(57)【要約】  【課題】  基板内部にレーザ光を集光することで改質領域からなる分割予定線を形成する際に、分割予定線の端部付近においても良好に基板の分割を可能とするスクライブライン形成方法、分割予定線付き基板を提案する。  【解決手段】  基板Ｐのスクライブ形成方法であって、基板Ｐの内部にレーザ光を集光すると共に基板Ｐとレーザ光を相対移動させて、基板Ｐ内に改質領域Ｓ１からなる分割予定線Ｓを形成する工程と、分割予定線Ｓの端部周辺にレーザ光を集光して第二改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖを形成する工程と、を有する。  【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の内部にレーザ光を集光すると共に前記基板と前記レーザ光を相対移動させて、前記基板内に改質領域からなる分割予定線を形成する工程と、
前記分割予定線の端部周辺に前記レーザ光を集光して第二改質領域からなる分割補助部を形成する工程と、
を有することを特徴とするスクライブ形成方法。
【請求項２】
前記分割補助部を形成する工程は、前記基板の側端面付近に前記第二改質領域を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のスクライブ形成方法。
【請求項３】
前記分割補助部を形成する工程は、前記基板の厚み方向において、前記分割予定線とは異なる位置に前記第二改質領域を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクライブ形成方法。
【請求項４】
前記分割補助部を形成する工程は、前記基板の厚み方向において、前記第二改質領域を前記分割予定線に重ねて形成する工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクライブ形成方法。
【請求項５】
前記レーザ光として、超短パルスレーザ光を用いることを特徴する請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のスクライブ形成方法。
【請求項６】
内部に改質領域からなる分割予定線が形成された基板であって、
前記分割予定線の端部周辺に、第二改質領域からなる分割補助部が配置されたことを特徴とする分割予定線付き基板。
【請求項７】
前記分割補助部は、前記基板の側端面付近に配置されることを特徴とする請求項６に記載の分割予定線付き基板。
【請求項８】
前記分割補助部は、前記基板の厚み方向において、前記分割予定線とは異なる位置に配置されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の分割予定線付き基板。
【請求項９】
前記分割補助部は、前記基板の厚み方向において、一部が前記分割予定線に重ねて配置されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の分割予定線付き基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して分割予定線を形成するスクライブ形成方法、分割予定線付き基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置等に広く使用されているガラス基板を複数に分割する方法として、基板の表面に溝（分割予定線，スクライブライン）を刻み、この溝に沿って基板を分割する方法が一般に用いられている。しかし、このような方法は、基板に物理的に溝を設けるので、切り屑が発生するなどの問題があった。
このため、基板の内部にレーザ光を集光させることにより、基板内部に変質領域からなる分割予定線を形成する技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１９２３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術では、基板の側端面付近においては、図８に示すように、レーザ光の一部が基板外にはみ出てしまうので、基板内部に改質領域を良好に形成することが困難である。又は、改質領域が形成できたとしても、基板の中央部等の他の領域と比べて質改質密度の低いものとなってしまう。
このように、レーザ光を用いた方法では、基板の側端面付近に、分割予定線を形成することができない。また、基板の側端面付近でなくとも、基板に形成した電極パターン等の存在により、改質領域を形成できない領域が存在する。
このため、基板を分割予定線に沿って分割した際に、分割予定線の端部付近、例えば、基板の側端面付近において不必要な割れが発生してしまうという問題がある。特に、基板に電極パターン等を形成していた場合には、この電極パターン等が損傷してしまう不都合がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、基板内部にレーザ光を集光することで改質領域からなる分割予定線を形成する際に、分割予定線の端部付近においても良好に基板の分割を可能とするスクライブライン形成方法、分割予定線付き基板を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るスクライブ形成方法、分割予定線付き基板では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、基板のスクライブ形成方法であって、基板の内部にレーザ光を集光すると共に前記基板と前記レーザ光を相対移動させて、前記基板内に改質領域からなる分割予定線を形成する工程と、前記分割予定線の端部周辺に前記レーザ光を集光して第二改質領域からなる分割補助部を形成する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、分割予定線に沿って発生した割れが、第二改質領域からなる分割補助部に伝播するので、分割予定線が形成されていない領域における不必要な割れ等の発生を防止することができる。
【０００６】
また、前記分割補助部を形成する工程が、前記基板の側端面付近に前記第二改質領域を形成する工程を含むものでは、分割予定線の形成が困難な基板の側端面付近であっても、この部分に分割補助部を形成することで、基板の側面付近における不必要な割れ等の発生を防止することができる。
また、前記分割補助部を形成する工程が、前記基板の厚み方向において、前記分割予定線とは異なる位置に前記第二改質領域を形成する工程を含むものでは、レーザ光の集光位置を基板の厚み方向に移動させることで、より基板の側端面付近に第二改質領域からなる分割補助部を形成することが可能となる。
また、前記分割補助部を形成する工程が、前記基板の厚み方向において、前記第二改質領域を前記分割予定線に重ねて形成する工程を含むものでは、分割予定線に沿って発生した割れが分割補助部に確実に伝播するようになって、分割予定線が形成されていない領域における不必要な割れ等の発生が防止される。
また、前記レーザ光として、超短パルスレーザ光を用いるものでは、基板の内部に良好に改質領域及び第二改質領域を形成することができる。
【０００７】
第２の発明は、内部に改質領域からなる分割予定線が形成された基板であって、前記分割予定線の端部周辺に、第二改質領域からなる分割補助部が配置されるようにした。
この発明によれば、分割予定線に沿って割れを発生させると、この割れが第二改質領域からなる分割補助部に伝播するので、分割予定線が形成されていない領域における不必要な割れ等の発生を防止することができる。
【０００８】
また、前記分割補助部が、前記基板の側端面付近に配置されるものでは、分割予定線の形成が困難な基板の側端面付近であっても、この部分に分割補助部を形成することで、基板の側面付近における不必要な割れ等の発生を防止することができる。
また、前記分割補助部が、前記基板の厚み方向において、前記分割予定線とは異なる位置に配置されるものでは、レーザ光の集光位置を基板の厚み方向に移動させることで、より基板の側端面付近に第二改質領域からなる分割補助部を配置することが可能となる。
また、前記分割補助部が、前記基板の厚み方向において、一部が前記分割予定線に重ねて配置されるものでは、分割予定線に沿って発生した割れが分割補助部に確実に伝播するようになって、分割予定線が形成されていない領域における不必要な割れ等の発生が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のスクライブ形成方法、分割予定線付き基板の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、スクライブ形成装置１０の概略構成を示す概念図である。
スクライブ形成装置１０は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源１１、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１１を制御するレーザ光源制御部１４、レーザ光Ｌを集光する集光用レンズ１２、集光用レンズ１２等をＺ軸方向に移動させるためのＺ軸駆動部１５、基板Ｐを載置する載置台１７、載置台１７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ１８、載置台１７をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ１９、Ｘ軸ステージ１８及びＹ軸ステージ１９を制御するステージ制御部２０等を備える。
【００１０】
レーザ光源１１、集光用レンズ１２等からなるレーザ投光部１３から射出されるレーザ光Ｌには、超短パルスレーザが用いられる。例えば、パルス幅３００ｆｓ、出力１７０ｍＷ、繰り返し率１ｋＨｚ、波長８００ｎｍ、倍率１００倍（ＮＡ０．８）のフェムト秒レーザが用いられる。
フェムト秒レーザのような超短パルスレーザは、出力が小さくても、パルス幅が非常に短いため、１パルス中の瞬間的な到達出力を大きくなる。
したがって、超短パルスレーザを集光照射すると，熱伝導が起こる前に瞬時にエネルギーが注入されるため、照射部位周辺が熱的・化学的損傷をほとんど受けない高精度・高品質な加工が実現できる。そして、多光子吸収という現象を利用して、通常であれば光が通り抜けてしまうガラスやダイヤモンド等の透明材料の内部への３次元加工が可能である。
【００１１】
Ｚ軸駆動部１５は、レーザ投光部１３をＺ軸方向に移動させることにより、レーザ光Ｌの焦点をＺ軸方向に移動させるものである。すなわち、Ｚ軸方向は基板Ｐの表面Ｐｓと直交する方向であり、また集光用レンズ１２等を介して基板Ｐに入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向でもある。したがって、Ｚ軸駆動部１５によりレーザ投光部１３をＺ軸方向に移動させることにより、基板Ｐの内部の任意位置にレーザ光Ｌの焦点を位置させることができる。
【００１２】
Ｘ軸ステージ１８、Ｙ軸ステージ１９は、基板ＰをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、基板Ｐ内に集光したレーザ光Ｌの焦点を基板Ｐ内でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。
【００１３】
基板Ｐとしては、石英やソーダガラス等からなる光透過性基板等が用いられる。光透過性基板を用いることで、基板Ｐの内部にレーザ光Ｌを良好に集光させることができる。
【００１４】
次に、本実施形態に係るスクライブ形成方法について説明する。
図２，図３は、スクライブ形成方法を示す図であって、図２は基板の断面図、図３は基板の平面図である。
【００１５】
まず、載置台１７上に基板Ｐを載置する。そして、Ｚ軸駆動部１５によりレーザ投光部１３をＺ軸方向に移動させて、基板Ｐの最下部にレーザ光Ｌの焦点が合うように位置決めする。
具体的には、基板Ｐの最下部、すなわち裏面Ｐｔに近接する位置にレーザ光Ｌの焦点位置を合わせる。なお、焦点位置は、基板Ｐの屈折率を予め求めておくことで推測される。
【００１６】
次いで、レーザ投光部１３からフェムト秒レーザを照射して、最下部に改質領域を形成する。これと同時に、図３に示すように、Ｘ軸ステージ１８及びＹ軸ステージ１９を駆動して、基板Ｐをレーザ投光部１３に対して移動させる。なお、Ｘ軸ステージ１８、Ｙ軸ステージ１９の走査速度としては、例えば、約２０ｍｍ／ｓである。
【００１７】
フェムト秒レーザを用いたスクライブ形成方法では、基板Ｐにレーザ光Ｌを透過させ、基板Ｐの内部に多光子吸収を発生させることで、微細なクラック等を有する改質領域を形成するものである。
すなわち、基板Ｐがレーザ光Ｌを吸収することにより基板Ｐを発熱・溶融させるのではない。このため、基板Ｐの焦点以外の部位、例えば表面Ｐｓではレーザ光Ｌがほとんど吸収されず、溶融等を発生することはない。 
【００１８】
このようにして、図２，図３（ｂ）に示すように、最下部にライン状の改質領域Ｓ１からなる分割予定線Ｓが基板Ｐを横断するように形成される。そして、このライン状の改質領域Ｓ１は、周辺領域に比べて脆弱な領域であるため、改質領域Ｓ１に沿って基板Ｐを複数に分割することが可能となる。
【００１９】
ところで、基板Ｐの内部に改質領域Ｓ１を形成する場合には、基板Ｐの側端部に改質領域Ｓ１を形成することは困難である。
図８に示すように、レーザ光Ｌの一部が基板Ｐ外に食み出してしまうからである。すなわち、基板Ｐ内にレーザ光Ｌを十分に集光させることができないため、基板Ｐの内部に改質領域が形成されづらい。または、形成されたとしても、改質密度が低く、分割予定線Ｓとして機能しないものである。
このため、従来は、図３（ｂ）に示すように、基板Ｐの側端部Ｔには改質領域Ｓ１を形成しない、つまり未加工領域としていた。 
そして、このような改質領域Ｓ１からなる分割予定線Ｓに沿って基板Ｐを分割すると、側端部Ｔ、すなわち未加工領域において不必要な割れが発生しまう場合が少なくなかった。例えば、分割予定線Ｓとは平行でない方向に割れが進行したり、複数の割れが発生して、基板Ｐの側端部Ｔが欠けたりする。
【００２０】
そこで、分割予定線Ｓの両端部の周辺に、分割予定線Ｓとは別個に形成した改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖを形成する。すなわち、分割予定線Ｓの両端部の周辺である側端部Ｔに改質領域Ｕを形成することで、分割予定線Ｓに発生した割れが改質領域Ｕに伝播するようになり、これにより、側端部Ｔにおける不必要な割れが発生を防止することが可能となる。
【００２１】
ところで、上述したように、側端部Ｔに改質領域Ｓ１を形成することは困難である。したがって、改質領域Ｓ１の形成方法と同一の方法では、側端部Ｔに改質領域Ｕを形成することはできない。
このため、改質領域Ｕの形成方法としては、基板Ｐの厚み方向（Ｚ軸方向）において、分割予定線Ｓとは異なる位置に改質領域Ｕを形成する。レーザ光Ｌの集光位置が＋Ｚ方向に移動すれば、集光位置をより側端面に近接させたとしてもレーザ光Ｌが基板Ｐからはみ出ないようになるからである。したがって、より側端面付近に改質領域Ｕを形成することが可能となる。
【００２２】
図４は、改質領域Ｕの形成方法を説明する模式図である。
改質領域Ｕを形成する方法としては、改質領域Ｓ１からなる分割予定線Ｓを形成した後、Ｚ軸駆動部１５を駆動して、レーザ光Ｌの集光位置を＋Ｚ軸方向に移動させる。また、Ｘ軸ステージ１８及びＹ軸ステージ１９を駆動して、レーザ光Ｌの集光位置を改質領域Ｓ１の端部周辺であって、側端面に近接した位置に移動させる。
そして、図４（ａ）に示すように、この位置においてレーザ投光部１３からレーザ光Ｌを照射することで、基板Ｐ内に改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖを形成する。
また、図４（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの集光位置を、Ｚ軸方向及びＸ，Ｙ軸方向に徐々に変化させて、複数の改質領域Ｕを形成してもよい。分割予定線Ｓの端部に近接しつつ（一部が重なってもよい）、基板Ｐの側端面にも近接する分割補助部Ｖを形成できるからである。
【００２３】
こうして、基板Ｐの側端部Ｔに改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖが形成される。これにより、基板Ｐを分割予定線Ｓに沿って分割した際には、発生した割れが改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖに確実に伝播するので、側端部Ｔにおける不必要な割れの発生が抑制される。
【００２４】
なお、基板Ｐの分割は、基板Ｐに比較的小さな力を加えること行われる。すなわち、分割予定線Ｓに沿って亀裂が発生、進行して、基板Ｐが分割（分断）される。
なお、基板Ｐに力を加える方法としては、例えば、分割予定線Ｓに沿って基板Ｐに曲げ応力やせん断応力を加えたり、基板Ｐに温度差を与えて熱応力を発生させたりする。
【００２５】
改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖの形成方法として、側端部Ｔにのみ形成する場合について説明したが、これに限らない。
例えば、図５に示すように、分割予定線Ｓの上部（＋Ｚ軸方向）に、一部が重なるように改質領域Ｕを形成してもよい。これにより、分割予定線Ｓに割れが発生すると、その割れは分割補助部Ｖに直接伝播する。このため、不必要な割れが発生が更に防止される。
【００２６】
改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖの形成方法として、レーザ投光部１３を＋Ｚ軸方向に移動させる場合について説明したが、これに限らない。
例えば、図６に示すように、基板Ｐの側端面方向からレーザ光Ｌを照射して、基板Ｐ内に集光させて、改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖを形成してもよい。この場合、分割補助部Ｖは、分割予定線Ｓと同じＺ軸方向の位置に形成することができる。
【００２７】
また、不必要な割れが発生する部位として、側端部Ｔを例にして説明したが、これに限らない。
例えば、分割予定線Ｓを連続した直線状に形成できない場合も同様である。例えば、図７に示すように、破線状の分割予定線Ｓを形成した後に、未加工領域に複数の改質領域Ｕからなる分割補助部Ｖを形成する。これにより、破線状の分割予定線Ｓであっても、確実に分割予定線Ｓに沿って割れを進行させて、基板Ｐを良好に分割することが可能となる。
【００２８】
上述した実施形態においては、説明を分かりやすくするために、ライン（直線）状の分割予定線Ｓを１本だけ形成する場合について説明したが、これに限らない。複数の分割予定線を平行に形成する場合であってもよい。また、曲線状や格子状の分割予定線を形成してもよい。
【００２９】
基板ＰをＸ軸ステージ及びＹ軸ステージによりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、またレーザ投光部１３をＺ軸駆動部によりＺ軸方向に移動させる場合について説明したが、これに限らない。
レーザ投光部１３を固定して、基板ＰをＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させてもよい。逆に、基板Ｐを固定して、レーザ投光部１３をＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させてもよい。
【００３０】
また、基板Ｐとしては、液晶装置や有機ＥＬ装置等のディスプレイ等が挙げられる。主に、基板Ｐの裏面Ｐｔに、電子デバイスや配線パターン等が形成されたＴＦＴ基板である。そして、このような基板Ｐに分割予定線Ｓを形成した場合には、分割予定線Ｓ以外の部分での割れが殆どなくなるので、基板Ｐの分割に伴う電子デバイスや配線パターンの損傷が防止される。
また、基板Ｐとしては、ＴＦＴ基板等に限らず、内部にマイクロレンズを形成した透明基板であってもよい。
【００３１】
また、基板がガラス基板等の光透過性基板の場合について説明したが、レーザ光Ｌが透過するものであれば、半透明又は不透明な材料からなる基板であってもよい。この場合には、改質領域が、微細なクラック等から形成される場合の他、熔融或いは結晶構造の変化により形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態のスクライブ形成装置の概略構成を示す概念図である。
【図２】本実施形態のスクライブ形成方法を示す断面図である。
【図３】本実施形態のスクライブ形成方法を示す平面図である。
【図４】分割補助部の形成方法の概略説明図である。
【図５】分割補助部の他の形成方法の概略説明図である。
【図６】分割補助部の他の形成方法の概略説明図である。
【図７】分割補助部の他の形成方法の概略説明図である。
【図８】従来のスクライブ形成方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…スクライブ形成装置、  １１…レーザ光源、  １３…レーザ投光部、
Ｌ…レーザ光、  Ｐ…基板、  Ｓ…分割予定線、  Ｓ１…改質領域（他の領域）、
Ｔ…側端部（未加工領域）、  Ｕ…改質領域（第二改質領域）、  Ｖ…分割補助部
【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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