(57)【要約】【課題】レーザ光照射時の加工条件を高精度に制御できるようにする。【解決手段】脆性基板１０の表面に冷媒樹脂１２を予め塗布し、冷媒樹脂１２を含む脆性基板１０表面にレーザ光２２を照射することによって脆性基板１０に所定の割断又は切断加工を施す。冷媒樹脂１２を含む脆性基板１０表面にレーザ光２２が照射されると、それによって脆性基板１０及び冷媒樹脂１２の温度が上昇するが冷媒樹脂１２が気化点（沸点あるいは昇華点）に達すると、脆性基板１０表面の冷媒樹脂１２が急速に気化し、その気化熱によって加工個所のみが選択的に急冷され、そこに局所的熱応力が発生し、脆性基板１０の割断又は切断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性基板の表面に冷媒樹脂を予め塗布し、前記冷媒樹脂を含む前記脆性基板表面にレーザ光を照射することによって前記脆性基板に所定の加工を施すことを特徴とする脆性基板加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の脆性基板加工方法において、脆性基板の表面に冷媒樹脂をインクジェットヘッドユニットから印刷塗布することを特徴とする脆性基板加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂の気化熱量に基づいた量の前記冷媒樹脂を塗布することを特徴とする脆性基板加工方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂を曲線状に塗布し、前記脆性基板を前記曲線状に加工することを特徴とする脆性基板加工方法。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂を加熱によって全て気化し、残渣が残らないようにレーザ光を照射することを特徴とする脆性基板加工方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂を間欠的に塗布することによって、レーザ光による断続加工を行うようにしたことを特徴とする脆性基板加工方法。
【請求項７】
脆性基板の表面に冷媒樹脂の塗布パターンを形成する冷媒樹脂パターン形成手段と、
前記塗布パターンを含む前記脆性基板表面にレーザ光を照射することによって前記脆性基板に所定の加工を施すレーザ照射手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段は、相対的に移動する脆性基板に対して冷媒樹脂を吐出することによって前記脆性基板表面に所定の塗布パターンを形成するインクジェットヘッドユニット手段から構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段は前記冷媒樹脂の気化熱量に基づいた量の前記冷媒樹脂を塗布することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
請求項７、８又は９に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段は前記冷媒樹脂を曲線状に塗布し、前記脆性基板を前記曲線状に加工することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項７、８、９又は１０に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ照射手段は前記冷媒樹脂を加熱によって全て気化し、残渣が残らないようにレーザ光を照射することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１２】
請求項７、８、９、１０又は１１に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段は前記冷媒樹脂を間欠的に塗布し、前記レーザ照射手段はレーザ光を断続照射して加工を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１３】
請求項１から６までのいずれか１に記載の脆性基板加工方法又は請求項７から１２までのいずれか１に記載のレーザ加工装置を用いて、ディスプレイを製造することを特徴とするディスプレイ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）用パネルのガラス基板や半導体基板などの脆性基板をレーザ光で加工する脆性基板加工方法及びレーザ加工装置に係り、特に厚さ１００［μｍ］以下の脆性基板を高精度に割断加工することのできる脆性基板加工方法及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置及びタッチパネル用カバーガラスなどのガラス基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル等の製造は、ベースとなる脆性基板であるガラス基板を規定サイズに切断することによって行われる。このような脆性基板であるガラス基板や半導体基板の切断加工又は割断加工をレーザ光照射によって行うものとして、特許文献１，２に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５５３４６号公報
【特許文献２】特表２０１１−５０２９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に記載の脆性基板加工装置は、レーザ光を長円に成形してガラス基板上に照射すると共にその長円長手方向に沿って移動制御している。このレーザ光の通過によってガラス基板表面は局所的に高温となる。次に、ガラス基板にドライアイスや水などの冷媒を吹き付け、高温表面を冷却する。これによって生じる局所的な熱応力によって、脆性基板加工装置は連続したクラックを発生させてガラス基板を切断（割断）加工している。この冷却工程においては、冷媒を拡散して吹き付ける方式であるため、冷却熱量や冷却位置などの加工条件を高精度に制御する必要があった。これらを高精度に制御することは非常に困難であり、制御不十分によって加工精度が低下するという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レーザ光照射時の加工条件を高精度に制御することのできる脆性基板加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る脆性基板加工方法の第１の特徴は、脆性基板の表面に冷媒樹脂を予め塗布し、前記冷媒樹脂を含む前記脆性基板表面にレーザ光を照射することによって前記脆性基板に所定の加工を施すことにある。冷媒樹脂を含む脆性基板表面にレーザ光が照射されると、それによって脆性基板及び冷媒樹脂の温度が上昇するが冷媒樹脂が気化点（沸点あるいは昇華点）に達すると、脆性基板表面の冷媒樹脂が急速に気化し、その気化熱によって加工個所のみが選択的に急冷され、パルスレーザにより、照射部を中心とする長円部周囲と冷却部との温度差は大きく、そこに局所的熱応力が発生し、脆性基板の割断又は切断加工を行うことができる。
【０００７】
本発明に係る脆性基板加工方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の脆性基板加工方法において、脆性基板の表面に冷媒樹脂をインクジェットヘッドユニットから印刷塗布することにある。これは、冷媒樹脂の塗布をインクジェットヘッドユニットを用いた印刷技術で行うことにより、冷媒樹脂の塗布量と塗布位置を共に高精度に制御できるようにしたものである。これによって、割断又は切断の位置と熱応力の管理された精密加工が可能となる。
【０００８】
本発明に係る脆性基板加工方法の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂の気化熱量に基づいた量の前記冷媒樹脂を塗布することにある。これは、レーザ光の波長による吸収特性を考慮し、冷媒樹脂の気化熱量に基づいて塗布する冷媒樹脂の量、及びレーザにより与える照射部位の温度上昇領域と冷却領域を制御し、割断又は切断位置と熱応力を適宜管理し精密な加工を行うようにしたものである。
【０００９】
本発明に係る脆性基板加工方法の第４の特徴は、前記第１、第２又は第３の特徴に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂を曲線状に塗布し、前記脆性基板を前記曲線状に加工することにある。これは、冷媒樹脂を曲線上に塗布し、それに沿ってレーザ光を照射することによって、自由な曲線に沿って脆性基板を割断又は切断加工できるようにしたものである。
【００１０】
本発明に係る脆性基板加工方法の第５の特徴は、前記第１、第２、第３又は第４の特徴に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂を加熱によって全て気化し、残渣が残らないようにレーザ光を照射することにある。これは、脆性基板表面に塗布された冷媒樹脂を全て気化させることによって冷媒樹脂の除去工程を省略可能としたものである。
【００１１】
本発明に係る脆性基板加工方法の第６の特徴は、前記第１、第２、第３、第４又は第５の特徴に記載の脆性基板加工方法において、前記冷媒樹脂を間欠的に塗布することによって、レーザ光による断続加工を行うようにしたことにある。これは、冷媒樹脂を間欠的に塗布し、塗布された冷媒樹脂をレーザ光で断続加工行うことによって、脆性基板を効率的に割断又は切断することができるようにしたものである。
【００１２】
本発明に係るレーザ加工装置の第１の特徴は、脆性基板の表面に冷媒樹脂の塗布パターンを形成する冷媒樹脂パターン形成手段と、前記塗布パターンを含む前記脆性基板表面にレーザ光を照射することによって前記脆性基板に所定の加工を施すレーザ照射手段とを備えたことにある。これは、前記脆性基板加工方法の第１の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。
【００１３】
本発明に係るレーザ加工装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段が相対的に移動する脆性基板に対して冷媒樹脂を吐出することによって前記脆性基板表面に所定の塗布パターンを形成するインクジェットヘッドユニット手段から構成されていることにある。これは、前記脆性基板加工方法の第２の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。
【００１４】
本発明に係るレーザ加工装置の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段が前記冷媒樹脂の気化熱量に基づいた量の前記冷媒樹脂を塗布することにある。これは、前記脆性基板加工方法の第３の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。
【００１５】
本発明に係るレーザ加工装置の第４の特徴は、前記第１、第２又は第３の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段が前記冷媒樹脂を曲線状に塗布し、前記脆性基板を前記曲線状に加工することにある。これは、前記脆性基板加工方法の第４の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。
【００１６】
本発明に係るレーザ加工装置の第５の特徴は、前記第１、第２、第３又は第４の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ照射手段が前記冷媒樹脂を加熱によって全て気化し、残渣が残らないようにレーザ光を照射することにある。これは、前記脆性基板加工方法の第５の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。
【００１７】
本発明に係るレーザ加工装置の第６の特徴は、前記第１、第２、第３、第４又は第５の特徴に記載のレーザ加工装置において、前記冷媒樹脂パターン形成手段が前記冷媒樹脂を間欠的に塗布し、前記レーザ照射手段はレーザ光を断続照射して加工を行うことにある。これは、前記脆性基板加工方法の第６の特徴に対応したレーザ加工装置の発明である。
【００１８】
本発明に係るディスプレイ製造方法の特徴は、前記第１から第６までの特徴のいずれか１に記載の脆性基板加工方法又は前記第１から第６までの特徴のいずれか１に記載のレーザ加工装置を用いて、ディスプレイを製造することにある。これは、前記脆性基板加工方法又は前記レーザ加工装置を用いたディスプレイ製造方法の発明である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レーザ照射によって生じる脆性基板内の熱拡散による基板の変形を防止すると共にパルスレーザによる熱エネルギーと冷却の効果により応力の加わる範囲を制御することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】この実施の形態に係るレーザ加工装置のガラス割断の原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図である。図２は、この実施の形態に係るレーザ加工装置のガラス割断の原理を説明するための図である。このレーザ加工装置は、液晶ディスプレイ製造装置用の脆性基板となるガラス基板にレーザ光加工処理にて割断加工を行なうものである。
【００２２】
この実施の形態に係るレーザ加工装置は、図示していないステージ上のガラス基板１０の表面に冷媒樹脂を塗布するインクジェットヘッドユニット３０と、ガラス基板１０表面に塗布された冷媒樹脂パターンにレーザ光を照射するレーザ光照射手段２０とから構成される。なお、ガラス基板１０、インクジェットヘッドユニット３０、レーザ光照射手段２０は、それぞれ図示していない機構によってＸ方向、Ｙ方向、θ方向に相対的に移動可能に構成されている。インクジェットヘッドによる塗布パターンをレーザがなぞるように移動する。図１では、インクジェットヘッドユニット３０及びレーザ光照射手段２０が共にガラス基板１０の表面をＸ方向に向かって走査移動する場合を示している。インクジェットヘッドユニット３０は、ガラス基板１０の表面に冷媒樹脂を吐出し、直線状に塗布する。レーザ光照射手段２０は、ガラス基板１０の吸収率を考慮して１０６４０［ｎｍ］の波長を有する炭酸ガスレーザ光を、ガラス基板１０の表面に形成された直線状の冷媒樹脂パターンを覆うようにガラス基板１０の表面に出射する。
【００２３】
インクジェットヘッドユニット３０は、ガラス基板１０の表面に冷媒樹脂を吐出塗布するものである。図２（Ａ）には、インクジェットヘッドユニット３０からガラス基板１０の表面に吐出された冷媒樹脂１２の状態が示されている。図２では、塗布された冷媒樹脂１２を模式的に長方形状として示しているが、実際はインクジェットヘッドユニット３０からの吐出状態によって半円状、楕円状、角丸長方形状をしている。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の状態におけるガラス基板１０の表面温度分布を示す。図２（Ｂ）に示すように、冷媒樹脂１２が塗布された状態ではガラス基板１０及び冷媒樹脂１２の表面温度分布にそれほど変化は見られない。
【００２４】
図２（Ｃ）には、塗布された冷媒樹脂１２を含むガラス基板１０の表面にレーザ光照射手段２０からレーザ光の照射中の状態が示されている。図２（Ｃ）に示すように、レーザ光２２は冷媒樹脂１２を含むようにその周囲のガラス基板１０の表面にも照射される。図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）に示す状態でレーザ光２２が照射され続けた場合のガラス基板１０及び冷媒樹脂１２の表面温度分布を示す。図２（Ｃ）に示すように、冷媒樹脂１２及びガラス基板１０の中でレーザ光２２の照射された個所の表面温度が急激に上昇している。なお、レーザ光２２は、加工幅やエネルギーに応じて集光してもよい。
【００２５】
図２（Ｅ）には、急激に表面温度の上昇したガラス基板１０及び冷媒樹脂１２において、冷媒樹脂１２の表面温度が沸点（又は気化点）に達し、その一部が気化した状態が示されている。図２（Ｆ）は、図２（Ｅ）の状態におけるガラス基板１０及び冷媒樹脂１２の表面温度分布を示す。図２（Ｅ）に示すように、冷媒樹脂１２の一部は気化することによってその体積が徐々に減少する。これに伴って周囲から気化熱が奪われるので、冷媒樹脂１２自体の表面温度、及びこの冷媒樹脂１２に接している部分のガラス基板１０の表面温度が急激に低下する。これによって、表面から内部にかけて歪が生じ、応力によりクラックが連続的に成長し（図２（Ｈ）参照）、ガラス基板１０には図２（Ｇ）に示すように割断が発生する。冷媒樹脂１２の塗布されたパターンに沿ってレーザ光２２が照射されることによって、冷媒樹脂１２の塗布パターンに従ってガラス基板１０を割断することができる。
【００２６】
ガラス基板１０の融点は約７００〜８００［℃］なので、冷媒樹脂の気化点すなわち沸点としては約２００〜３００［℃］程度が好適である。このような冷媒樹脂の例としては、以下に示すようなものを他の物質と適宜組み合わせて使用することによって、レーザ光の吸収量によりインクとしての沸点、気化安定性等を適宜調整することができる。
【００２７】
無水フタル酸  ２８７［℃］
スチレン  １４５［℃］
メチルフェニルケトン  ２０１［℃］
安息香酸メチル  １９９［℃］
キシレン類  １４４［℃］
エチルフェノール類  ２１８［℃］
Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン  １９３［℃］
１，１−ジメチルシクロヘキサン  １１９［℃］
エチルシクロヘキサン  １３１［℃］
１−メチル−４−イソプロピルシクロヘキサン  １７０［℃］
１−デセン  １７０［℃］
デカン  １７４［℃］
メチルノナン類  １６７［℃］
３，３，５−トリメチルヘプタン  １５５［℃］
テトラメチルヘキサン類  １６０［℃］
メチルナフタレン類  ２４４［℃］
安息香酸ブチル  ２５０［℃］
ヘキシルシクロペンタン  ２０３［℃］
１−ウンデセン  １９２［℃］
１−ドデセン  ２１３［℃］
ドデカン  ２１６［℃］
ジヘキシルエーテル  ２２６［℃］
ドデカノール  ２６０［℃］
トリブチルアミン  ２１３［℃］
１−トリデセン  ２３２［℃］
トリデカン  ２３５［℃］
アントラセン  ３４１［℃］
フェナントレン  ３３９［℃］
ノニルシクロペンタン  ２６２［℃］
１−テトラデセン  ２５１［℃］
テトラデカン  ２５３［℃］
デシルシクロペンタン  ２７９［℃］
１−ペンタデセン  ２６８［℃］
ペンタデカン  ２７０［℃］
フタル酸ジブチル  ３３５［℃］
デシルシクロヘキサン  ２９７［℃］
１−ヘキサデセン  ２８５［℃］
ヘキサデカン  ２８６［℃］
ドデシルシクロペンタン  ３１１［℃］
ヘプタデカノール  ３２４［℃］
ヘプタデカン  ３０２［℃］
テルフェニール類  ３３１［℃］
トリデシルシクロペンタン  ３２５［℃］
オクタデカン  ３１６［℃］
オクタデカノール  ３３４［℃］
テトラデシルシクロペンタン  ３２６［℃］
ノナデカン  ３３０［℃］
ペンタデシルシクロペンタン  ３５２［℃］
ベンゾニトリル  １９１［℃］
ベンズアルデヒド  １７８［℃］
安息香酸  ２５０［℃］
クレゾール  １９１［℃］
ジメチルピリジン類  １６０［℃］
メチルフェニルアミン  １９６［℃］
トルイジン類  １９９［℃］
プロピルシクロペンタン  １３１［℃］
オクテン類  １２１［℃］
ブチルベンゼン類  １８３［℃］
１−メチル−２−イソプロピルベンゼン類  １７８［℃］
１，４−ジエチルベンゼン  １８３［℃］
１，２，４，５−テトラメチルベンゼン  １９６［℃］
ブチルアニリン  ２４０［℃］
デカリン類  １９５［℃］
ブチルシクロヘキサン類  １８１［℃］
【００２８】
この実施の形態においては、冷媒樹脂の気化熱量に基づいた量の冷媒樹脂を塗布することが好ましい。冷媒樹脂の気化熱量に基づいて塗布する冷媒樹脂の量を制御し、割断又は切断位置と熱応力を適宜管理し精密な加工を行うことができる。そこで、この実施の形態では、インクジェットヘッドユニットを用いている。インクジェットヘッドユニットは印刷技術によって冷媒樹脂の塗布量及び塗布位置を高精度に制御できるからである。
【００２９】
この実施の形態では、冷媒樹脂を直線的に塗布する場合について説明したが、冷媒樹脂を曲線状に塗布し、塗布された曲線状の冷媒樹脂をレーザ光で加熱することによって脆性基板を直線的以外の自由な曲線状に加工することができる。従来は、レーザ光を長円に成形し、その長円長手方向に沿って移動制御していたため、曲線状に加工するのは困難であったが、この実施の形態では、レーザ光の形状は円形でいいので、冷媒樹脂を曲線状に塗布することによって自由曲線に沿った加工が可能である。また、インク塗布量及び幅とレーザ集光幅を適正なエネルギーとすることにより幅数１０μｍ以下の微細割断が可能である。
【００３０】
また、冷媒樹脂を間欠的に塗布することによって、レーザ光による断続加工を行うようにすることも可能である。冷媒樹脂を間欠的に塗布し、塗布された冷媒樹脂をレーザ光で断続加工行うことによって、脆性基板を効率的に割断又は切断することができる。また、このパターンによりさらに別の工程を加えるなど、後工程に合わせた切断が可能である。
さらに、冷媒樹脂の塗布パターンを種々の形状とすることによって所望の形状に脆性基板を加工することができるようになる。冷媒樹脂を加熱して気化させる場合には、冷媒樹脂が全て気化し、脆性基板上に残渣が残らないようにすることが好ましい。脆性基板表面に塗布された冷媒樹脂を全て気化させることによって冷媒樹脂の除去工程を省略することができる。
【００３１】
割断の幅、厚みによって塗布する冷媒樹脂の量などを種々変化させることが好ましい。例えば、脆性基板の板厚が約０．１［ｍｍ］の場合は沸点が約２００［℃］程度の冷媒樹脂を用い、これ以上の厚みの脆性基板に対しては沸点約３００［℃］程度の冷媒樹脂を用いることが好ましい。
【００３２】
冷媒樹脂をレーザ光で加熱する場合には、レーザ光の幅よりも冷媒樹脂の幅を小さくすることが好ましい。脆性基板上に塗布される冷媒樹脂は液体状態のままレーザ光で加熱してもよいし、塗布された冷媒樹脂が固体化した後にレーザ光で加熱してもよい。冷媒樹脂は、レーザ光吸収率、気化温度、気化熱量を適宜考慮したものを用いることが好ましい。
【００３３】
上述の実施の形態では、液晶ディスプレイ製造装置を例に説明したが、本発明はＥＬパネル製造装置、ＥＬパネル修正装置、ＦＰＤ修正装置などのレーザ加工を行なう装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…ガラス基板、
１２…冷媒樹脂、
２０…レーザ光照射手段、
２２…レーザ光、
３０…インクジェットヘッドユニット
【図１】
2013144620.tif 000003
【図２】
2013144620.tif 000004