(57)【要約】【課題】大型基板を高精度に分断させることができて、加工効率、及び加工精度の向上を実現することができるようにする。【解決手段】  ステージにセットされている大型基板１１０の予め設定されている分断予定ライン３１に沿って、超短パルスレーザ光を照射するレーザ光照射装置２０と分断予定ライン３１上にスクライブラインＬを形成するスクライブカッタ２５とを備え、レーザ光照射装置２０から照射された超短パルスレーザ光にて分断予定ライン３１の板厚方向内部に改質領域Ｓを形成し、分断予定ライン３１に沿ってスクライブカッタ２５を所定圧で押接しながら移動させて、分断予定ライン３１の板厚方向に改質領域Ｓに到達する浸透性の高い垂直クラックＫを発生させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージにセットされている大型基板の予め設定されている分断予定ラインに沿って超短パルスレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前記分断予定ライン上にスクライブラインを形成するスクライブカッタとを備え、
前記レーザ光照射装置から照射された超短パルスレーザ光にて前記分断予定ラインの板厚方向内部に改質領域を形成し、前記分断予定ラインに沿って前記スクライブカッタを所定圧で押接しながら移動させて、該分断予定ラインの板厚方向に前記改質領域に到達する垂直クラックを発生させる
ことを特徴とする基板の分断装置。
【請求項２】
前記レーザ光照射装置と前記スクライブカッタとが、前記ステージに対設されている加工ヘッドに固設されて、一体で移動する
ことを特徴とする請求項１記載の基板の分断装置。
【請求項３】
ステージにセットされている大型基板をチッブ状の基板に分断する基板の分断方法において、
ステージにセットされている大型基板の予め設定されている分断予定ラインに沿って、超短パルスレーザ光を照射して該大型基板の分断予定ラインの板厚方向内部に改質領域を形成する改質領域形成工程と、
前記分断予定ラインに沿って前記スクライブカッタを所定圧で押接しながら移動させて該分断予定ラインの板厚方向に前記改質領域に到達する垂直クラックを発生させる垂直クラック形成工程と
を備えることを特徴とする基板の分断方法。
【請求項４】
請求項３記載の基板の分断方法を用いて分断されたことを特徴とする基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型基板をパルスレーザ光とスクライブカッタとを用いて、ブレークレスで分断するようにした基板の分断装置、基板の分断方法、及びその方法を用いて製造された基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、電気光学装置、例えば液晶装置は、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等からなる２枚の基板間に液晶が挟持されて構成されており、一方の基板（ＴＦＴ基板）に、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子及び画素電極をマトリクス状に配置し、他方の基板（対向基板）に対向電極を配置して、両基板間に挟持した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能としている。
【０００３】
このＴＦＴ基板と対向基板とは、いわゆる前工程において、大型基板の状態で複数枚が一括して製造される。そして、大型基板同士を貼り合わせ、或いはＴＦＴ基板が形成されている大型基板に対してチップ状に分断された対向基板を貼り合わせた後、液晶装置単位毎に分断することで、複数の液晶装置を製造する。
【０００４】
大型基板を液晶装置単位毎に分断するに際しては、ダイシング法やスクライブ法が知られている。しかし、ダイシング法では、分断に際して水を用いる必要があるばかりでなく、生産効率が低いという問題がある。一方、スクライブ法では、分断後、ＴＦＴ基板の外形精度を確保し難いばかりでなく、スクライブラインに対して垂直方向、即ち大型基板の水平方向に、クラックが発生してしまう場合がある等の問題がある。
【０００５】
又、最近では、例えば特許文献１（特開２００２−１９２３７０号公報）に開示されているように、多光子吸収を起こさせる条件で且つ加工対象物である基板の内部に集光点を合わせ、パルスレーザ光を基板の表面の分断予定ラインに沿って照射することにより、改質領域を分断予定ライン内部に形成することで、基板を分断予定ラインに沿って容易に分断させることのできる技術も知られている。
【特許文献１】特開２００２−１９２７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近の大型基板では、ＴＦＴ基板をより高密度に実装する傾向にあり、必然的に分断しろが狭小化されるため、狭い領域内で高精度に分断させることのできる技術が切望されている。この技術として、上述した文献に記載されているパルスレーザ光が有望視されている。
【０００７】
しかし、分断しろが狭小化された場合、高エネルギーで照射すると分断しろ周辺にある電極など基板に形成された膜にダメージを与える問題が発生する。そのため、低エネルギー域での使用を余儀なくされるが、低エネルギーの照射ではガラス内部に改質される領域が小さくなるため、分断が非常に困難となる。
【０００８】
この対策として、レーザ光の照射回数を増やすなどの方法はあるが時間とコストが掛かかるため、実現性に乏しい。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、大型基板の加工時間を長時間化することなく、高精度に分断させることができて、加工効率、及び加工精度の向上を実現することのできる基板の分断装置、基板の分断方法、及びその方法を用いて製造された基板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】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明による基板の分断装置は、ステージにセットされている大型基板の予め設定されている分断予定ラインに沿って超短パルスレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前記分断予定ライン上にスクライブラインを形成するスクライブカッタとを備え、前記レーザ光照射装置から照射された超短パルスレーザ光にて前記分断予定ラインの板厚方向内部に改質領域を形成し、前記分断予定ラインに沿って前記スクライブカッタを所定圧で押接しながら移動させて、該分断予定ラインの板厚方向に前記改質領域に到達する垂直クラックを発生させることを特徴とする。
【００１１】
このような構成では、超短パルスレーザ光を用いて大型基板内に改質領域を形成し、その後この改質領域に到達する垂直クラックをスクライブカッタの相対移動にて発生させるようにしたので、この改質領域と垂直クラックとの組み合わせにより、大型基板をブレークレスで分断することができる。その結果、大型基板の板厚方向の全てに改質領域を形成する必要が無く、しかもブレークレスで分断させることができるため、加工時間が長時間化すること無く、大型基板を高精度に分断させることができ、加工効率、及び加工精度を向上させることができる。
【００１２】
本発明による基板の分断装置は、前記基板の分断装置において、前記レーザ光照射装置と前記スクライブカッタとが、前記ステージに対設されている加工ヘッドに固設されて、一体で移動することが好ましい。
【００１３】
このような構成では、レーザ光照射装置による改質領域の形成に続けて、スクライブカッタにより垂直クラックを発生させることができるため、作業効率が向上する。
【００１４】
本発明による基板の分断方法は、ステージにセットされている大型基板をチッブ状の基板に分断する基板の分断方法において、ステージにセットされている大型基板の予め設定されている分断予定ラインに沿って、超短パルスレーザ光を照射して該大型基板の分断予定ラインの板厚方向内部に改質領域を形成する改質領域形成工程と、前記分断予定ラインに沿って前記スクライブカッタを所定圧で押接しながら移動させて該分断予定ラインの板厚方向に前記改質領域に到達する垂直クラックを発生させる垂直クラック形成工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このような構成では、超短パルスレーザ光を用いて大型基板内に改質領域を形成し、その後この改質領域に到達する垂直クラックをスクライブカッタの相対移動にて発生させるようにしたので、この改質領域と垂直クラックとの組み合わせにより、大型基板をブレークレスで分断することができる。その結果、大型基板の板厚方向の全てに改質領域を形成する必要が無く、しかもブレークレスで分断させることができるため、加工時間が長時間化すること無く、大型基板を高精度に分断させることができ、加工効率、及び加工精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明による基板は、前記基板の分断方法を用いて大型基板から分断したので、高精度に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】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１〜図３に本発明の第１実施形態を示す。図１は液晶装置の概略断面図、図２は大型基板にチップ状の対向基板が貼り合わされた状態の斜視図である。
【００１９】
先ず、図１を参照して液晶装置の全体構成について簡単に説明する。同図には、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置が示されている。同図の符号１００は、電気光学装置としての液晶装置であり、石英ガラス基板等からなる第１の基板としてのＴＦＴ(Thin Film Transistor)基板３０と、これに対向配置される石英ガラス基板等からなる第２の基板としての対向基板４０とがシール材５２を介して貼り合わされており、両基板３０，４０とシール材５２とによって区画された領域に、電気光学物質としての液晶５０が封入されている。
【００２０】
ＴＦＴ基板３０上には画素を構成する画素電極（ＩＴＯ）９ａ等がマトリクス状に配置され、又、対向基板４０上には全面に対向電極（ＩＴＯ）４１が設けられている。更に、ＴＦＴ基板３０の画素電極９ａ上、及び対向基板４０上の全面に亘って、ラビング処理が施された配向膜１６，４２が各々形成されている。尚、各配向膜１６，４２は、ポリイミド膜等の透明な有機膜で構成されている。
【００２１】
又、ＴＦＴ基板３０のシール材５２が形成された領域の外側の一辺に、データ線駆動回路１０１、及び外部接続端子１０２が形成されている。尚、図示しないが、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路が設けられ、更に、残る一辺に、走査線駆動回路間をつなぐ配線パターンが形成されている。
【００２２】
ＴＦＴ基板３０と対向基板４０とは、異なる工程を経て個別に製造された後、貼り合わされる。図２に示すように、貼り合わせに際しては、多数のＴＦＴ基板３０が形成されている大型基板１１０に対して、チップ状に形成された対向基板４０をシール材５２（図１参照）を介して貼り合わせ、その後、ＴＦＴ基板３０と対向基板４０とシール材５２とで形成された領域に液晶を注入し、封入する。
【００２３】
次いで、大型基板１１０の裏面（対向基板４０が貼り合わせている面の反対側の面）側から、液晶装置１００が形成されている領域間の分断予定ライン３１上に超短パルスレーザ光を照射し、分断予定ライン３１の板厚方向に改質領域を形成し、その後、スクライブカッタにより、分断予定ライン３１上に垂直クラックを形成し、チップ状の液晶装置１００を切り出す。このとき大型基板１１０が、チップ状のＴＦＴ基板３０に切り出される。
【００２４】
次に、図３に示す工程図を参照し、大型基板１１０からチッブ状の液晶装置１００を切り出す方法について説明する。大型基板１１０を分断する工程は、レーザ光照射工程とスクライブ工程とがある。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、レーザ光照射工程には、レーザ加工装置（図示せず）が設けられている。このレーザ加工装置は、水平方向へ二次元的に移動自在なステージ（図示せず）を有し、このステージの上方に、レーザ光照射装置２０が配設されている。
【００２６】
レーザ光照射装置２０は、超短パルスレーザ光Ｌｓを発生するレーザ光源２１、このレーザ光源２１から出射される超短パルスレーザ光Ｌｓを集光する集光レンズ２２を有している。超短パルスレーザ光Ｌｓは、パルス幅が１０〜１２秒以下のフェムト秒レーザ光が知られている。このフェムト秒レーザ光はフェムト秒(10〜15秒)オーダーの短いパルス幅を有するレーザ光である。
【００２７】
又、ステージ上には、大型基板１１０が反転された状態でセットされている。従って、ステージ側に、大型基板１１０に貼り合わされている対向基板４０が面している。尚、この各対向基板４０のステージに対向する面に、１枚の接着シート１１１が貼り付けられている。この接着シート１１１は、大型基板１１０から液晶装置１００が切り出された際に、各液晶装置１００が分散されてしまうことを防止するためのものである。尚、符号１１は、大型基板１１０に形成されている、配線層や半導体層等の回路パターン層である。
【００２８】
一方、図３（ｂ）に示すように、スクライブ工程には、図示しない基板スクライブ装置が設けられている。この基板スクライブ装置は、水平方向へ二次元的に移動自在なステージ（図示せず）を有し、このステージに上述した大型基板１１０が反転された状態でセットされる。
【００２９】
又、このステージの上方に、ホイール状のスクライブカッタ２５が配設されている。このスクライブカッタ２５は、支持軸２６を中心に回転自在にされていると共に、図示しない昇降装置を介して、ステージにセットされている大型基板１１０に対し設定圧力で押接自在にされている。又、このスクライブカッタ２５の刃先２５ａに、円周方向に沿って所定間隔毎に、数ミクロン程度の突起部が形成されている。更に、このスクライブカッタ２５は、ステージに載置される大型基板１１０に対して、ステージの移動により所定のスクライブ速度で、水平方向へ二次元的に相対移動される。
【００３０】
先ず、同図（ａ）に示すように、回路パターン１１上に、複数のチップ状の対向基板４０が貼り合わされている大型基板１１０が、反転させた状態で、レーザ加工装置のステージにセットされると、レーザ光照射装置２０が下降し、レーザ光源２１から発生する超短パルスレーザ光Ｌｓを集光レンズ２２を通して、大型基板１１０内の回路パターン１１側に焦集光させて、大型基板１１０の最深部（回路パターン１１付近）に、改質領域Ｓ１を形成する。又、テーブルは一本の分断予定ライン３１に沿って移動されており、従って、改質領域Ｓ１は１本の分断予定ライン３１に沿って形成される。
【００３１】
そして、最初の改質領域Ｓ１が１つの分断予定ライン３１に形成された場合、次の分断予定ライン３１の最深部に同様に改質領域Ｓ１を形成する。これを全ての分断予定ライン３１に対して行う。
【００３２】
そして、全ての分断予定ライン３１内に改質領域Ｓ１が形成された後は、この大型基板１１０に照射される超短パルスレーザ光Ｌｓの焦点（集光点）を、少なくとも一層分上方へ移動させて、ステージの移動により分断予定ライン３１内に、次の改質領域Ｓ２を形成する。これを所定層分だけ繰り返して行い、大型基板１１０の分断予定ライン３１内に、予め設定されている高さｈまで所定階層の改質領域Ｓ（Ｓ＝Ｓ１〜Ｓｎ）を形成する。この超短パルスレーザ光Ｌｓは、改質領域Ｓを非接触状態で形成するため、分断予定ライン３１に沿ってほぼ直線状に形成することができる。
【００３３】
従って、大型基板１１０の実装密度が高く、互いに隣接する対向基板４０間の距離が近接された結果、分断予定ライン３１の許容幅ｍが狭くなっても、改質領域Ｓを分断予定ライン３１に沿って比較的容易に形成することができる。
【００３４】
そして、全ての分断予定ライン３１内に、所定高さｈの改質領域Ｓ（Ｓ＝Ｓ１〜Ｓｎ）が形成された場合、この大型基板１１０を、次のスクライブ工程へ移送する。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように、スクライブ工程では、支持軸２６に支持された状態で回転するスクライブカッタ２５が昇降装置の動作により下降し、その刃先２５ａが、ステージの移動により、大型基板１１０の縁部から分断予定ライン３１の始端に食い込まれた後、分断予定ライン３１に沿って移動され、大型基板１１０上に、断面Ｖ字状のスクライブラインを形成する。
【００３６】
その際、スクライブカッタ２５は大型基板１１０に対して設定圧で押接されており、しかも、刃先２５ａの円周上に、数ミクロン程度の突起部が所定間隔毎に形成されているため、スクライブラインＬが刻設されるのとほぼ同時に、スクライブラインＬから直下方向に、改質領域Ｓに到達する浸透性の高い垂直クラック（高浸透垂直クラック）Ｋが発生する。その結果、スクライブカッタ２５が通過した分断予定ライン３１は、ブレークレスで分断されることになる。
【００３７】
そして、全ての分断予定ライン３１にスクライブラインＬが刻設されると、図３（ｃ）に示すように、大型基板１１０がスクライブラインＬに沿って分断され、この大型基板１１０から多数の液晶装置１００が切り出される。尚、このとき、対向基板４０に接着シート１１１が貼り付けられているため、各液晶装置１００が分散されてしまうことはない。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、大型基板１１０に対して、先ず超短パルスレーザ光Ｌｓの照射により、所定高さｈの改質領域Ｓを形成し、次いで、この改質領域Ｓの上方に高浸透垂直クラックＫをスクライブカッタ２５の相対移動により形成して、この大型基板１１０をブレークレスで分断させることが可能となり、大型基板１１０を高い加工精度で分断させることができ、分断不良による製品歩留りを大幅に向上させることができる。
【００３９】
又、改質領域Ｓは大型基板１１０の板厚に対して所定高さｈまでしか形成していないため、加工時間が長時間化せず、比較的短時間で大型基板１１０を分断せることができ、加工効率が向上する。
【００４０】
［第２実施形態］
図４に本発明の第２実施形態を示す。上述した第１実施形態では、レーザ光照射工程とスクライブ工程とを別々のラインで行う態様について説明したが、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様のレーザ光照射装置２０とスクライブカッタ２５とを、１台の基板加工ヘッドに収容したものである。
【００４１】
すなわち、本実施形態では、ステージ１２０の上方に加工ヘッド１２１が配設されており、この加工ヘッド１２１に、第１実施形態と同様のレーザ光照射装置２０とスクライブカッタ２５とが配設されており、又、このスクライブカッタ２５は昇降装置（図示せず）に連設されている。尚、レーザ光照射装置２０に設けられている集光レンズ２２（図３(a)参照）は、一定時間毎に上下方向へ往復移動しており、この集光レンズ２２の上下方向への往復移動により超短パルスレーザ光Ｌｓの焦点が上下方向へ往復移動される。
【００４２】
ステージ１２０上にセットされている大型基板１１０を、分断予定ライン３１（図２参照）に沿って分断するに際しては、先ず、ステージ１２０を大型基板１１０の分断予定ライン３１に沿って移動させる。そして、レーザ光照射装置２０から照射される超短パルスレーザ光Ｌｓを所定タイミングでステップ的に上下動させて、大型基板１１０内に、第１時津市形態と同様、所定高さの改質領域Ｓ（Ｓ＝Ｓ１〜Ｓ４）を形成する。
【００４３】
尚、第１実施形態では、改質領域Ｓを全ての分断予定ライン３１に対して一層毎に形成したが、本実施形態では、加工ヘッド１２１の相対移動により改質領域Ｓ（Ｓ＝Ｓ１〜Ｓ４）を形成しながら移動する。
【００４４】
スクライブカッタ２５は、レーザ光照射装置２０の進行方向の後方に配設されており、従って、改質領域Ｓが形成された後を追従するように、スクライブカッタ２５が改質領域Ｓの上方にスクライブラインＬを刻設する。又、このスクライブラインＬの刻設とほぼ同時に、このスクライブラインＬの直下に、改質領域Ｓに到達する高浸透垂直クラックＫが形成される。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、１つのステージ上で、超短パルスレーザ光の照射に追従して高浸透垂直クラックＫが形成されるので、第１実施形態のように、大型基板１１０をレーザ光照射工程とスクライブ工程とに移送する必要が無く、１つのステージ上で同時に行えことができるため、個々の工程で行うアライメント作業が１回で良くなり、作業効率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明において、電気光学装置は、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置以外に、パッシブマトリックス型の液晶装置、ＴＦＤ（薄型ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶装置であっても良く、更に、液晶装置に限らず、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置（Field Emission Display、及びSurface-Conductin Electron-Emitter Display）、更には、ＤＬＰ（Digital Light Processing）やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の各種の電気光学装置に、本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態による液晶装置の概略断面図
【図２】同、大型基板にチップ状の対向基板が貼り合わされた状態の斜視図
【図３】同、大型基板を分断する過程を示す工程図
【図４】第２実施形態による基板加工装置の概略図
【符号の説明】
【００４８】
２０…レーザ光照射装置、２１…レーザ光源、２５…スクライブカッタ、２５ａ…刃先、３０…ＴＦＴ基板、３１…分断予定ライン、４０…対向基板、１００…液晶装置、１１０…大型基板、１１１…接着シート、１２０…ステージ、１２１…加工ヘッド、Ｋ…高浸透垂直クラック、Ｌ…スクライブライン、Ｌｓ…超短パルスレーザ光、Ｓ，Ｓ１〜Ｓｎ…改質領域
【図１】
2009190943.tif 000003
【図２】
2009190943.tif 000004
【図３】
2009190943.tif 000005
【図４】
2009190943.tif 000006