(57)【要約】【課題】基板端面の機能部へのダメージを回避することが可能な基板分割方法を提供する。【解決手段】ＴＦＴ膜等の機能部３を形成する前に、石英基板１の当該機能部３を形成すべき端面側にレーザビームを照射し、集光して改質領域を形成し、次いで石英基板１の本来機能部３を形成すべき端面にＴＦＴ膜等の機能部３を形成し、次いで石英基板１の上面側にレーザビームを照射し、集光して改質領域を形成し、次いで分割対象基板４の両端部に下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。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
何れか一方の端面に所定の機能を有する機能部が形成される基板に対し、レーザ光を照射して当該基板を分割する基板分割方法であって、前記機能部を形成する以前に、少なくとも当該機能部が形成される基板端面側に前記レーザ光を照射して改質領域を形成することを特徴とする基板分割方法。
【請求項２】
前記改質領域を形成した後で前記機能部を形成し、その後、前記機能部が形成された前記基板端面側と反対側の基板端面側に前記レーザ光を照射して改質領域を形成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、その後、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レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザの何れか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。
【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
【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、石英基板の何れか一方の端面にＴＦＴとしての機能を有する機能部（ＴＦＴ膜）を形成し、前記各特許文献に記載されるように、この基板にレーザビームを照射して改質領域を形成し、外力を加えて基板を分割しようとする場合に、レーザビームがＴＦＴ膜に照射されるとダメージを受ける恐れがある。厳密には、基板分割線上にはＴＦＴ膜は形成されないので、当該基板分割線にのみレーザビームを照射して改質領域を形成するようにすればＴＦＴ膜にダメージは及ばないことになるが、実際にはレーザビームの広がりとパルスエネルギーによってＴＦＴ膜にダメージが及んでしまう。しかしながら、前記各特許文献には、このようなＴＦＴ膜、即ち基板端面に形成された機能部へのダメージを有効に防止する対策が開示されていない。
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、基板端面に形成された機能部へのダメージを回避す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、何れか一方の端面に所定の機能を有する機能部が形成される基板に対し、レーザ光を照射して当該基板を分割する基板分割方法であって、機能部を形成する以前に、少なくとも当該機能部が形成される基板端面側にレーザ光を照射して改質領域を形成することを特徴とするものである。
この発明によれば、機能部を形成する以前に、少なくとも当該機能部が形成される基板端面側にレーザ光を照射して改質領域を形成することとしたため、機能部へのレーザ光の照射を回避して、それによるダメージを回避することが可能となる。
【０００５】
また、本発明の基板分割方法は、改質領域を形成した後で機能部を形成し、その後、機能部が形成された基板端面側と反対側の基板端面側にレーザ光を照射して改質領域を形成することを特徴とするものである。
この発明によれば、改質領域を形成した後で機能部を形成し、その後、機能部が形成された基板端面側と反対側の基板端面側にレーザ光を照射して改質領域を形成することにより、機能部へのダメージを回避しながら改質領域を形成することができると共に、機能部を形成した後の工程、例えば洗浄工程において基板が不用意に割れてしまうことも回避することができる。
【０００６】
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、その後、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、改質領域を基板の厚さ方向に複数層形成し、その後、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としたため、基板を確実に且つ精度良く分割することができる。
【０００７】
また、本発明の基板分割方法は、レーザ光がフェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザの何れか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レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザの何れか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。
【０００８】
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、機能部にダメージのない基板で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】
【０００９】
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。
【００１０】
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。ＴＦＴ基板には、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いるが、同図では、分割対象基板４を一枚の石英基板で示している。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の両端部に下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。
【００１１】
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。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と分割対象基板４との間に光軸に対して直交するように配置され、レーザビームの収差を補正する石英ガラス板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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、ピコ秒パルスレーザ（中心波長：８００ｎｍ、パルス幅：３ｐｓ、平均出力：１Ｗ）やＹＡＧ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。
【００１５】
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の端部に石英ガラス板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の開口部１３ａの前面に石英ガラス板１６を挿入可能となっている。
【００１６】
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石英基板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石英基板１の上下面高さに加減算して石英基板１の上下面の位置、即ち厚さを検出する。
【００１７】
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。
【００１８】
このレーザビーム照射装置１０では、前述したように、分割対象基板４の主として石英基板部分にレーザビームを照射し、その集光部分に改質領域を形成し、該改質領域を、図５に示すように、所定断面の厚さ方向に複数層形成した後、外力を加えて分割する。改質領域を分割対象基板４の厚さ方向に複数層形成する場合には、例えば前記特許文献２に記載されるように、レーザビームの照射方向先方から順に改質領域の層を形成する。また、その際、収差補正手段としての石英ガラス板１６を用い、例えば特開平２００７−０２１５５６号公報に記載されるように、レーザビームの集光領域を長くして、つまりエネルギー密度の高い領域を長くして改質領域を厚さ方向に長くするようにしてもよい。
【００１９】
図６には、石英基板１の下面にＴＦＴ膜からなる機能部３を形成した分割対象基板４を示す。この分割対象基板４の石英基板１部分にレーザビームを集光して改質領域を形成する際、集光しているのは石英基板１内部であっても、当該石英基板１を通過するレーザビームの広がりとパルスエネルギーによってＴＦＴ膜からなる機能部３がダメージを受ける。
【００２０】
図７には、厚さ１．２ｍｍの石英基板１の下面にＴＦＴ膜からなる機能部３を形成し、石英基板１の上面からレーザビームを照射したとき、当該石英基板１の上面から集光位置までの深さを焦点位置とし、その焦点位置とレーザビームのパルスエネルギーとＴＦＴ膜からなる機能部３のダメージ幅の関係を示す。同図から明らかなように、焦点位置が石英基板１の下面寄り、つまりＴＦＴ膜からなる機能部３に近いほど、またレーザビームのパルスエネルギーが大きいほど、ダメージ幅が大きくなる。現状で分割対象基板４を分割するために必要なレーザビームのパルスエネルギーは５０μＪであるため、機能部３近傍に改質領域を形成しようとすると、機能部３へのダメージが大きくなり過ぎる。
【００２１】
また、実際の分割対象基板の分割線上には、ＴＦＴ膜からなる機能部は存在しない。つまり、基板分割線上にＴＦＴ膜からなる機能部を形成する必要はない。従って、レーザビームの照射によってダメージの及ぶ領域に機能部を形成せず、ダメージの及ばない領域にのみ機能部を形成すれば、機能部にダメージを与えることなく、分割対象基板を分割することが可能となる。しかしながら、これは、逆に言えば、ダメージの及ぶ領域には機能部を形成できないことになり、石英基板上への機能部の形成密度が低くなることを意味するから、生産効率の低下、ひいてはコスト高に繋がる。
【００２２】
そこで、本実施形態では、図８ａに示すように、まずＴＦＴ膜からなる機能部３を形成する前に、石英基板１の当該機能部３を形成すべき端面側、つまりこの場合には石英基板１の下面側にレーザビームを照射し、集光して改質領域を形成し、必要に応じて、当該石英基板１の下面側でレーザビームの走査を繰り返して複数層の改質領域を形成する。
次いで、図８ｂに示すように、石英基板１の下面、即ち本来機能部３を形成すべき端面にＴＦＴ膜からなる機能部３を形成し、分割対象基板４とする。
【００２３】
次いで、図８ｃに示すように、分割対象基板４のうち、石英基板１の上面、即ちＴＦＴ膜からなる機能部３が形成された端面側と反対側の端面側にレーザビームを照射し、集光して改質領域を形成し、必要に応じて、当該石英基板１の上面側でレーザビームの走査を繰り返して複数層の改質領域を形成する。
次いで、例えば図８ｃの分割対象基板４の両端部に下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。
【００２４】
このように、本実施形態の基板分割方法によれば、機能部３を形成する以前に、少なくとも当該機能部３が形成される基板端面側にレーザビーム（レーザ光）を照射して改質領域を形成することにより、機能部３へのレーザビームの照射を回避して、それによる機能部３のダメージを回避することが可能となる。
また、改質領域を形成した後で機能部３を形成し、その後、機能部３が形成された基板端面側と反対側の基板端面側にレーザビームを照射して改質領域を形成することにより、機能部３へのダメージを回避しながら改質領域を形成することができると共に、機能部を形成した後の工程、例えば洗浄工程において基板が不用意に割れてしまうことも回避することができる。
【００２５】
また、改質領域を基板の厚さ方向に複数層形成し、その後、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により、基板を確実に且つ精度良く分割することができる。
また、レーザ光がフェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザの何れか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、前記本実施形態の基板分割方法で分割対象基板から表示装置用基板を分割することとしたため、機能部にダメージのない基板で表示装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】図２の基板分割方法で分割対象基板を分割する説明図である。
【図６】レーザビーム照射による機能部のダメージの説明図である。
【図７】レーザビームの焦点位置とレーザビームのパルスエネルギーとダメージ幅の関係を示す説明図である。
【図８】本発明の基板分割方法の一実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  石英基板、３  機能部、４  分割対象基板、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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【図７】
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【図８】
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