、また、間隙内に侵入したエッチング液が置換されにくくなるので、スクライブラインを形成した側の面のエッチングをさらに抑制できる。
Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), a sealing agent 6 is applied to the surface on which either one of the CF mother glass substrate 1 or the TFT mother glass substrate 2 is formed, and the scribe line 3, The surfaces on the side where 4 is formed are bonded together.
The gap width between the mother substrates 1 and 2 to be bonded is set to a value suitable for liquid crystal injection. Specifically, it is about 1 μm to 10 μm, preferably 3 μm to 7 μm. If the gap width is 10 μm or less, there is no particular problem. However, as the gap width is narrowed, the amount of the etchant entering the gap decreases in the subsequent process, and the etchant entering the gap is less likely to be replaced. Etching of the surface on which the scribe line is formed can be further suppressed.
続いて、図1(d)に示すように、貼り合わせた基板1,2を、エッチング液7に浸漬する。エッチング液7にはフッ化物溶液(フッ化水素、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム等)等のガラスエッチング用の市販品を用いることができる。
基板1,2ともに、外側面1a,2a(貼り合わせ面とは反対側の面)がエッチングされ、内側面1b,2bはエッチングが抑制される。さらにレーザスクライブ加工により形成されたスクライブライン3,4は、スクライブ面が密着して内部にエッチング液が侵入しにくくなっているので、ほとんど侵食されないで残る。
Subsequently, as shown in FIG. 1 (d), the bonded substrates 1 and 2 are immersed in an etching solution 7. As the etching solution 7, a commercially available product for glass etching such as a fluoride solution (hydrogen fluoride, ammonium fluoride, potassium fluoride, sodium fluoride, etc.) can be used.
Both the substrates 1 and 2 are etched on the outer surfaces 1a and 2a (the surface opposite to the bonding surface), and the inner surfaces 1b and 2b are inhibited from being etched. Further, the scribe lines 3 and 4 formed by the laser scribe process remain hardly eroded because the scribe surface is in close contact and the etching solution is difficult to enter inside.
そして、エッチングが進行し、スクライブライン3,4の深さまで外側面側が除去されることにより、図1(e)に示すように、単位表示基板8ごとに分割される。分割されると同時にエッチング液7から取り出すことにより、図1(f)に示すようにスクライブライン3,4の端面がほとんどそのまま残り、端面品質、端面強度の優れた単位表示基板8が形成される。しかも単位表示基板8の板厚は、スクライブライン3,4の深さ(例えば0.01mm〜0.2mm)まで薄板化することができる。 Then, the etching proceeds and the outer surface side is removed to the depth of the scribe lines 3 and 4, so that the unit display substrate 8 is divided as shown in FIG. By taking out from the etching solution 7 at the same time as being divided, as shown in FIG. 1 (f), the end faces of the scribe lines 3 and 4 remain almost as they are, and the unit display substrate 8 having excellent end face quality and end face strength is formed. . Moreover, the thickness of the unit display substrate 8 can be reduced to the depth of the scribe lines 3 and 4 (for example, 0.01 mm to 0.2 mm).
上述した実施形態では端子領域を設けていないが、図2で示した従来例と同様に、スクライブラインの位置を2枚の基板の間で異ならせることにより、端子領域を形成することもできる。 Although the terminal region is not provided in the above-described embodiment, the terminal region can be formed by changing the position of the scribe line between the two substrates as in the conventional example shown in FIG.
本発明の加工方法は、貼り合わせガラス基板の薄膜化に利用することができる。 The processing method of the present invention can be used for thinning a laminated glass substrate.
1 CF用マザーガラス基板
2 TFT用マザーガラス基板
3 スクライブライン
4 スクライブライン
5 端材領域
6 シーリング剤
7 エッチング液
8 単位表示基板
CF カラーフィルタ
TFT 薄膜トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mother glass substrate for CF 2 Mother glass substrate for TFT 3 Scribe line 4 Scribe line 5 End material region 6 Sealing agent 7 Etching solution 8 Unit display substrate CF Color filter TFT Thin film transistor
Claims (3)
(b)スクライブラインが形成された片側面同士を内側にして前記2枚のガラス基板をガラス基板間の間隙幅が10μm以下となるようにして貼り合わせる工程と、
(c)貼り合わされた2枚のガラス基板の外側面をエッチングして前記スクライブラインの深さまで各基板を薄板化することにより、前記スクライブラインを端面にして各基板を分割する工程とからなる貼り合わせガラス基板の加工方法。 (A) A scribe line in a blind crack state with a desired depth is formed on one side of each of the two glass substrates before bonding with a plate thickness of 0.4 mm to 2 mm by laser scribe processing at a planned division position. And a process of
(B) bonding the two glass substrates so that the gap width between the glass substrates is 10 μm or less with the one side surfaces on which the scribe lines are formed facing inside;
(C) A process comprising a step of etching the outer side surfaces of the two glass substrates bonded together to thin each substrate to the depth of the scribe line, thereby dividing each substrate with the scribe line as an end surface. A method for processing a laminated glass substrate.
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