(57)【要約】【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を分割可能とするレーザスクライブ方法にあって、接着剤層３よりもレーザビーム照射方向先方に改質領域を生成するにあたり、接着剤層３内又は接着剤層３近傍のエネルギー密度が小さく且つ当該接着剤層３よりもレーザビーム照射方向先方のエネルギー密度が大きくなるようにレーザビーム照射装置１０の収差補正を行うことにより、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を分割することが可能となる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記接着剤層内又は前記接着剤層近傍のエネルギー密度が小さく、且つ前記接着剤層よりも前記レーザ光照射方向先方のエネルギー密度が大きくなるように前記レーザ光の収差補正を行うことを特徴とする基板分割方法。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記請求項１ないし３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開２００２−１９２３６７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０５１８０号公報
【特許文献３】特開２００２−１９２３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、接着剤層内又は接着剤層近傍のエネルギー密度が小さく、且つ接着剤層よりもレーザ光照射方向先方のエネルギー密度が大きくなるようにレーザ光の収差補正を行うことを特徴とするものである。
この発明によれば、接着剤層内又は接着剤層近傍のエネルギー密度が小さく、且つ接着剤層よりもレーザ光照射方向先方のエネルギー密度が大きくなるようにレーザ光の収差補正を行う構成としたため、接着剤層に気泡を発生させることなく、基板を分割することが可能となる。
【０００５】
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。
【０００６】
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を用いて基板を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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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を製造する工程において、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。
【０００８】
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。この分割対象基板には、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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３０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。
【００１１】
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。
【００１２】
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３００ｆｓ（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。
【００１３】
集光レンズ１３は、例えば倍率１００倍、開口数（ＮＡ）０．８、ＷＤ（Working Distance）３ｍｍの対物レンズである。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１４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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
レーザビームの集光領域を長くする、一般的な収差補正の概念を図４に示す。この例では、例えば集光レンズ１３の開口部外側のレーザビームが照射方向手前側で集光し、内側のレーザビームが照射方向先方で集光するような収差補正を行う。この場合、レーザビームの集光領域が長くなると共に、その集光領域では、レーザビーム照射方向手前側のエネルギー密度が大きく、照射方向先方のエネルギー密度が小さくなる傾向にある。図５には、このような収差補正によって生成された改質領域の形状を示す。同図から明らかなように、エネルギー密度の大きいレーザビーム照射方向手前側の改質領域は断面積が大きく、エネルギー密度の小さいレーザビーム照射方向先方の改質領域は断面積が小さい。このような改質領域の形状は、例えば図５の左右両端に上側から曲げモーメントを加えて基板を分割する際、基板の破断を容易にする。
【００１８】
しかしながら、このように収差補正された形状のレーザビーム集光領域が、例えば図６に示すように、接着剤層３にかかってしまうと、例えば図７に示すように気泡が発生してしまう。前述したように、改質領域は、分割対象基板４のうち、レーザビーム照射方向先方から形成するので、接着剤層３よりもレーザビーム照射方向先方に改質領域が形成された後では、レーザビーム集光領域の上端部、つまり照射方向手前側であって且つエネルギー密度の大きい部分が接着剤層３にかかり易くなる。つまり、単に集光領域を長くする通常の収差補正では、エネルギー密度の大きい部分が接着剤層３にかかって気泡が発生してしまい易くなる。
【００１９】
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。また、この気泡発生のメカニズム或いは気泡抑制方法について鋭意検討した結果、仮に接着剤層３でレーザビームが集光しても、そのエネルギー密度が小さければ、気泡は発生しにくいことも明らかになった。
【００２０】
そこで、本実施形態では、例えば図８に示すように、集光レンズ１３の開口部外側のレーザビームが照射方向先方で集光し、内側のレーザビームが照射方向手前側で集光するような収差補正を行うことにより、レーザビーム照射方向手前側でエネルギー密度が小さく、レーザビーム照射方向先方でエネルギー密度が大きくなるような集光領域を形成する。但し、このような収差補正では、実際には、更にそのレーザビーム照射方向先方でエネルギー密度が次第に小さくなる。図９には、こうした収差補正による集光領域が生成した改質領域の形状を示す。同図から明らかなように、エネルギー密度の小さいレーザビーム照射方向手前側の改質領域は断面積が小さく、エネルギー密度の大きいレーザビーム照射方向先方の改質領域は断面積が大きく、そこからエネルギー密度の漸進的な縮小に伴って断面積も次第に小さくなっている。
【００２１】
従って、例えば図１０に示すように、接着剤層３の直下、つまり素子用石英基板１の上面近傍に改質領域を生成する際には、前述のような収差補正を行うことにより、レーザビーム照射方向手前側でエネルギー密度が小さく、レーザビーム照射方向先方でエネルギー密度が大きくなるような集光領域を形成して改質領域を生成し、これを所定分割面方向に走査して順次改質領域を増加する。素子用石英基板１の上面の位置は、前述した反射型距離計測装置によって正確に検出されているので、集光領域の上端部、即ち照射方向最後端部が接着剤層３にかからないようにすることは容易であるし、仮に集光領域の照射方向後端部が接着剤層３にかかったとしても、その部分はエネルギー密度が小さいため、気泡は発生しない。
【００２２】
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方法であって、接着剤層３内又は接着剤層３近傍のエネルギー密度が小さく、且つ接着剤層３よりもレーザ光照射方向先方のエネルギー密度が大きくなるようにレーザ光の収差補正を行うこととしたため、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を分割することが可能となる。
【００２３】
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、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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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２】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３】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。
【図４】集光領域を長くするための一般的なレーザビーム収差補正の説明図である。
【図５】図４の収差補正で生成された改質領域の説明図である。
【図６】図４の集光領域を有するレーザビームによるレーザスクライブ方法の説明図である。
【図７】接着剤層に発生する気泡の説明図である。
【図８】本発明のレーザスクライブ方法の一実施形態を示すレーザビーム収差補正の説明図である。
【図９】図８の収差補正で生成された改質領域の説明図である。
【図１０】図８の集光領域を有するレーザビームによるレーザスクライブ方法の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
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。
【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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【図１０】
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