(57)【要約】【課題】基板分割断面精度を向上することが可能な基板分割方法を提供する。【解決手段】基板１，２の分割線に沿ってレーザビームを照射して当該基板１，２に改質領域５を形成することにより当該基板１，２を分割するにあたり、改質領域５の形成された基板１，２を、基板材質を溶融するエッチング液６に浸漬し、改質領域５のマイクロクラックを溶融により除去することにより、改質領域５のマイクロクラックが除去されて基板分割断面精度が向上するばかりでなく、改質領域５の壁部も溶融によって除去されて基板分割断面精度が向上する。改質領域５を基板１，２の端面より内部に形成し、改質領域１，２のマイクロクラックの溶融に先んじて基板端面全体を溶融することにより当該基板１，２の厚さを薄くすることとしたため、携帯電話用のＴＦＴ基板のように薄さが要求される基板１，２を高い分割断面精度で分割することが可能となる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にレーザ光を照射して改質領域を形成することにより当該基板を分割する基板分割方法であって、前記改質領域が形成された前記基板をエッチング液に浸漬し、前記改質領域をエッチングにより除去することを特徴とする基板分割方法。
【請求項２】
前記改質領域が形成された前記基板を前記エッチング液に浸漬する際、前記改質領域をエッチングにより除去するとともに前記基板の厚さを薄く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】
前記改質領域を前記基板の厚さ方向に複数層形成し、前記改質領域をエッチングにより除去した後、当該基板に外力を加えることで当該基板を分割す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】
前記レーザ光がフェムト秒からナノ秒のいずれかのパルス幅を有するパルスレーザであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の基板分割方法。
【請求項５】
前記請求項１乃至４の何れかに記載の基板分割方法で前記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形成し、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。また、特許文献４では、加工閾値よりも低い閾値のレーザパルスで発現する第１の加工現象を、材料表面及び内部の或る一定領域に誘起し、その第１の加工現象によって改質された改質領域に、前記第１の加工現象を誘起する閾値よりも強い閾値のレーザパルスを照射して、前記改質領域に第２の加工現象を誘起することによって、前記改質領域を優先的若しくは排他的に加工する方法が開示されている。
【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
【特許文献４】特開２００６−１３０５１５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）基板として、石英基板にレーザビームを照射して当該石英基板の厚さ方向に複数層の改質領域を形成し、その後、外力を加えて当該石英基板を分割する場合、石英基板を容易に分割するためには改質領域の形成にエネルギーの高いレーザビームが必要となるが、レーザビームのエネルギーが高いと改質領域の近傍に配置されているＴＦＴ等の機能部にダメージを与えるなどの悪影響を及ぼしてしまう。また、改質領域を形成した後に外力を加えて石英基板を分割する際、分割断面には改質領域内に含まれているマイクロクラックが残留するので、分割後の石英基板端面の抗折強度を低下させる要因となる。
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、機能部に悪影響を及ぼすことなく分割後の基板端面の抗折強度を向上させ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、基板にレーザ光を照射して改質領域を形成することにより当該基板を分割する基板分割方法であって、改質領域が形成された基板をエッチング液に浸漬し、改質領域をエッチングにより除去することを特徴とするものである。
この発明によれば、改質領域をエッチングにより除去することとしたため、改質領域を形成することのみで基板を分割する従来の方法と比べて、機能部にダメージを与えることのない低いエネルギーのレーザビームによってでも基板を分割することができる。また、改質領域を除去することによって改質領域内に含まれているマイクロクラックをも除去することができるので、分割後の基板端面の抗折強度を向上させることができるとともに、基板の分割断面の精度も向上させることができる。
【０００５】
また、本発明の基板分割方法は、改質領域が形成された基板をエッチング液に浸漬する際、改質領域をエッチングにより除去するとともに基板の厚さを薄くすることを特徴とするものである。
この発明によれば、例えば携帯電話用のＴＦＴ基板のように薄さが要求される基板の厚さを効率よく薄くし、かつ高い分割断面精度で基板を分割することが可能となる。
また、本発明の基板分割方法は、改質領域を基板の厚さ方向に複数層形成し、改質領域をエッチングにより除去した後、当該基板に外力を加えることで当該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、基板を確実に且つ精度良く分割することができる。
【０００６】
また、本発明の基板分割方法は、レーザ光がフェムト秒からナノ秒のいずれかのパルス幅を有するパルスレーザであることを特徴とするものである。
この発明によれば、レーザ光がフェムト秒からナノ秒のいずれかのパルス幅を有するパルスレーザであることとしたため、基板の分割に適したレーザ光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基板から表示装置用基板を分割することとしたため、分割後の基板端面の抗折強度の高い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の製造工程において、当該液晶表示パネルに使用されるＴＦＴ用の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を有するＴＦＴ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４は、複数の石英基板を貼り合わせてなり、図示しない絶縁層、画素電極なども形成され、これらがＴＦＴ膜として機能部を構成している。図２には、分割対象基板４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。分割対象基板４は、前述のように対向基板や防塵基板など、複数の基板が貼り合わされてなるが、同図では、ＴＦＴ基板１の上方に対向基板２を貼り合わせ、その間に機能部（図示せず）が形成されている状態を示している。そして、この分割対象基板４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して集光すると、その集光領域に改質領域が形成される。この改質領域を、分割対象基板４の分割断面の厚さ方向に複数層形成し、その後、例えば図２の分割対象基板４の両端部に上向きのモーメントを外力として加えて当該分割対象基板４を分割する。なお、本実施形態では、対向基板２の上側、つまり対向側と反対側からレーザビームを照射すると共に、ＴＦＴ基板１の下側、つまり対向側と反対側からもレーザビームを照射する。即ち、後述するレーザビーム照射装置では、例えばＴＦＴ基板１の対向側と反対側からレーザビームを照射した後、分割対象基板４を反転して、対向基板２の対向側と反対側からレーザビームを照射する。
【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。集光レンズ１３の内部には、複数のレンズが配置されている。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の一端に設けられ、レーザビームの収差を補正する補正環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、ピコ秒レーザ（中心波長：８００ｎｍ、パルス幅：３ｐｓ、平均出力：１Ｗ）やナノ秒レーザ（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。特に、集光レンズの開口数は０．１以上であればよく、上記に限定されるものではない。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の端部に補正環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の補正環１６が回転し、集光レンズ１３の内部に配置された複数のレンズを移動させて収差を補正することが可能となっている。
【００１４】
また、本実施形態のレーザビーム照射装置１０には、レーザビームを用いた反射型距離計測装置９が搭載されている。この反射型距離計測装置９は、例えば複数の石英基板を積層した分割対象基板４であっても、各石英基板の上下面までの距離を計測することにより、各石英基板の厚さを検出することができる。図４には、この反射型距離計測装置９の計測原理を示す。この反射型距離計測装置９では、例えば一枚の石英基板であるＴＦＴ基板１の上下面（両表面）からのレーザビームの反射光の光スポットをＣＣＤなどの位置検出素子で捉え、これを分割面に沿って走査したときの光スポットの位置変化量からＴＦＴ基板１の反射面、即ち上下面の高さ変動を求め、それを予め検出したＴＦＴ基板１の上下面高さに加減算してＴＦＴ基板１の上下面の位置、即ち厚さを検出する。対向基板２についても、同様にして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】
図５には、前記レーザビーム照射装置１０を用いた分割対象基板４の基板分割方法の第１実施形態を示す。分割対象基板４のＴＦＴ基板１と対向基板２との間にはシール部８が設けられており、後述するエッチング液６に分割対象基板４を浸漬した際にも、シール部８の内側に形成されている機能部（図示せず）にエッチング液６が浸入しないようになっている。そして、本実施形態の基板分割方法では、まず図５（ａ）に示すように、図３のレーザビーム照射装置１０を用い、先にＴＦＴ基板１の図示上方からレーザビームを、対向基板２を透過させて照射して当該ＴＦＴ基板１の厚さ方向に複数層の改質領域５を形成し、次いで対向基板２の図示上方からレーザビームを照射して当該対向基板２の厚さ方向に複数層の改質領域５を形成する。本実施形態では、ＴＦＴ基板１に形成される改質領域５も対向基板２に形成される改質領域５も、夫々の対向側と反対側の端面にまで及ぶように形成される。なお、改質領域５の近傍には、極めて小さな基板１，２の割れや欠け、所謂マイクロクラックが発生している。これは、改質領域５が形成されるときのレーザビームの光エネルギーによるものである。また、改質領域５は、例えば図５（ａ）に示すように垂直な方向に近接して並んでいるが、それらは完全に連続しているものではなく、いわば数珠のように並んでいる。
【００１７】
次に、図５（ｂ）に示すように、改質領域５が形成された分割対象基板４全体を、エッチング液６に浸漬し、改質領域５内に浸入したエッチング液６で当該改質領域５及び改質領域５の近傍に発生したマイクロクラックをエッチングによって除去する。同時に、改質領域５の壁部もエッチング液６によってエッチングされ、改質領域５のあった部分全体が溝部７になる。なお、数珠状であった改質領域５の壁部は、エッチングによって滑らかな壁部となる。
【００１８】
次に、図５（ｃ）に示すように、例えば対向基板２に形成された溝部７の上方から外力を加え、分割対象基板４の両端部に上向きのモーメントがかかるようにすると、溝部７から亀裂が発生し、分割対象基板４を溝部７の位置で分割することができる。この際、分割断面を形成する溝部７の壁部はマイクロクラックが除去された滑らかな状態なので、分割対象基板４の分割断面の精度が向上する。さらに、マイクロクラックが除去されているので、分割後の分割対象基板４端面の抗折強度を向上させることができる。
なお本実施形態では、ＴＦＴ基板１、対向基板２夫々の対向側端面の近傍には改質領域５が形成されていないが、基板１，２の厚さ方向全域に改質領域５を形成しても良い。その場合、本実施形態のように外力を加えることなく、エッチング液６に分割対象基板４を浸漬するだけで分割対象基板４を分割することができる。
【００１９】
このように本実施形態の基板分割方法によれば、基板１，２にレーザビームを照射して改質領域５を形成することにより当該基板１，２を分割するにあたり、改質領域５が形成された基板１，２をエッチング液６に浸漬し、改質領域５をエッチングにより除去することとしたため、改質領域５を形成することのみで基板１，２を分割する従来の方法と比べて、機能部にダメージを与えることのない低いエネルギーのレーザビームによってでも基板１，２を分割することができる。また、改質領域５を除去することによって改質領域５内に含まれているマイクロクラックをも除去することができるので、分割後の基板１，２端面の抗折強度を向上させることができるとともに、基板１，２の分割断面の精度も向上させることができる。
【００２０】
また、改質領域５を基板１，２の厚さ方向に複数層形成し、改質領域５をエッチングにより除去した後、当該基板１，２に外力を加えることで当該基板１，２を分割することとしたため、基板１，２を確実に且つ精度良く分割することができる。
また、レーザビームがフェムト秒からナノ秒のいずれかのパルス幅を有するパルスレーザであることとしたため、基板の分割に適したレーザビームを用いて基板１，２を分割することができる。
また、前記の基板分割方法で基板１，２から表示装置用基板を分割することとしたため、分割後の基板１，２端面の抗折強度の高い表示装置を製造することができる。
【００２１】
次に、本発明の基板分割方法の第２実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態の基板分割方法は、前記図５に示す第１実施形態の基板分割方法に極めて類似しており、同等の構成や手順には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、特に図６（ａ）に示すように、改質領域５が基板１，２の対向側と反対側の端面に及ばないように形成されている。このように改質領域５が基板１，２の内部に形成されている状態で、図６（ｂ）に示すように、分割対象基板４をエッチング液６に浸漬すると、最初は基板１，２の対向側と反対側の端面がエッチング液６によってエッチングされて基板１，２の厚さが薄くなる。そして、改質領域５がエッチング液６に晒されると、前記第１実施形態と同様に、改質領域５の壁部及び改質領域５の近傍に発生したマイクロクラックがエッチングによって除去される。然る後、図６（ｃ）に示すように、例えば対向基板２に形成された溝部７の上方から外力を加え、分割対象基板４の両端部に上向きのモーメントがかかるようにすると、溝部７から亀裂が発生し、分割対象基板４を溝部７の位置で分割することができる。
【００２２】
このように本実施形態の基板分割方法によれば、前記第１実施形態の基板分割方法の効果に加え、改質領域５が形成された基板１，２をエッチング液６に浸漬する際、改質領域５をエッチングにより除去するとともに基板１，２の厚さを薄くすることとしたため、例えば携帯電話用のＴＦＴ基板のように薄さが要求される基板１，２の厚さを効率よく薄くし、かつ高い分割断面精度で基板１，２を分割することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した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基板分割方法の説明図である。
【図３】図２の基板分割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】レーザビーム反射型距離計測装置の説明図である。
【図５】本発明の基板分割方法の第１実施形態を示す説明図である。
【図６】本発明の基板分割方法の第２実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ＴＦＴ基板、２  対向基板、４  分割対象基板、５  改質領域、６  エッチング液、８  シール部、９  反射型距離計測装置、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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