(57)【要約】【課題】レーザによって所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去する際に、加工後の製品の端面の加工精度を向上させる。【解決手段】貼り合わせ基板Ｗの部分抜き加工方法は、下記のステップを備えている。第１基板Ｗ１の第１打ち抜かれ部分３１の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、厚み方向全域に形成された加工痕からなる第１スクライブラインＳ１を形成する形成ステップ。第２基板Ｗ２の第２打ち抜かれ部分３２の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、第１スクライブラインＳ１を囲むように外側に形成された厚み方向全域に形成された加工痕からなる第２スクライブラインＳ２を形成する形成ステップ。第１基板Ｗ１を上側においた状態で、打ち抜き部材４７を第１基板の第１打ち抜かれ部分３１に上から押し付けることで、第１基板Ｗ１の第１打ち抜かれ部分３１及び第２基板Ｗ２の第２打ち抜かれ部分３２を打ち抜くステップ。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板の部分抜き加工方法であって、
第１基板の第１打ち抜かれ部分の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、厚み方向全域に形成された加工痕からなる第１スクライブラインを形成するステップと、
第２基板の第２打ち抜かれ部分の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、前記第１スクライブラインを囲むように外側に形成された厚み方向全域に形成された加工痕からなる第２スクライブラインを形成するステップと、
前記第１基板を上側においた状態で、打ち抜き部材を前記第１基板の前記第１打ち抜かれ部分に上から押し付けることで、前記第１基板の前記第１打ち抜かれ部分及び前記第２基板の前記第２打ち抜かれ部分を打ち抜くステップと、
を備えた、貼り合わせ基板の部分抜き加工方法。
【請求項２】
前記第１スクライブラインと前記第２スクライブラインの半径差は、１０〜３０μｍの範囲である、請求項１に記載の貼り合わせ基板の部分抜き加工方法。
【請求項３】
前記打ち抜き部材は、振動しながら、前記第１基板の前記第１打ち抜かれ部分に押し付けられる、請求項１又は２に記載の貼り合わせ基板の部分抜き加工方法。
【請求項４】
第１スクライブラインによって囲まれた第１打ち抜かれ部分を有する第１基板と、第２スクライブラインによって囲まれた第２打ち抜かれ部分を有する第２基板とを有する貼り合わせ基板を部分抜き加工装置であって、
前記第２スクライブラインが前記第１スクライブラインを囲むように形成された貼り合わせ基板が、前記第１基板を上側においた状態で置かれる載置部と、
前記第１基板の前記第１打ち抜かれ部分に上から押し付けることで、前記第１基板の前記第１打ち抜かれ部分及び前記第２基板の前記第２打ち抜かれ部分を打ち抜く打ち抜き部材と、
を備えた、貼り合わせ基板の部分抜き加工装置。
【請求項５】
前記打ち抜き部材は、振動しながら、前記第１基板の前記第１打ち抜かれ部分に押し付けられる、請求項４に記載の貼り合わせ基板の部分抜き加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貼り合わせ基板の部分抜き加工方法及び部分抜き加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板をスクライブ加工する方法として、レーザ加工が知られている。レーザ加工では、例えば、赤外線ピコ秒レーザが用いられている。この場合、レーザパルスによる内部加工を平面方向に断続的に行って複数のレーザフィラメントを形成することで、スクライブラインを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１に示す技術では、収束レーザビームは、基板内で自己収束を引き起こし、結果としてフィラメントを作り出すように選択されたエネルギー及びパルス持続時間を有するパルスで構成される。そして、複数のフィラメントによって、スクライブラインが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５３６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
対象が貼り合わせ基板の場合は、２枚の基板のスクライブラインを同時に分断することが望まれる。貼り合わせ基板とは、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成された基板と、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成された基板とをシール材を介して貼り合わされたマザー基板である。このマザー基板が分断されることにより個々の液晶パネルが取得される。
貼り合わせ基板において所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去することが行われている。しかし、スクライブラインに沿ったガラス基板の分離に大きな力が必要になるので、欠け、チッピング、割れなどが発生しやすく、そのため歩留まりが低下する。
【０００５】
本発明の目的は、貼り合わせ基板の部分抜き加工方法及び部分抜き加工装置において、レーザによって所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去する際に、加工後の製品の端面の加工精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【０００７】
本発明の一見地に係る第１基板と第２基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板の部分抜き加工方法は、下記のステップを備えている。
◎第１基板の第１打ち抜かれ部分の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、厚み方向全域に形成された加工痕からなる第１スクライブラインを形成する形成ステップ。
◎第２基板の第２打ち抜かれ部分の輪郭に沿ってレーザ光を照射することで、第１スクライブラインを囲むように外側に形成された厚み方向全域に形成された加工痕からなる第２スクライブラインを形成する形成ステップ。
◎第１基板を上側においた状態で、打ち抜き部材を第１基板の第１打ち抜かれ部分に上から押し付けることで、第１基板の第１打ち抜かれ部分及び第２基板の第２打ち抜かれ部分を打ち抜くステップ。
この方法では、第１打ち抜かれ部分及び第２打ち抜かれ部分が落ちた後の貼り合わせ基板の穴の精度が高くなる。なぜなら、第２スクライブラインが第１スクライブラインを囲むように形成されているので、打ち抜き時に第１基板の第１打ち抜かれ部分が第２基板の穴の縁に引っ掛からないからである。
【０００８】
第１スクライブラインと第２スクライブラインの半径差は、１０〜３０μｍの範囲であってもよい。
【０００９】
打ち抜き部材は、振動しながら、第１基板の第１打ち抜かれ部分に押し付けられてもよい。
【００１０】
本発明の他の見地に係る貼り合わせ基板の部分抜き加工装置は、第１スクライブラインによって囲まれた第１打ち抜かれ部分を有する第１基板と、前記第２スクライブラインによって囲まれた第２打ち抜かれ部分を有する第２基板とを有する貼り合わせ基板の第１打ち抜かれ部分と第２打ち抜かれ部分を打ち抜くための部分抜き加工装置である。部分抜き加工装置は、載置部と、打ち抜き部材とを備えている。
載置部には、第２スクライブラインが前記第１スクライブラインを囲むように形成された貼り合わせ基板が、第１基板を上側においた状態で置かれる。
打ち抜き部材は、第１基板の第１打ち抜かれ部分に上から押し付けることで、第１基板の第１打ち抜かれ部分及び第２基板の第２打ち抜かれ部分を打ち抜く。
この装置では、第１打ち抜かれ部分及び第２打ち抜かれ部分が落ちた後の貼り合わせ基板の穴の精度が高くなる。なぜなら、第２スクライブラインが第１スクライブラインを囲むように形成されているので、打ち抜き時に第１基板の第１打ち抜かれ部分が第２基板の穴の縁に引っ掛からないからである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る貼り合わせ基板の部分抜き加工方法及び部分抜き加工装置では、レーザによって所定の輪郭に沿って輪郭内側部分を抜き落として除去する際に、加工後の製品の端面の加工精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ加工装置の模式図。
【図２】打ち抜き動作を説明するための打ち抜き装置の模式的側面図。
【図３】貼り合わせ基板の部分平面図。
【図４】打ち抜き動作を説明するための打ち抜き装置の模式的側面図。
【図５】打ち抜き動作を説明するための打ち抜き装置の模式的側面図。
【図６】打ち抜き実験後の基板の状態示す写真（参考例）。
【図７】打ち抜き実験後の基板の状態示す写真（実施例）。
【図８】打ち抜き実験後の基板の状態示す写真（実施例）。
【図９】打ち抜き実験後の基板の状態示す写真（実施例）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．第１実施形態
本実施形態は、貼り合わせ基板の所定部分を抜き落とすことで、抜き部分がなくなった基板製品を製造する方法を説明する。
（１）レーザ加工装置
図１を用いて、レーザ加工装置１の全体構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
【００１４】
レーザ加工装置１は、貼り合わせ基板Ｗ（以下、「基板Ｗ」）にスクライブラインを形成する装置である。基板Ｗは、第１基板Ｗ１と、第２基板Ｗ２とを有している。基板Ｗは、例えば、液晶ガラス基板である。
第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２は、シール材（図示せず）よって貼り合わされている。
一例として、第１基板Ｗ１の厚みは０．１５ｍｍであり、第２基板Ｗ２の厚みは０．１５ｍｍである。
【００１５】
レーザ加工装置１は、第１レーザ装置３Ａを有している。
第１レーザ装置３Ａは、第１レーザ発振器１５Ａと、第１レーザ制御部１７Ａとを有している。第１レーザ発振器１５Ａは、例えば、波長３４０〜１１００ｎｍのピコ秒レーザである。第１レーザ制御部１７Ａは、第１レーザ発振器１５Ａの駆動及びレーザパワーを制御できる。
レーザ加工装置１は、第１伝送光学系５Ａを有している。第１伝送光学系５Ａは、第１レーザ装置３Ａから出射されたレーザ光を変調する第１空間光位相変調器２１Ａを有している。第１空間光位相変調器２１Ａは、例えば透過型であり、透過型の空間光位相変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）であってもよい。また透過型の空間光位相変調器に代えて反射型液晶（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）の空間光位相変調器などの反射型の空間光位相変調器を使用してもよい第１空間光位相変調器２１Ａは、レーザ光を変調すると共に、下方に照射して第１レーザ光Ｌ１を発射する。第１伝送光学系５Ａは、第１空間光位相変調器２１Ａの下方に、第１集光レンズ２３Ａを有している。
【００１６】
レーザ加工装置１は、第２レーザ装置３Ｂを備えている。
第２レーザ装置３Ｂは、第２レーザ発振器１５Ｂと、第２レーザ制御部１７Ｂとを有している。第２レーザ発振器１５Ｂは、例えば、波長３４０〜１１００ｎｍのピコ秒レーザである。第２レーザ制御部１７Ｂは第２レーザ発振器１５Ｂの駆動及びレーザパワーを制御できる。
レーザ加工装置１は、第２伝送光学系５Ｂを有している。第２伝送光学系５Ｂは、第２レーザ装置３Ｂから出射されたレーザ光を変調する第２空間光位相変調器２１Ｂを有している。第２空間光位相変調器２１Ｂは、第１空間光位相変調器２１Ａと同じく、ＳＬＭであってもよい。第２空間光位相変調器２１Ｂは、レーザ光を変調すると共に、上方に第２レーザ光Ｌ２を照射する。第２伝送光学系５Ｂは、第２空間光位相変調器２１Ｂの上方に、第２集光レンズ２３Ｂを有している。
【００１７】
レーザ加工装置１は、駆動部２５を有している。駆動部２５は、第１空間光位相変調器２１Ａ及び第２空間光位相変調器２１Ｂにおける各画素電極に所定電圧を印加し、液晶層に所定の変調パターンを表示させ、これにより、レーザ光を第１空間光位相変調器２１Ａ及び第２空間光位相変調器２１Ｂで所望に変調させる。ここで、液晶層に表示される変調パターンは、例えば、加工痕を形成しようとする位置、照射するレーザ光の波長、加工対象物の材料、及び第１伝送光学系５Ａ及び第２伝送光学系５Ｂや加工対象物の屈折率等に基づいて予め導出され、制御部９（後述）に記憶されている。
この結果、第１空間光位相変調器２１Ａ及び第２空間光位相変調器２１Ｂは、任意の多数のビームを形成することができ、多数のビームによる同時加工が可能になる。
【００１８】
レーザ加工装置１は、基板Ｗを保持して駆動する駆動装置７を有している。駆動装置７は、駆動装置操作部１３によって移動される。駆動装置操作部１３は、駆動装置７を水平方向に移動させる。
【００１９】
レーザ加工装置１は、制御部９を備えている。制御部９は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。制御部９は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
制御部９は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
【００２０】
制御部９は、第１レーザ制御部１７Ａ及び第２レーザ制御部１７Ｂを制御できる。制御部９は、駆動部２５を制御できる。制御部９は、駆動装置操作部１３を制御できる。
制御部９には、図示しないが、基板Ｗの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
【００２１】
（２）打ち抜き装置
図２を用いて、打ち抜き装置４１（部分抜き加工装置の一例）を説明する。図２は、打ち抜き装置の模式的側面図である。
打ち抜き装置４１は、基板Ｗの第１打ち抜かれ部分３１及び第２打ち抜かれ部分３２（後述）を打ち抜きして抜き落とすための装置である。
打ち抜き装置４１は、基台４３（載置部の一例）を有している。基台４３は、平面視で円形の上下貫通穴４３ａを有している。
打ち抜き装置４１は、打ち抜き部材４７（打ち抜き部材の一例）を有している。打ち抜き部材４７は、円錐形状の部材であり、基板Ｗの平面に密着可能な平面状の当接面４７ａを有している。また、打ち抜き部材４７は例えばエアシリンダ（図示せず）によって上下方向に移動可能である。
【００２２】
（３）スクライブ加工方法
第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を基板Ｗに照射することで、第１スクライブラインＳ１と第２スクライブラインＳ２を形成する。具体的には、第１レーザ装置３Ａ及び第２レーザ装置３Ｂを用いた第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２による基板Ｗの内部加工を平面方向に断続的に行うことで、厚み方向全域に形成された加工痕からなる第１スクライブラインＳ１と第２スクライブラインＳ２が形成される。さらに具体的には、上記のスクライブライン形成工程では、レーザ照射部分には基板Ｗ内部に光軸に沿って長く延びる加工痕が形成される。具体的には、加工痕は、第１基板Ｗ１の外側面及び内側面間、及び第２基板Ｗ２の外側面及び内側面の間に延びている。
【００２３】
図３を用いて、第１スクライブラインＳ１及び第２スクライブラインＳ２の形状及び位置関係を説明する。図３は、貼り合わせ基板の部分平面図である。
第１スクライブラインＳ１によって第１打ち抜かれ部分３１が画定され、第２スクライブラインＳ２によって第２打ち抜かれ部分３２が画定される。第１打ち抜かれ部分３１と第２打ち抜かれ部分３２は平面視で円形である。
第２スクライブラインＳ２は、第１スクライブラインＳ１を囲むように外側に形成されている。第１スクライブラインＳ１と第２スクライブラインＳ２の半径差は、１０〜３０μｍの範囲である。
【００２４】
（４）打ち抜き加工
図２、図４〜図５を用いて、第１打ち抜かれ部分３１に押し付け力を付与することで、第１打ち抜かれ部分３１及び第２打ち抜かれ部分３２を打ち抜く工程を説明する。図３〜図５は、打ち抜き動作を説明するための打ち抜き装置の模式的側面図である。
最初に、図２に示すように、基板Ｗが基台４３の上に載置される。具体的には、第１打ち抜かれ部分３１及び第２打ち抜かれ部分３２の中心が上下貫通穴４３ａの中心に置かれるように、貼り合わせ基板Ｗが配置される。このとき、第１基板Ｗ１が上側である。
【００２５】
次に、図４に示すように、打ち抜き部材４７が下降して、当接面４７ａが第１基板Ｗ１の第１打ち抜かれ部分３１に接触し、押し下げる。
この結果、図５に示すように、第１打ち抜かれ部分３１及び第２打ち抜かれ部分３２が打ち抜かれて、落下する。この結果、第１基板Ｗ１に第１穴３３が形成され、第２基板Ｗ２に第２穴３４が形成される。
この方法では、第１打ち抜かれ部分３１及び第２打ち抜かれ部分３２が落ちた後の貼り合わせ基板Ｗの第１穴３３及び第２穴３４の精度が高くなる。なぜなら、第２スクライブラインＳ２が第１スクライブラインＳ１を囲むように形成されているので、打ち抜き時に第１基板Ｗ１の第１打ち抜かれ部分３１が第２基板Ｗ２の第２穴３４の縁に引っ掛かりにくくなっているからである。
【００２６】
図６〜図９を用いて、打ち抜き実験の結果を説明する。図６は、打ち抜き実験後の基板の状態示す写真（参考例）である。図７〜図９は、打ち抜き実験後の基板の状態示す写真（実施例）である。
実験条件は下記の通りである。繰返周波数は４００ｋＨｚ、Ｄｉｖｉｄｅｒは２０、出力は２４Ｗ、速度は３０ｍｍ／ｓ、パルス間隔は１．５μｍ、第１基板Ｗ１の穴径に関して直径は４．４０ｍｍ、第２基板Ｗ２側の穴径は第１基板Ｗ１との半径差が０μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍである。
押込速度は０．１ｍｍ／ｓである。押込量は０．３ｍｍである。
【００２７】
図６の半径差なしの参考例では、チッピングが複数見られ、さらに大きな割れが見られる。
図７の半径差１０μｍの実施例では、チッピングは見られない。
図８の半径差２０μｍの実施例では、チッピングは見られない。
図９の半径差３０μｍの実施例では、チッピングは見られない。
以上より第２スクライブラインＳ２と第１スクライブラインＳ１の半径差が１０μｍ以上であれば、貼り合わせ基板Ｗの第１穴３３及び第２穴３４の精度が高くなることが分かった。
【００２８】
その理由は下記の通りである。
上記の半径差なしの参考例では、位置合わせ誤差に起因して、第１打ち抜かれ部分の少なくとも一部が第２打ち抜かれ部分より半径方向外側にはみ出ており、そのため打ち抜き後の穴に不良が発生したと推測される。それに対して半径差１０μｍの実施例では、第１打ち抜かれ部分は第２打ち抜かれ部分の半径方向内側に完全に入っており、そのため打ち抜き後の穴は良好であったと推測される。
【００２９】
２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施例及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
本実施形態では、超音波振動なしで基板を精度良く打ち抜くことができる。ただし、打ち抜き部材として、超音波アクチュエータ（図示せず）に装着された超音波振動子を用いてもよい。
基板は、ガラス、半導体ウェハ、セラミックス等の脆性材料基板であればよく、特に限定されない。
打ち抜かれ部分は、平面視で、三角形、四角形、多角形、楕円、小判形状、その他の形状でよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、貼り合わせ基板の部分抜き加工方法及び部分抜き加工装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１      ：レーザ加工装置
３Ａ    ：第１レーザ装置
３Ｂ    ：第２レーザ装置
５Ａ    ：第１伝送光学系
５Ｂ    ：第２伝送光学系
７      ：駆動装置
９      ：制御部
１３    ：駆動装置操作部
１５Ａ  ：第１レーザ発振器
１５Ｂ  ：第２レーザ発振器
１７Ａ  ：第１レーザ制御部
１７Ｂ  ：第２レーザ制御部
２１Ａ  ：第１空間光位相変調器
２１Ｂ  ：第２空間光位相変調器
２３Ａ  ：第１集光レンズ
２３Ｂ  ：第２集光レンズ
２５    ：駆動部
３１    ：第１打ち抜かれ部分
３２    ：第２打ち抜かれ部分
３３    ：第１穴
３４    ：第２穴
４０    ：シール材
４１    ：打ち抜き装置
４３    ：基台
４３ａ  ：上下貫通穴
４７    ：打ち抜き部材
４７ａ  ：当接面
Ｌ１    ：第１レーザ光
Ｌ２    ：第２レーザ光
Ｓ１    ：第１スクライブライン
Ｓ２    ：第２スクライブライン
Ｗ      ：貼り合わせ基板
Ｗ１    ：第１基板
Ｗ２    ：第２基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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