(57)【要約】【課題】積層基板を構成する脆性材料基板及び樹脂層を同時に、しかも高い品質で加工できるようにする。【解決手段】この加工方法は、第１工程及び第２工程を含んでいる。第１工程は、ガラス基板１１と、ガラス基板１１の表面に形成された樹脂層１２と、からなる積層基板Ｇを準備する。第２工程は、所定の波長のレーザ光を、ガラス基板１１に集光するようにして積層基板Ｇに照射し、樹脂層１２のレーザ光照射部分を改質して脆性破壊強度を周囲のそれよりも低下させると同時にガラス基板１１に亀裂を生じさせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料基板と、前記脆性材料基板の表面に形成された樹脂層と、からなる積層基板を準備する第１工程と、
所定の波長のレーザ光を、前記脆性材料基板に集光するようにして前記積層基板に照射し、前記樹脂層のレーザ光照射部分を改質して脆性破壊強度を周囲のそれよりも低下させると同時に前記脆性材料基板に亀裂を生じさせる第２工程と、
を含む積層基板の加工方法。
【請求項２】
前記第２工程では、前記樹脂層のレーザ光照射部分の体積を膨張又は変色させて改質を行う、請求項１に記載の積層基板の加工方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記樹脂層のレーザ光照射部分に亀裂を生じさせて改質を行う、請求項１に記載の積層基板の加工方法。
【請求項４】
前記第２工程では、波長が５１５〜１０８０ｎｍのレーザ光を照射する、請求項１から３のいずれかに記載の積層基板の加工方法。
【請求項５】
前記第２工程では、パルス幅が５０ｐｓｅｃ〜１５ｎｓｅｃのパルスレーザ光を照射する、請求項１から４のいずれかに記載の積層基板の加工方法。
【請求項６】
前記第２工程では、集光レンズのＮＡが０．１７ｐｓｅｃ〜０．７ｎｓｅｃのパルスレーザ光を照射する、請求項１から５のいずれかに記載の積層基板の加工方法。
【請求項７】
前記積層基板には分断予定ラインが設定されており、
前記第２工程では、前記分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射し、
前記脆性材料基板及び前記樹脂層を、分断予定ラインに沿って分断する第３工程をさらに含む、
請求項１から６のいずれかに記載の積層基板の加工方法。
【請求項８】
脆性材料基板の表面に樹脂層が積層された積層基板を加工するための装置であって、
前記積層基板を支持する支持手段と、
所定の波長のレーザ光を、前記脆性材料基板に集光するようにして前記積層基板に照射し、前記樹脂層のレーザ光照射部分を改質して脆性破壊強度を周囲のそれよりも低下させるとともに前記脆性材料基板に亀裂を生じさせるレーザ光照射手段と、
を備えたレーザ光による積層基板の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層基板の加工方法、特に、脆性材料基板の表面に樹脂層が積層された積層基板を加工するための方法に関する。また、本発明は、レーザ光による積層基板の加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池や液晶表示装置等においては、ガラス基板上に保護膜としての樹脂層が設けられる場合がある。そして、このような基板は、１枚の大型のマザー基板から複数の単位基板に分断される。
【０００３】
このような積層基板の分断方法が特許文献１に示されている。この特許文献１の方法では、ガラス基板表面に形成された保護用の樹脂層に対して、分断予定ラインに沿ってレーザ光が照射される。このレーザ光の照射によって樹脂層の一部が除去され、ガラス基板の一部が露出される。また、ガラス基板には加工前に初期亀裂が形成されており、その後、ガラス基板にレーザ光を照射し、ウォータジェットにより冷却することによって亀裂を進展させ、分断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平１０−５０６０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、ガラス基板表面に形成された樹脂層の一部がレーザ光の照射によって蒸発し、除去される。このとき、除去された樹脂が飛散し、基板上に異物として付着したり、また、樹脂層の表面が酸化して、後工程でスクライブ加工ができないといった問題が生じる場合がある。さらに、加工部周辺に変色部分が発生して加工幅が大きくなったり、高出力のレーザが必要になる等の問題もある。また、特許文献１の方法では、レーザ光による加工前に、ガラス基板に初期亀裂を形成する必要がある。
【０００６】
本発明の課題は、積層基板を構成する脆性材料基板及び樹脂層を同時に、しかも高い品質で加工できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る積層基板の加工方法は、以下の工程を含んでいる。
第１工程：脆性材料基板と、脆性材料基板の表面に形成された樹脂層と、からなる積層基板を準備する。
第２工程：所定の波長のレーザ光を、脆性材料基板に集光するようにして積層基板に照射し、樹脂層のレーザ光照射部分を改質して脆性破壊強度を周囲のそれよりも低下させると同時に脆性材料基板に亀裂を生じさせる。
【０００８】
この方法では、脆性材料基板の表面に樹脂層が形成された積層基板に対して、所定の波長のレーザ光が照射される。このレーザ光の照射によって、レーザ光の照射された樹脂層及び脆性材料基板が同時に加工される。特に、樹脂層のレーザ光が照射された部分は、樹脂層が除去されることなく改質される。この改質によって、樹脂層のレーザ光照射部分の脆性破壊強度が、周囲の部分に比較して低くなる。このため、高い品質で、かつ短い加工時間で積層基板を加工することができる。 
【０００９】
このような方法では、レーザ光を、例えば積層基板の分断予定ラインに沿って照射することによって、分断予定ラインの樹脂層を除去することなく、後の分断工程によって樹脂層及び脆性材料基板を分断することができる。したがって、樹脂層の飛散による加工品質の低下を抑え、かつ低い出力のレーザ光で加工を行うことができる。
【００１０】
本発明の別の側面に係る積層基板の加工方法は、第２工程では、レーザ光照射部分の体積を膨張又は変色させて改質を行う。
【００１１】
本発明のさらに別の側面に係る積層基板の加工方法は、第２工程では、レーザ光照射部分に亀裂を生じさせて改質を行う。
【００１２】
本発明のさらに別の側面に係る積層基板の加工方法は、第１工程では、波長が５１５〜１０８０ｎｍのレーザ光を照射する。
【００１３】
本発明のさらに別の側面に係る積層基板の加工方法は、第１工程では、パルス幅が５０ｐｓｅｃ〜１５ｎｓｅｃのパルスレーザ光を照射する。
【００１４】
本発明のさらに別の側面に係る積層基板の加工方法は、第２工程では、集光レンズのＮＡが０．１７ｐｓｅｃ〜０．７ｎｓｅｃのパルスレーザ光を照射する。
【００１５】
本発明のさらに別の側面に係る積層基板の加工方法は、積層基板には分断予定ラインが設定されている。そして、第２工程では、樹脂層の分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射し、脆性材料基板及び樹脂層を、分断予定ラインに沿って分断する第３工程をさらに含む。
【００１６】
本発明のさらに別の側面に係る積層基板の加工方法は、積層基板には分断予定ラインが設定されている。そして、第２工程では、分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射し、脆性材料基板及び樹脂層を、分断予定ラインに沿って分断する第３工程をさらに含む。
【００１７】
本発明の一側面に係るレーザ光による積層基板の加工装置は、脆性材料基板の表面に樹脂層が積層された積層基板を加工するための装置であって、支持手段と、レーザ光照射手段と、を備えている。支持手段は積層基板を支持する。レーザ光照射手段は、所定の波長のレーザ光を、脆性材料基板に集光するようにして積層基板に照射し、樹脂層のレーザ光照射部分を改質して脆性破壊強度を周囲のそれよりも低下させるとともに脆性材料基板に亀裂を生じさせる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明では、積層基板を構成する脆性材料基板及び樹脂層を、同時に高い加工品質で加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】加工対象としての積層基板の断面部分図。
【図２】加工方法の第２工程を説明するための積層基板の断面図。
【図３】本発明の一実施形態による加工装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［加工対象］
図１は、本発明の一実施形態による方法によって分断される積層基板の断面を示している。この積層基板Ｇは、例えば強化ガラス等のガラス基板１１の表面に、保護層としてのポリエステルフィルム（以下、単に「樹脂層」と記す）１２を積層して形成されている。また、ここでは、積層基板Ｇは１枚の大型のマザー基板であり、このマザー基板には、例えばＸ，Ｙ方向に分断予定ラインが設定されている。そして、この分断予定ラインに沿ってマザー基板が複数の単位基板に分断される。
【００２１】
なお、図１は模式図であって、ガラス基板１１及び樹脂層１２の厚み等は模式化して示している。また、図における一点鎖線ｄは、分断予定ラインが設定された位置を示している。
【００２２】
［加工（分断）方法］
積層基板Ｇを分断する場合は、まず、分断予定ラインｄに沿って、樹脂層１２が形成された側からレーザ光を照射する。以下、樹脂層１２を改質する場合の例を説明する。
【００２３】
この場合は、照射するレーザ光の条件としては、図２に示すように、樹脂層１２において、レーザ光Ｌが照射された領域Ｒが改質されると同時に、ガラス基板１１の内部に又は表面から内部にかけて亀裂Ｃが生じる程度のレーザ光とする。
【００２４】
ここで、「改質」とは、樹脂層１２のレーザ光が照射された領域Ｒが、以下のような物理的変化を起こし、周囲の部分に比較して脆性破壊強度がより低下することを意味する。
・レーザ光が照射された部分の体積が膨張する
・レーザ光が照射された部分が変色する
・レーザ光が照射された部分に亀裂が発生する
【００２５】
以上のような改質によって、レーザ光が照射された部分は、他の部分に比較してもろくなる。
【００２６】
以上のようにして、改質領域Ｒ及び亀裂Ｃが形成された積層基板Ｇに対して、分断予定ラインの両側を押圧する。これにより、ガラス基板１１及び樹脂層１２を、同時に分断することができる。
【００２７】
［実施例１］
以上のような加工を行う場合には、照射するレーザ光として、以下のような仕様のレーザ光を用いるのが好ましい。
波長：５３２ｎｍ
レーザ出力：１．０Ｗ
走査速度：５００ｍｍ／ｓ
集光径：φ５μｍ
パルス幅：０．５ｎｓｅｃ
なお、レーザ光の仕様としては、以上の実施例１の仕様以外に、以下の条件によって加工してもよい。
波長：５１５〜１０８０ｎｍ
パルス幅：５０ｐｓｅｃ〜１５ｎｓｅｃ
集光レンズのＮＡ：０．１７ｐｓｅｃ〜０．７ｎｓｅｃ
【００２８】
［加工装置］
図４に、以上のような加工方法を実施するための加工装置の概略構成を示している。この加工装置２５は、レーザ光線発振器２６ａやレーザ制御部２６ｂを含むレーザ光線発振ユニット２６と、レーザ光を所定の方向に導くための複数のミラーを含む伝送光学系２７と、伝送光学系２７からのレーザ光を集光させるための集光レンズ２８と、を有している。レーザ光線発振ユニット２６からは、ビーム強度等の照射条件が制御されたパルスレーザ光が出射される。レーザ光線発振ユニット２６、伝送光学系２７、及び集光レンズ２８により、積層基板にレーザ光を照射するレーザ光照射手段が構成されている。
【００２９】
例えば、レーザ光線発振器２６ａとして、発振するレーザ光の周波数やパルス幅の切り替え機構を有する発振器を使用することによって、積層基板の樹脂層の吸収率を変更することができる。レーザ光の波長は、樹脂層で吸収される波長であれば特に限定されないが、例えば、１０３０〜１０８０ｎｍ（基本波）、基本波の２倍波、６００〜９８０ｎｍの波長を有するレーザ光が使用できる。
【００３０】
積層基板Ｇはテーブル２９に載置されている。テーブル２９は、駆動制御部３０によって駆動制御され、水平面内で移動が可能である。すなわち、テーブル２９に載置された積層基板Ｇと、集光レンズ２８から照射されるレーザ光線と、は水平面内で相対移動が可能である。また、レーザ光と積層基板Ｇが載置されるテーブル２９とは、相対的に上下方向に移動が可能である。レーザ制御部２６ｂ及び駆動制御部３０は、加工制御部２１によって制御されるようになっている。
【００３１】
なお、加工制御部３１は、マイクロコンピュータで構成されており、レーザ制御部２６ｂ及び駆動制御部３０を制御して、前述のような加工を実行する。
【００３２】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００３３】
（ａ）前記実施形態では、ガラス基板の表面に樹脂層が形成された積層基板を例にとって説明したが、脆性材料基板の表面に樹脂層が形成された積層基板であれば、本発明を同様に適用することができる。具体的には、脆性材料基板の材質を、シリコン、アルミナセラミック、ＬＴＣＣ、窒化アルミニウム、窒化シリコンとし、樹脂層の材質を、シリコーン、エポキシ、ソルダーレジストとすることができる。また、樹脂層は、複数の樹脂層が積層された多層膜であってもよい。なお、使用するレーザの波長は、脆性材料基板及び樹脂層の材質に応じて、上述した波長の範囲に限らず、適宜選定することとしてもよい。
【００３４】
（ｂ）また、前記実施形態では、積層基板の樹脂層が形成された側から樹脂層にレーザ光を照射することとしたが、脆性材料基板を透過し樹脂層で吸収されるレーザ照射条件であれば、脆性材料基板側から樹脂層にレーザ光を照射することとしてもよい。
【００３５】
（ｃ）前記実施形態では、積層基板を分断する際に本発明を適用したが、他の加工にも本発明を同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１  ガラス基板
１２  ポリエステルフィルム（樹脂層）
Ｇ  積層基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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