レーザ照射装置、レーザスクライブ方法、電気光学装置の製造方法
【課題】高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法および電気光学装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】レーザ照射装置１００は、レーザ光を射出するレーザ光源１０１と、複数の集光レンズを有する集光機構１０３と、複数の集光レンズのいずれかがレーザ光の光軸１０１ａ上に配置されるように集光機構１０３を駆動する駆動部としてのサーボモータ１０４と、加工対象物としての基板Ｗの内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構１０３を光軸１０１ａ方向に移動可能な第１の移動機構としてＺ軸スライド機構１０４ｃと、基板Ｗが載置されるステージ１０５をレーザ光の光軸１０１ａと略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構としてのＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６と、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ１２０とを備えた。
【解決手段】レーザ照射装置１００は、レーザ光を射出するレーザ光源１０１と、複数の集光レンズを有する集光機構１０３と、複数の集光レンズのいずれかがレーザ光の光軸１０１ａ上に配置されるように集光機構１０３を駆動する駆動部としてのサーボモータ１０４と、加工対象物としての基板Ｗの内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構１０３を光軸１０１ａ方向に移動可能な第１の移動機構としてＺ軸スライド機構１０４ｃと、基板Ｗが載置されるステージ１０５をレーザ光の光軸１０１ａと略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構としてのＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６と、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ１２０とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物にレーザ光を照射し、集光点においてレーザ光のエネルギーにより加工対象物を物理的、化学的に変化させて切断加工を行うレーザ照射装置、レーザスクライブ法、電気光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ照射装置として、加工対象物の表面に溶融や切断予定ラインから外れた割れが生じることなく、加工対象物を切断することが可能なレーザ加工装置がある（特許文献１）。上記レ−ザ加工装置は、開口数が異なる複数の集光レンズを有し、内部に所望の大きさの改質スポットを形成するため、加工対象物の厚みに対応して集光レンズを選択するレンズ選択手段を備えた。
【０００３】
また、加工対象物を載置する載置台と載置台を光軸上で集光レンズに対して相対移動させる移動機構とを備え、加工対象物の厚みに応じて、厚み方向に異なる焦点位置でレーザ光を集光させ、複数の改質領域を形成する他のレーザ加工装置が知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４４８号公報
【特許文献２】特開２００５−４７２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のレーザ加工装置は、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質スポットを形成し、これを起点として加工対象物を切断するものである。しかしながら、起点としての改質スポットを加工対象物の内部に複数形成した改質領域を設けても、切断時の応力の加え方によって、確実に切断予定ラインに沿って切断することが難しいことが分かった。
【０００６】
切断予定ラインに沿ってより確実に切断するには、改質領域を加工対象物の内部に連続して形成することが望ましい。そのためには、レーザ光の焦点位置を加工対象物の内部で変えて走査するレーザ照射の回数が増えてしまい、生産性が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法および電気光学装置の製造方法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】
【０００８】
本発明のレーザ照射装置は、レーザ光を射出するレーザ光源と、少なくとも１つは異なる焦点距離を有する複数の集光部を備えた集光機構と、複数の集光部のいずれかがレーザ光の光軸上に配置されるように集光機構を駆動する駆動部と、加工対象物の内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構を光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、集光機構に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、レーザ光源および駆動部と第１の移動機構および第２の移動機構を制御する制御部とを備え、制御部は、駆動部を駆動させ複数の集光部のいずれか１つを選択し、加工対象物のレーザ光の入射面または入射面に対して反対側の表面に、レーザ光の集光領域の端部が掛かるように第１の移動機構を駆動して選択された集光部の光軸上の位置を設定し、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とする。
【０００９】
集光部によりレーザ光を加工対象物の内部に集光点を結ぶように集光させると、集光領域において多光子吸収を発生させることができる。当該集光領域では、集光されたレーザ光のエネルギーにより加工対象物が物理的あるいは化学的に変化した改質領域が形成される。この構成によれば、制御部が行う第１の走査では、第１の移動機構により選択された集光部の加工対象物に対する位置を設定し、集光点の位置を移動させずに切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。これにより、入射面または入射面に対して反対側の表面に沿って加工対象物の内部に第１の改質領域が形成される。そして、第２の走査では、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第１の走査と同様に加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。これにより、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域が形成される。第２の改質領域は、複数の集光部のうち少なくとも１つは異なる焦点距離を有しているので、加工対象物の内部で集光領域の位置がずれて振動するように形成される。したがって、加工対象物の内部で集光点の位置をずらしてレーザ光を照射して、加工対象物の表面に沿って改質領域が積層されるように走査を行う場合に比べて、走査の回数を低減することができる。すなわち、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に連続的に形成された第１の改質領域と第２の改質領域とをヘキ壊面として切断不良を生ずることなく、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置を提供することができる。
【００１０】
また、上記複数の集光部が焦点距離の長さの順に光軸を横切るように集光機構に配置され、制御部は、第２の走査において焦点距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出するようにレーザ光源と駆動部とを制御することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、制御部は、第２の走査において焦点距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出する。したがって、光軸上でランダムに焦点位置を設定する場合に比べて、駆動部による集光機構の移動量を少なくして、切断予定ラインに沿った方向から見て光軸方向に隙間を生じることなく、より確実に第１の改質領域に第２の改質領域を連続させることができる。
【００１２】
本発明の他のレーザ照射装置は、レーザ光を射出するレーザ光源と、それぞれに同一の焦点距離を有すると共にレーザ光の光軸上で異なる位置に配置される複数の集光部を備えた集光機構と、複数の集光部のいずれかがレーザ光の光軸上に配置されるように集光機構を駆動する駆動部と、加工対象物の内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構を光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、集光機構に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、レーザ光源および駆動部と第１の移動機構および第２の移動機構を制御する制御部とを備え、制御部は、駆動部を駆動させ複数の集光部のいずれか１つを選択し、加工対象物のレーザ光の入射面または入射面に対して反対側の表面に、レーザ光の集光領域の端部が掛かるように第１の移動機構を駆動して選択された集光部の光軸上の位置を設定し、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、制御部が行う第１の走査では、第１の移動機構により選択された集光部の加工対象物に対する位置を設定し、集光点の位置を移動させずに切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。これにより、入射面または入射面に対して反対側の表面に沿って加工対象物の内部に第１の改質領域が形成される。そして、第２の走査では、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第１の走査と同様に加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。すなわち、焦点距離が異なる複数の集光部を備える場合と同様な作用と効果を奏する。さらには、同一の焦点距離を有する集光部を複数用意し、その光軸上の位置が異なるように配置すればよいので、加工対象物の厚みに対応した集光機構の構成を容易に実現できる。
【００１４】
また、上記複数の集光部が加工対象物からの距離の長さの順に前記光軸を横切るように集光機構に配置され、制御部は、第２の走査において加工対象物からの距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出するようにレーザ光源と駆動部とを制御することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、制御部は、第２の走査において加工対象物からの距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出する。したがって、光軸上でランダムに焦点位置を設定する場合に比べて、駆動部による集光機構の移動量を少なくして、切断予定ラインに沿った方向から見て光軸方向に隙間を生じることなく、より確実に第１の改質領域に第２の改質領域を連続させることができる。
【００１６】
これらの発明のレーザ照射装置において、上記集光機構が回転体であり、複数の集光部が光軸を横切る回転体の回転軌跡上に配置されていることが好ましい。これによれば、複数の集光部が光軸を横切る回転体の回転軌跡上に配置されている。したがって、第２の走査において、回転体が１回転する間に光軸上に位置する集光部を介してレーザ光を照射すれば、加工対象物を光軸上で移動させることなく、レーザ光の集光点の位置を加工対象物の内部において振動させることができる。すなわち、加工対象物を光軸上で移動させず、焦点位置のみを振動させることができるので、高い位置精度で第１の改質領域に連続した第２の改質領域を形成することができる。また、加工対象物が大きくなっても、加工対象物を光軸上で移動させないので、焦点位置を高速に振動させることができる。すなわち、第２の改質領域をより緻密に形成することができ、スクライブを容易とする。
【００１７】
本発明のレーザスクライブ方法は、上記発明のレーザ照射装置を用い、レーザ光を加工対象物の切断予定ラインに沿って照射して加工対象物を切断するレーザスクライブ方法であって、集光機構の複数の集光部のうち１つを選択して、レーザ光の光軸が加工対象物の切断予定ライン上に位置するように選択された集光部と加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、レーザ光の集光領域の少なくとも一部が加工対象物のレーザ光の入射面または入射面と反対側の表面に掛かるように集光点の位置を調整する調整工程と、集光機構に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対移動させると共に、切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択し、加工対象物の相対移動に同期して、切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この方法によれば、第１の走査工程では、集光点の位置を一定にして、加工対象物のレーザ光の入射面または入射面と反対側の表面に沿って内部に第１の改質領域を形成する。第２の走査工程では、複数の集光部を順次選択して加工対象物の内部において集光点の位置を振動させ、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する。したがって、連続した第１の改質領域と第２の改質領域をヘキ壊面として切断予定ラインから外れることなく、加工対象物をスクライブして切断することができる。また、第２の改質領域は、集光点の振動により加工対象物の内部で振動した状態に形成される。よって、加工対象物の内部で集光点の位置をずらしながらレーザ光を照射して、加工対象物の表面に沿って改質領域が積層されるように走査を行う場合に比べて、走査の回数を低減することができる。すなわち、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に連続的に形成された第１の改質領域と第２の改質領域とをヘキ壊面として切断不良が生ずることなく、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザスクライブ方法を提供することができる。
【００１９】
また、上記集光機構が回転体であり、複数の集光部が光軸を横切る回転体の回転軌跡上に配置され、第２の走査工程では、複数の集光部を回転軌跡上に配置された順に選択して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射することが好ましい。これによれば、第２の走査工程では、複数の集光部を回転軌跡上に配置された順に選択するので、集光機構としての回転体が１回転する間に光軸上に位置する集光部を介してレーザ光を照射すれば、加工対象物を光軸上で移動させることなく、レーザ光の集光点の位置を加工対象物の内部において振動させることができる。すなわち、より高い位置精度で、加工対象物の内部に第１の改質領域に連続した第２の改質領域を形成することができる。また、加工対象物が大きくなっても、加工対象物を光軸上で移動させないので、集光点の位置を高速に振動させることができる。すなわち、第２の改質領域をより緻密に形成し、スクライブを容易に行うことが可能なレーザスクライブ方法を提供することができる。
【００２０】
本発明の電気光学装置の製造方法は、画素電極を有する一対の基板と、一対の基板に挟持された液晶とを備えた電気光学装置の製造方法であって、一対の基板がそれぞれ複数区画配置され所定の位置で接着されたマザー基板を加工対象物として、上記発明のレーザスクライブ方法を用い、電気光学装置を取り出すための切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射するスクライブ工程を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この方法によれば、切断不良が生ずることなく、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザスクライブ方法を用いているので、マザー基板から高い歩留まりで電気光学装置を取り出すことができると共に、より安価に電気光学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】
【００２２】
本発明の実施形態は、電気光学装置としての液晶表示装置を製造する工程において、液晶表示装置が複数区画形成されたマザー基板を切断する工程で用いられるレーザ照射装置と、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法を例に説明する。
【００２３】
＜液晶表示装置＞
まず、液晶表示装置について説明する。図１は、液晶表示装置の構造を示す概略図である。同図（ａ）は概略正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図である。
【００２４】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶表示装置１０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３を有する素子基板１と、対向電極６を有する対向基板２と、シール材４によって接着された両基板１，２の隙間に挟持された液晶５とを備えている。素子基板１は対向基板２より一回り大きく額縁状に張り出した状態となっている。
【００２５】
素子基板１は、厚みおよそ１．２ｍｍの石英ガラス基板を用いており、その表面には画素を構成する画素電極（図示省略）と、３端子のうちの一つが画素電極に接続されたＴＦＴ素子３が形成されている。ＴＦＴ素子３の残りの２端子は、画素電極を囲んで互いに絶縁状態で格子状に配置されたデータ線（図示省略）と走査線（図示省略）とに接続されている。データ線は、Ｙ軸方向に引き出されて端子部１ａにおいてデータ線駆動回路部９に接続されている。走査線は、Ｘ軸方向に引き出され、左右の額縁領域に形成された２つの走査線駆動回路部１３，１３に個々に接続されている。各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３の入力側配線は、端子部１ａに沿って配列した実装端子１１にそれぞれ接続されている。端子部１ａとは反対側の額縁領域には、２つの走査線駆動回路部１３，１３を繋ぐ配線１２が設けられている。
【００２６】
対向基板２は、厚みおよそ１．０ｍｍの透明なガラス基板を用いており、共通電極としての対向電極６が設けられている。対向電極６は、対向基板２の四隅に設けられた上下導通部１４を介して素子基板１側に設けられた配線と導通しており、当該配線も端子部１ａに設けられた実装端子１１に接続されている。
【００２７】
液晶５に面する素子基板１の表面および対向基板２の表面には、それぞれ配向膜７，８が形成されている。
【００２８】
液晶表示装置１０は、外部駆動回路と電気的に繋がる中継基板が実装端子１１に接続される。そして、外部駆動回路からの入力信号が各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３に入力されることにより、ＴＦＴ素子３が画素電極ごとにスイッチングされ、画素電極と対向電極６との間に駆動電圧が印加されて表示が行われる。
【００２９】
尚、液晶表示装置１０は、透過型の表示装置であり、素子基板１の背面側に冷陰極管やＬＥＤなどの光源を有する照明装置が装備される。また、図１には図示省略したが、液晶表示装置１０の表裏面には、それぞれ入出射する光を偏向する偏光板が設けられる。さらには、スイッチング素子としてＴＦＴ素子３に限らず、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を備えたものや、帯状の電極が直交するように各基板に設けられたパッシブマトリクス型の液晶表示装置でもよい。
【００３０】
図２は、液晶表示装置が区画形成されたマザー基板を示す概略図である。同図（ａ）は概略平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、１つの液晶表示装置１０に相当する素子基板１がマザー基板としてのウェハ状の基板Ｗに複数区画形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、対向基板２が個々に区画形成された素子基板１と接着されている。１つの液晶表示装置１０は、区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定ラインを切断して、基板Ｗから取り出される。この場合、基板Ｗは、厚み１．２ｍｍ、直径１２インチの石英ガラス基板であり、２００個分の素子基板１が区画形成されている。
【００３２】
尚、本実施形態では、基板Ｗに個々の対向基板２を接着した形態であるが、ウェハ状の基板内に対向基板２が複数区画形成された他のマザー基板と基板Ｗとを接着し、相方のマザー基板を切断して液晶表示装置１０を取り出すようにしてもよい。
【００３３】
＜レーザ照射装置＞
次に、本発明を適用したレーザ照射装置について説明する。図３は、レーザ照射装置の構成を示す概略図である。
【００３４】
図３に示すように、レーザ照射装置１００は、レーザ光を射出するレーザ光源１０１と、射出されたレーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２と、反射したレーザ光を集光する集光部としての複数の集光レンズを有する集光機構１０３とを備えている。複数の集光レンズのいずれかがレーザ光の光軸１０１ａ上に配置されるように集光機構１０３を駆動する駆動部としてのサーボモータ１０４を備えている。そして加工対象物としての基板Ｗの内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構１０３を光軸１０１ａ方向（Ｚ軸方向）に移動可能な第１の移動機構としてＺ軸スライド機構１０４ｃを備えている。また、基板Ｗを載置するステージ１０５と、集光機構１０３に対してステージ１０５をレーザ光の光軸１０１ａと略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構としてのＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６とを備えている。さらには、ダイクロイックミラー１０２を挟んで集光機構１０３と反対側に位置する撮像装置１１０を備えている。
【００３５】
レーザ照射装置１００は、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ１２０を備えている。メインコンピュータ１２０には、ＣＰＵや各種メモリの他に撮像装置１１０が撮像した画像情報を処理する画像処理部１２４を有している。撮像装置１１０は、同軸落射型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）が組み込まれたものである。同軸落射型光源から射出した可視光は、集光レンズを透過して焦点を結ぶ。
【００３６】
また、メインコンピュータ１２０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１２５とレーザ加工時の各種情報を表示する表示部１２６が接続されている。そして、レーザ光源１０１の出力やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部１２１と、複数の集光レンズのいずれかを選択するようにサーボモータ１０４を駆動すると共にＺ軸スライド機構１０４ｃを制御するレンズ制御部１２２とが接続されている。さらに、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６をそれぞれレール１０９，１０７に沿って移動させるサーボモータ（図示省略）を駆動するステージ制御部１２３が接続されている。サーボモータ１０４にはエンコーダが内蔵されており、レンズ制御部１２２はエンコーダから複数の集光レンズの位置情報を取得可能となっている。
【００３７】
集光機構１０３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１０４ｃ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１２２は、この位置センサの出力を検出して集光機構１０３のＺ軸方向の位置を制御可能となっている。したがって、撮像装置１１０の同軸落射型光源から射出した可視光の焦点が基板Ｗの表面と合うように集光機構１０３をＺ軸方向に移動させれば、基板Ｗの厚みを計測することが可能である。
【００３８】
レーザ光源１０１は、例えばチタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で射出するいわゆるフェムト秒レーザである。この場合、レーザ光は、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍであり、その半値幅はおよそ１５ｎｍである。またパルス幅はおよそ３００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は１ｋＨｚ、出力はおよそ７００ｍＷである。
【００３９】
図４は、集光機構の構造を示す概略図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線で切った断面図である。図４（ａ）に示すように、集光機構１０３は軸１０４ｂを中心に回転する円板状の回転体であり、光軸１０１ａを横切る円板１０４ａの回転軌跡１０３ｒ上に複数（８つ）の集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈが配置されている。これらの集光レンズ１０３ａ〜集光レンズ１０３ｈは、焦点距離の長さの順に配置されており、この場合、焦点距離の長さは、集光レンズ１０３ａ＞集光レンズ１０３ｂ＝集光レンズ１０３ｈ＞集光レンズ１０３ｃ＝集光レンズ１０３ｇ＞集光レンズ１０３ｄ＝集光レンズ１０３ｆ＞集光レンズ１０３ｅの順となっている。すなわち、集光機構１０３が１回転する間に、光軸１０１ａ上に位置した集光レンズを介してレーザ光を照射すれば、集光点の位置を光軸１０１ａ上で移動（振動）させることができるようになっている。集光部は、集光レンズに限らず、フレネルレンズや回折格子を用いることも可能である。
【００４０】
尚、本実施形態では、ステージ１０５は、Ｙ軸スライド部１０６に支持されているが、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６との位置関係を逆転させてＸ軸スライド部１０８に支持される形態としてもよい。また、ステージ１０５はθテーブルを介してＹ軸スライド部１０６に支持されることが好ましい。これによれば、基板Ｗを光軸１０１ａに対してより垂直な状態とすることが可能である。
【００４１】
図５は、レーザ光の集光領域の位置を加工対象物の内部で可変した状態を示す概略断面図である。同図（ａ）はレーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面と反対側の表面に掛かるように位置決めされた状態を示す概略断面図、同図（ｂ）はレーザ光の集光領域が入射面に徐々に近づいた状態を示す概略断面図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、サーボモータ１０４を駆動し光軸１０１ａ上にもっとも焦点距離が長い集光レンズ１０３ａを配置する。集光レンズ１０３ａにより集光されたレーザ光１１３は、波長分散特性を有しているため、屈折率がおよそ１．４６の基板Ｗに入射すると、短波長側のレーザ光１１４から長波長側のレーザ光１１５までその集光点が光軸１０１ａ上でずれた集光領域１１６に集光される。集光領域１１６は、いわゆる軸上色収差を有している。この場合、集光領域１１６の長波長側のレーザ光１１５の集光点が入射面Ｗａに対して反対側の表面Ｗｂに近接するようにＺ軸スライド機構１０４ｃを制御して集光レンズ１０３ａの位置を設定しているので、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が最も大きくなっている。すなわち、基板Ｗの厚み方向における集光領域１１６の幅が最大となっている。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、集光点の位置が入射面Ｗａ側に近づくように、サーボモータ１０４を駆動して集光レンズ１０３ｂ〜集光レンズ１０３ｅを順次選択すると、焦点距離が徐々に短くなり、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が次第に小さくなってゆく。したがって、レーザ光１１３は、集光領域１１７から集光領域１１８に向かって移動しながら集光され、基板Ｗの厚み方向において集光領域の幅が徐々に小さくなる。当然ながら、集光点が入射面Ｗａの近傍から反対側の表面Ｗｂに近づくようにサーボモータ１０４を駆動して集光レンズ１０３ｅ〜集光レンズ１０３ａを順次選択すると、集光領域１１８から集光領域１１６へと基板Ｗの厚み方向における集光領域の幅が徐々に大きくなる。言い換えれば、集光領域１１６から集光領域１１８までが光軸１０１ａ上で連続するように、焦点距離が異なる複数の集光レンズ１０３ａ〜集光レンズ１０３ｅが集光機構１０３に配置されている。集光領域１１６から集光領域１１８が互いに光軸１０１ａ上で一部重なり合うように複数の集光レンズ１０３ａ〜集光レンズ１０３ｅの焦点距離を設定してもよい。
【００４４】
尚、レーザ光源１０１として波長分散特性が小さい、すなわち半値幅が非常に狭く、且つ集光レンズの色収差が小さいあるいは補正されたものを用いれば、基板Ｗの厚み方向における集光点の位置によって集光領域の幅が変化する変化量を抑えることは可能である。
【００４５】
ここで多光子吸収による改質領域の形成について説明する。加工対象物が透明な材料であっても、材料の吸収のバンドギャップＥｇよりも光子のエネルギーｈνが非常に大きいと吸収が生じる。これを多光子吸収と言い、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、イオン価数変化、結晶化または分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。本実施形態では、この屈折率変化領域を改質領域と呼ぶ。
【００４６】
このようなレーザ光１１３の基板Ｗに対する照射特性を基に、レーザ照射装置１００のメインコンピュータ１２０は、もっとも焦点距離が長い集光レンズ１０３ａを選択して、レーザ光１１３の集光領域１１６の端部が、レーザ光１１３の入射面Ｗａと反対側の表面Ｗｂに掛かるようにＺ軸スライド機構１０４ｃにより集光機構１０３の位置を設定して、基板Ｗの区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定ライン（仮想）に沿ってレーザ光１１３を照射する第１の走査を行う。また、複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択して、レーザ光１１３の集光点の位置を基板Ｗの内部において振動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の走査によって基板Ｗが多光子吸収して形成された第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査を行う。
【００４７】
このようなレーザ照射装置１００によれば、基板Ｗの内部でレーザ光１１３の集光点の位置を順次ずらしてレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿って厚み方向（Ｚ軸方向）に連続する改質領域を形成する場合に比べて、レーザ光１１３の集光点を振動させて第２の改質領域を形成するので、レーザ光１１３の走査の回数を減らすことが可能である。また、基板Ｗの切断予定ラインに沿って第１の改質領域を形成するので、外部応力を加えて基板Ｗを切断する際に、第１の改質領域を起点として切断される。よって、破断面に外形不良が生じることを低減することが可能である。
【００４８】
なお、このような第１および第２の改質領域を形成するためのレーザ光１１３の照射条件としては、加工対象物によってレーザ光１１３の出力やパルス幅、パルス周期、レーザスキャン速度等の設定が必要なことは言うまでもない。特に、レーザ光源１０１の出力は、ダイクロイックミラー１０２や各集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈなど光軸１０１ａ上に配置される物質による吸収で減衰することを考慮する必要がある。したがって、実際の加工対象物を用いた予備試験を実施して、最適な照射条件を導くことが望ましい。
【００４９】
＜液晶表示装置の製造方法＞
本実施形態の液晶表示装置１０の製造方法は、画素電極などの各構成要素が形成された基板Ｗ（素子基板１）と対向基板２とをシール材４を用いて接着すると共に液晶５を封入して組み立てる組立工程と、基板Ｗの切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射してスクライブするスクライブ工程とを備えている。
【００５０】
組立工程では、まず、基板Ｗの表面の画素領域を囲むようにシール材４を配置する。シール材４としては、熱硬化性のエポキシ系接着剤や光硬化型の変性エポキシ系接着剤を用いることができる。シール材４には、基板Ｗ（素子基板１）と対向基板２とを所定の間隔で対向配置して接着するためのギャップ材等が含まれている。シール材４を配置する方法としては、スクリーンやオフセットなどの印刷法、当該接着剤をシリンジ等に充填してニードルなどから吐出描画する定量吐出法が挙げられる。
【００５１】
次に、シール材４が配置された基板Ｗに減圧下で所定量の液晶５を吐出して、所定の位置で対向基板２を押し付けるように接合させる。そして、接合した基板Ｗと対向基板２とを加熱あるいは露光することにより、当該接着剤を硬化させる。当該接着剤の硬化は、仮固定ができる程度でよく、後に本硬化させる。これにより複数の液晶表示装置１０が区画形成された基板Ｗ（図２参照）ができあがる。
【００５２】
スクライブ工程は、基板Ｗから液晶表示装置１０を取り出すために、区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに沿ってレーザ照射する工程である。本実施形態のスクライブ工程では、前述したレーザ照射装置１００を用いると共に、本発明を適用したレーザスクライブ方法を用いる。
【００５３】
＜レーザスクライブ方法＞
次に本発明を適用したレーザスクライブ方法について説明する。図６は、レーザスクライブ方法を示すフローチャートである。
【００５４】
図６に示すように、本実施形態のレーザスクライブ方法は、レーザ照射装置１００を用い、集光機構１０３とステージ１０５に載置された基板Ｗとを相対的に位置決めする位置決め工程（ステップＳ１）と、基板Ｗの厚みを計測する計測工程（ステップＳ２）と、レーザ光１１３の集光点の位置を調整する調整工程（ステップＳ３）とを備えている。また、基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程としての１次レーザスキャン工程（ステップＳ４）を備えている。そして、基板Ｗを相対移動させると共に複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択して、集光領域を基板Ｗの内部において振動させながら、切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て１次レーザスキャン工程で形成された第１の改質領域に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程としての２次レーザスキャン工程（ステップＳ５）を備えている。また、レーザ光１１３の集光領域の端部が基板Ｗの入射面Ｗａに掛かるように、集光レンズ１０３ｅを選択して、基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して第２の改質領域に連続する第３の改質領域を形成する３次レーザスキャン工程（ステップＳ６）を備えている。また、複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択して、集光領域を基板Ｗの内部において振動させながら、基板Ｗを相対移動させると共に切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域と第３の改質領域に連続するように第４の改質領域を形成する４次レーザスキャン工程（ステップＳ７）を備えている。さらに、基板Ｗに外部応力を加え切断予定ラインに沿って基板Ｗを切断（分割）するブレイク工程（ステップＳ８）を備えている。
【００５５】
図６のステップＳ１は、基板Ｗの位置決め工程である。ステップＳ１では、図２に示した基板Ｗを対向基板２側がステージ１０５の表面に接するように載置する。そして、区画領域ＤｘがＸ軸方向に平行となるように基板Ｗを位置決めする。メインコンピュータ１２０は、集光レンズ１０３ａが選択され光軸１０１ａ上に配置されるようにレンズ制御部１２２を介してサーボモータ１０４を駆動する。また、ステージ制御部１２３は、レーザ光１１３の光軸１０１ａが基板Ｗの任意の区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ライン上に位置するように、サーボモータ（図示省略）を駆動しＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を移動させる。この場合、ウェハ状の基板Ｗには、位置決め用のアライメントマークが形成されており、撮像装置１１０によってこのアライメントマークを認識し、画像処理部１２４に取り込んだ画像データに基づいて座標を演算することにより、基板Ｗを位置決めする。そして、ステップＳ２へ進む。
【００５６】
図６のステップＳ２は、基板Ｗの厚みを計測する工程である。ステップＳ２では、オペレータは、メインコンピュータ１２０を操作して、基板Ｗの厚み測定を実施する。撮像装置１１０が捉えた映像を表示部１２６に表示させ、基板Ｗのレーザ光の入射面Ｗａ（図５参照）と、もう一方の反対側の表面Ｗｂ（図５参照）とに撮像装置１１０から射出される可視光の焦点を合わせる動作を行わせることにより、メインコンピュータ１２０は、Ｚ軸スライド機構１０４ｃの位置センサの出力から基板Ｗの厚みを演算する。演算結果は、メインコンピュータ１２０の記憶部にＺ軸方向の座標として記憶される。そして、ステップＳ３に進む。
【００５７】
図６のステップＳ３は、レーザ光１１３の集光点の位置を調整する調整工程である。ステップＳ３では、撮像装置１１０が捉えた可視光の焦点と集光領域１１６とのＺ軸方向の位置関係をあらかじめレーザ照射する予備試験の結果から求めておき、データとして入力しておく。このデータとステップＳ２で求められた基板Ｗの厚みデータ（Ｚ軸方向の座標）とに基づいて、ステップＳ３では、図５（ａ）に示すように、レンズ制御部１２２は、Ｚ軸スライド機構１０４ｃを駆動して集光領域１１６の端部がレーザ光１１３の入射面Ｗａに対して反対側の表面Ｗｂに掛かるように集光機構１０３をＺ軸方向に移動させる。そして、ステップＳ４へ進む。
【００５８】
図６のステップＳ４は、１次レーザスキャン工程である。図７は、第１の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ４では、図７に示すように集光レンズ１０３ａに対して基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域２１を形成する。この場合、図２に示すように基板Ｗには複数（２００個）の液晶表示装置１０が区画形成されており、区画領域Ｄｘに対応してＸ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１９回行う。また、続いて区画領域Ｄｙに対応してＹ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１５回行う。当然、液晶表示装置１０の基板Ｗにおける区画配置に対応して所定のピッチでＸ軸またはＹ軸方向にずらしながら各レーザスキャンを行う。切断予定ラインは、あらかじめデータとして入力されているので、メインコンピュータ１２０は、このデータに基づいた制御信号をステージ制御部１２３に送る。ステージ制御部１２３は、制御信号に基づいてＸ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６とを移動させることにより、基板Ｗを集光レンズ１０３ａに対して相対移動させる。この場合、レーザ光１１３の照射に対応して基板Ｗを移動させる速度すなわちレーザスキャン速度は、およそ２０ｍｍ／秒である。したがって、Ｘ軸方向へ１９回およびＹ軸方向へ１５回のレーザスキャンに要する時間は、基板Ｗのウェハサイズが１２インチ（３００ｍｍ）のため、およそ９分である。この場合の集光領域１１６におけるピークパワー密度は、８×１０12Ｗ／ｃｍ2である。このようにして基板Ｗがレーザ光１１３を多光子吸収して形成された第１の改質領域２１の厚み方向（Ｚ軸方向）の幅は、およそ３００μｍである。そして、ステップＳ５へ進む。
【００５９】
図６のステップＳ５は、２次レーザスキャン工程である。図８は、第２の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ５では、先のステップＳ４と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を介してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。また、これらのレーザスキャンに同期してサーボモータ１０４により複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択してレーザ光１１３を照射する。すなわち、レーザ光１１３の集光点が基板Ｗの内部で振動し、集光領域１１７から集光領域１１８の間で変化する。そして、図８に示すように、切断予定ラインに沿った方向（走査方向）から見て第１の改質領域２１に厚み方向で連続する第２の改質領域２２が形成される。この場合の第２の改質領域２２の振幅は、およそ８００μｍである。また、レンズ制御部１２２によって制御されたサーボモータ１０４の回転数は、およそ１回／秒である。したがって、１秒間で１回の振動が行われ、レーザスキャン速度が２０ｍｍ／秒であるため、振動周期もほぼ２０ｍｍである。そして、ステップＳ６へ進む。
【００６０】
図６のステップＳ６は、３次レーザスキャン工程である。図９は、第３の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ６では、ステップＳ４と同様にして、メインコンピュータ１２０は、サーボモータ１０４を駆動し集光レンズ１０３ｅを選択する。また、ステージ制御部１２３を介してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。これにより、図９に示すように基板Ｗの入射面Ｗａの切断予定ラインに沿った方向に、第２の改質領域２２の振幅の極大部分と重なった第３の改質領域２３が形成される。すなわち、切断予定ラインに沿った方向（走査方向）から見て第２の改質領域２２に連続する第３の改質領域２３が形成される。この場合の第３の改質領域２３の厚み方向（Ｚ軸方向）の幅は、集光領域が入射面Ｗａに近づくことによって小さくなるので、およそ１００μｍである。そして、ステップＳ７へ進む。
【００６１】
図６のステップＳ７は、４次レーザスキャン工程である。図１０は、第４の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ７では、ステップＳ５と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を介してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。また、これらのレーザスキャンに同期してサーボモータ１０４により複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択してレーザ光１１３を照射する。この場合、先の２次レーザスキャン工程で形成された第２の改質領域２２に対して位相がずれるようにサーボモータ１０４による複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈの選択をレンズ制御部１２２が制御する。これにより図１０に示すように基板Ｗの内部において、各改質領域２１，２２，２３に一部で重なった第４の改質領域２４が形成される。尚、少なくとも第２の改質領域２２と第４の改質領域２４とが一部で重なっていれば、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３とには、重ならなくてもよい。これによれば、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３との間において、形成される改質領域の密度を高めることが可能である。すなわち、後のブレイク工程（ステップＳ８）での切断を容易にすることが可能となる。そして、ステップＳ８へ進む。
【００６２】
図６のステップＳ８は、基板Ｗを切断予定ラインで切断するブレイク工程である。図１１は、ブレイク方法を示す概略断面図である。同図（ａ）は切断予定ラインに沿った方向から見た外部応力の与え方を示す断面図、同図（ｂ）は同じくブレイク後を示す断面図である。ステップＳ８では、例えば図１１（ａ）に示すように、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ７によって、基板Ｗの厚み方向に連続して形成された改質領域Ｒｃに対して、ＥまたはＦ方向に外部応力を加える。これにより基板Ｗは、図１１（ｂ）に示すように、改質領域Ｒｃで分断される。また、基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａと表面Ｗｂすなわち表裏面の切断予定ラインに沿った厚み方向に第１の改質領域２１、第３の改質領域２３が形成されているため、これを起点として切断が進み、破断面に外形不良が発生することを低減することができる。したがって、高い精度で切断が可能である。この場合の改質領域Ｒｃの幅（Ｚ軸方向に直交する方向の幅）は、およそ１０〜２０μｍである。
【００６３】
このようなレーザスクライブ方法は、基板Ｗの内部でレーザ光１１３の集光点を順次ずらしてレーザ光１１３を照射し、厚み方向に連続する改質領域を形成する場合に比べて、第２の改質領域２２および第４の改質領域２４は、振動した状態で形成されるので、レーザスキャンの回数を低減することが可能である。また、基板Ｗの厚みが例えば６００μｍ程度に薄くなれば、３次レーザスキャン工程または４次レーザスキャン工程、あるいは３次および４次レーザスキャン工程を省いても、基板Ｗの切断を行うことが可能である。
【００６４】
上記実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、メインコンピュータ１２０は、レーザ光源１０１およびサーボモータ１０４、Ｚ軸スライド機構１０４ｃおよびＸ軸スライド部１０８ならびにＹ軸スライド部１０６をそれぞれ制御して、１次〜４次レーザスキャンを行う。これにより、基板Ｗの内部に切断予定ラインに沿って表面Ｗｂに掛かる第１の改質領域２１と入射面Ｗａに掛かる第３の改質領域２３とが形成される。また、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域２１と第３の改質領域２３とに連続するように振動した状態の第２の改質領域２２および第４の改質領域２４が形成される。すなわち、基板Ｗの内部に連続した改質領域Ｒｃが形成されるので、ブレイク工程で基板Ｗに外部応力を加えれば、切断予定ラインに沿って第１の改質領域２１または第３の改質領域２３を起点として精度よく且つ容易に基板Ｗを切断することができる。また、基板Ｗの内部に連続した改質領域Ｒｃを形成するレーザスキャンの回数を減じて高い生産性で基板Ｗのスクライブが可能なレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法を提供することができる。
【００６５】
（２）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、集光機構１０３には、複数の集光部としての集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈが焦点距離の長さの順に光軸１０１ａを横切る回転軌跡１０３ｒ上に配置されている。したがって、回転体である集光機構１０３が１回転する間に、各集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択してレーザ光を照射すれば、切断予定ラインに沿った方向から見て隙間無く第２の改質領域２２を形成することができる。
【００６６】
（３）上記実施形態の電気光学装置としての液晶表示装置１０の製造方法では、レーザ照射装置１００を使用したレーザスクライブ方法を用いて、基板Ｗに区画形成された複数の液晶表示装置１０をスクライブして取り出す。したがって、高い生産性と歩留まりで液晶表示装置１０を製造することができる。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。
【００６８】
（変形例１）上記実施形態のレーザ照射装置１００において、集光機構１０３の構造はこれに限定されない。図１２は、変形例の集光機構の構造を示す概略図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線で切った断面図である。図１２（ａ）に示すように、集光機構２０３は、中心から放射状に伸びた複数の支持部の先端側に同一の焦点距離を有する複数（８つ）の集光レンズ２０３ａ〜集光レンズ２０３ｈが設けられている。各集光レンズ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｈは、光軸１０１ａを横切る集光機構２０３の回転軌跡２０３ｒ上に配置されている。また、図１２（ｂ）に示すように、集光機構２０３が１回転すると集光点が振幅ΔＬで振動するように各集光レンズ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｈが回転軸２０４ｂに対して取り付けられている。レーザ光を照射する基板Ｗの厚みに対応してΔＬを設定すれば、基板Ｗの内部で振動するように改質領域を形成することができる。また、焦点距離が同じ複数の集光レンズを用いて構成すればよいので、焦点距離が異なる集光レンズを用意する場合に比べて、比較的容易に集光機構２０３を形成することができる。
【００６９】
（変形例２）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、サーボモータ１０４により複数の集光レンズ１０３ｂ〜集光レンズ１０３ｈを順次選択してレーザ照射し、振動した第２の改質領域２２および第４の改質領域２４を形成する方法は、これに限定されない。図１３は、変形例の改質領域の形成状態を示す概略断面図である。例えば、図１３（ａ）に示すように、集光機構１０３に配置される集光レンズの数を基板Ｗの厚みに対応して増やして行けば、より滑らかに幅が変化する波状の第２の改質領域２２や第４の改質領域２４を形成することができる。
【００７０】
（変形例３）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、第２の改質領域２２または第４の改質領域２４の形成方法は、これに限定されない。例えば、図１３（ｂ）に示すように、基板Ｗの厚みがさらに厚くなった場合には、走査方向から見てレーザ光１１３の入射面Ｗａ側に改質領域３５を形成し、反対側の表面Ｗｂ側に改質領域３１を形成する。そして、改質領域３１と改質領域３５との間において、Ｚ軸スライド機構１０４ｃにより焦点位置をずらしながら、振動した複数の改質領域３２，３３，３４を切断予定ラインに沿った方向から見て互いに連続するように形成してもよい。このようにすれば、基板Ｗの厚みに対応して集光レンズの数を増やさなくても、基板Ｗの内部に連続する改質領域を形成することができる。
【００７１】
（変形例４）上記実施形態のレーザ照射装置１００において、レーザ光源１０１は、固体光源としてチタンサファイアを用いたフェムト秒レーザとしたが、これに限定されない。例えば、加工対象物が半導体ウェハのようにシリコン等からなる基板ならばＹＡＧレーザの高調波を用いることもできる。
【００７２】
（変形例５）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、加工対象物は石英ガラスからなる基板Ｗに限定されない。レーザ光に対して透明な加工対象物であれば本発明のレーザスクライブ方法を適用することが可能であり、例えば、低アルカリガラスやソーダガラス、あるいはシリコン等からなる半導体ウェハのスクライブにも用いることができる。
【００７３】
（変形例６）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、レーザ加工の順番および方法は、これに限定されない。例えば、１次および３次レーザスキャン工程を先に実施してから、２次および４次レーザスキャン工程を実施してもよい。また、２次レーザスキャン工程が終わったところで、基板Ｗを反転してステージ１０５に載置し、再び基板Ｗの位置決め工程と調整工程で、集光点の位置を調整する。そして、３次および４次レーザスキャン工程を実施する。このようにすれば、３次レーザスキャン工程で形成される第３の改質領域２３のＺ軸方向における幅は、第１の改質領域２１の幅とほぼ同等となる。また、４次レーザスキャン工程で形成される第４の改質領域２４の形状は、第２の改質領域２２を反転した状態とすることができる。すなわち、基板Ｗの表裏面から内部に向けて形成される改質領域を表裏面からの距離に寄らずほぼ同等な分布で形成することができる。よって、ブレイク工程で外部応力がどの方向に加わっても容易にブレイクすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）および（ｂ）は液晶表示装置の構造を示す概略図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は液晶表示装置が区画形成された基板を示す概略図。
【図３】レーザ照射装置の構成を示す概略図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は集光機構の構造を示す概略図。
【図５】（ａ）はレーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面と反対側の表面に掛かるように位置決めされた状態を示す概略断面図、（ｂ）はレーザ光の集光領域が入射面に徐々に近づいた状態を示す概略断面図。
【図６】レーザスクライブ方法を示すフローチャート。
【図７】第１の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図８】第２の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図９】第３の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図１０】第４の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図１１】（ａ）は切断予定ラインに沿った方向から見た外部応力の与え方を示す断面図、（ｂ）はブレイク後を示す断面図。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は変形例の集光機構の構造を示す概略図。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は変形例の改質領域の形成状態を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１，２…一対の基板、５…液晶、１０…電気光学装置としての液晶表示装置、２１…第１の改質領域、２２…第２の改質領域、１００…レーザ照射装置、１０１…レーザ光源、１０１ａ…光軸、１０３…集光機構、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈ…集光部としての集光レンズ、１０３ｒ…回転軌跡、１０４…駆動部としてのサーボモータ、１０４ｃ…第１の移動機構としてのＺ軸スライド機構、１０６…第２の移動機構としてのＹ軸スライド部、１０８…第２の移動機構としてのＸ軸スライド部、１１３…レーザ光、１１６，１１７，１１８…集光領域、２０３…集光機構、２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｈ…集光部としての集光レンズ、２０３ｒ…回転軌跡、Ｗ…加工対象物およびマザー基板としての基板、Ｗａ…入射面、Ｗｂ…入射面に対して反対側の表面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物にレーザ光を照射し、集光点においてレーザ光のエネルギーにより加工対象物を物理的、化学的に変化させて切断加工を行うレーザ照射装置、レーザスクライブ法、電気光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ照射装置として、加工対象物の表面に溶融や切断予定ラインから外れた割れが生じることなく、加工対象物を切断することが可能なレーザ加工装置がある（特許文献１）。上記レ−ザ加工装置は、開口数が異なる複数の集光レンズを有し、内部に所望の大きさの改質スポットを形成するため、加工対象物の厚みに対応して集光レンズを選択するレンズ選択手段を備えた。
【０００３】
また、加工対象物を載置する載置台と載置台を光軸上で集光レンズに対して相対移動させる移動機構とを備え、加工対象物の厚みに応じて、厚み方向に異なる焦点位置でレーザ光を集光させ、複数の改質領域を形成する他のレーザ加工装置が知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４４８号公報
【特許文献２】特開２００５−４７２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のレーザ加工装置は、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質スポットを形成し、これを起点として加工対象物を切断するものである。しかしながら、起点としての改質スポットを加工対象物の内部に複数形成した改質領域を設けても、切断時の応力の加え方によって、確実に切断予定ラインに沿って切断することが難しいことが分かった。
【０００６】
切断予定ラインに沿ってより確実に切断するには、改質領域を加工対象物の内部に連続して形成することが望ましい。そのためには、レーザ光の焦点位置を加工対象物の内部で変えて走査するレーザ照射の回数が増えてしまい、生産性が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法および電気光学装置の製造方法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】
【０００８】
本発明のレーザ照射装置は、レーザ光を射出するレーザ光源と、少なくとも１つは異なる焦点距離を有する複数の集光部を備えた集光機構と、複数の集光部のいずれかがレーザ光の光軸上に配置されるように集光機構を駆動する駆動部と、加工対象物の内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構を光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、集光機構に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、レーザ光源および駆動部と第１の移動機構および第２の移動機構を制御する制御部とを備え、制御部は、駆動部を駆動させ複数の集光部のいずれか１つを選択し、加工対象物のレーザ光の入射面または入射面に対して反対側の表面に、レーザ光の集光領域の端部が掛かるように第１の移動機構を駆動して選択された集光部の光軸上の位置を設定し、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とする。
【０００９】
集光部によりレーザ光を加工対象物の内部に集光点を結ぶように集光させると、集光領域において多光子吸収を発生させることができる。当該集光領域では、集光されたレーザ光のエネルギーにより加工対象物が物理的あるいは化学的に変化した改質領域が形成される。この構成によれば、制御部が行う第１の走査では、第１の移動機構により選択された集光部の加工対象物に対する位置を設定し、集光点の位置を移動させずに切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。これにより、入射面または入射面に対して反対側の表面に沿って加工対象物の内部に第１の改質領域が形成される。そして、第２の走査では、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第１の走査と同様に加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。これにより、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域が形成される。第２の改質領域は、複数の集光部のうち少なくとも１つは異なる焦点距離を有しているので、加工対象物の内部で集光領域の位置がずれて振動するように形成される。したがって、加工対象物の内部で集光点の位置をずらしてレーザ光を照射して、加工対象物の表面に沿って改質領域が積層されるように走査を行う場合に比べて、走査の回数を低減することができる。すなわち、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に連続的に形成された第１の改質領域と第２の改質領域とをヘキ壊面として切断不良を生ずることなく、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置を提供することができる。
【００１０】
また、上記複数の集光部が焦点距離の長さの順に光軸を横切るように集光機構に配置され、制御部は、第２の走査において焦点距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出するようにレーザ光源と駆動部とを制御することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、制御部は、第２の走査において焦点距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出する。したがって、光軸上でランダムに焦点位置を設定する場合に比べて、駆動部による集光機構の移動量を少なくして、切断予定ラインに沿った方向から見て光軸方向に隙間を生じることなく、より確実に第１の改質領域に第２の改質領域を連続させることができる。
【００１２】
本発明の他のレーザ照射装置は、レーザ光を射出するレーザ光源と、それぞれに同一の焦点距離を有すると共にレーザ光の光軸上で異なる位置に配置される複数の集光部を備えた集光機構と、複数の集光部のいずれかがレーザ光の光軸上に配置されるように集光機構を駆動する駆動部と、加工対象物の内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構を光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、集光機構に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、レーザ光源および駆動部と第１の移動機構および第２の移動機構を制御する制御部とを備え、制御部は、駆動部を駆動させ複数の集光部のいずれか１つを選択し、加工対象物のレーザ光の入射面または入射面に対して反対側の表面に、レーザ光の集光領域の端部が掛かるように第１の移動機構を駆動して選択された集光部の光軸上の位置を設定し、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第２の移動機構による加工対象物の相対移動に同期して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、制御部が行う第１の走査では、第１の移動機構により選択された集光部の加工対象物に対する位置を設定し、集光点の位置を移動させずに切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。これにより、入射面または入射面に対して反対側の表面に沿って加工対象物の内部に第１の改質領域が形成される。そして、第２の走査では、駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択して、第１の走査と同様に加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する。すなわち、焦点距離が異なる複数の集光部を備える場合と同様な作用と効果を奏する。さらには、同一の焦点距離を有する集光部を複数用意し、その光軸上の位置が異なるように配置すればよいので、加工対象物の厚みに対応した集光機構の構成を容易に実現できる。
【００１４】
また、上記複数の集光部が加工対象物からの距離の長さの順に前記光軸を横切るように集光機構に配置され、制御部は、第２の走査において加工対象物からの距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出するようにレーザ光源と駆動部とを制御することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、制御部は、第２の走査において加工対象物からの距離の長さの順に複数の集光部のうち１つを選択してレーザ光を射出する。したがって、光軸上でランダムに焦点位置を設定する場合に比べて、駆動部による集光機構の移動量を少なくして、切断予定ラインに沿った方向から見て光軸方向に隙間を生じることなく、より確実に第１の改質領域に第２の改質領域を連続させることができる。
【００１６】
これらの発明のレーザ照射装置において、上記集光機構が回転体であり、複数の集光部が光軸を横切る回転体の回転軌跡上に配置されていることが好ましい。これによれば、複数の集光部が光軸を横切る回転体の回転軌跡上に配置されている。したがって、第２の走査において、回転体が１回転する間に光軸上に位置する集光部を介してレーザ光を照射すれば、加工対象物を光軸上で移動させることなく、レーザ光の集光点の位置を加工対象物の内部において振動させることができる。すなわち、加工対象物を光軸上で移動させず、焦点位置のみを振動させることができるので、高い位置精度で第１の改質領域に連続した第２の改質領域を形成することができる。また、加工対象物が大きくなっても、加工対象物を光軸上で移動させないので、焦点位置を高速に振動させることができる。すなわち、第２の改質領域をより緻密に形成することができ、スクライブを容易とする。
【００１７】
本発明のレーザスクライブ方法は、上記発明のレーザ照射装置を用い、レーザ光を加工対象物の切断予定ラインに沿って照射して加工対象物を切断するレーザスクライブ方法であって、集光機構の複数の集光部のうち１つを選択して、レーザ光の光軸が加工対象物の切断予定ライン上に位置するように選択された集光部と加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、レーザ光の集光領域の少なくとも一部が加工対象物のレーザ光の入射面または入射面と反対側の表面に掛かるように集光点の位置を調整する調整工程と、集光機構に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対移動させると共に、切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように複数の集光部を順次選択し、加工対象物の相対移動に同期して、切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この方法によれば、第１の走査工程では、集光点の位置を一定にして、加工対象物のレーザ光の入射面または入射面と反対側の表面に沿って内部に第１の改質領域を形成する。第２の走査工程では、複数の集光部を順次選択して加工対象物の内部において集光点の位置を振動させ、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する。したがって、連続した第１の改質領域と第２の改質領域をヘキ壊面として切断予定ラインから外れることなく、加工対象物をスクライブして切断することができる。また、第２の改質領域は、集光点の振動により加工対象物の内部で振動した状態に形成される。よって、加工対象物の内部で集光点の位置をずらしながらレーザ光を照射して、加工対象物の表面に沿って改質領域が積層されるように走査を行う場合に比べて、走査の回数を低減することができる。すなわち、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に連続的に形成された第１の改質領域と第２の改質領域とをヘキ壊面として切断不良が生ずることなく、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザスクライブ方法を提供することができる。
【００１９】
また、上記集光機構が回転体であり、複数の集光部が光軸を横切る回転体の回転軌跡上に配置され、第２の走査工程では、複数の集光部を回転軌跡上に配置された順に選択して、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射することが好ましい。これによれば、第２の走査工程では、複数の集光部を回転軌跡上に配置された順に選択するので、集光機構としての回転体が１回転する間に光軸上に位置する集光部を介してレーザ光を照射すれば、加工対象物を光軸上で移動させることなく、レーザ光の集光点の位置を加工対象物の内部において振動させることができる。すなわち、より高い位置精度で、加工対象物の内部に第１の改質領域に連続した第２の改質領域を形成することができる。また、加工対象物が大きくなっても、加工対象物を光軸上で移動させないので、集光点の位置を高速に振動させることができる。すなわち、第２の改質領域をより緻密に形成し、スクライブを容易に行うことが可能なレーザスクライブ方法を提供することができる。
【００２０】
本発明の電気光学装置の製造方法は、画素電極を有する一対の基板と、一対の基板に挟持された液晶とを備えた電気光学装置の製造方法であって、一対の基板がそれぞれ複数区画配置され所定の位置で接着されたマザー基板を加工対象物として、上記発明のレーザスクライブ方法を用い、電気光学装置を取り出すための切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射するスクライブ工程を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この方法によれば、切断不良が生ずることなく、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザスクライブ方法を用いているので、マザー基板から高い歩留まりで電気光学装置を取り出すことができると共に、より安価に電気光学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】
【００２２】
本発明の実施形態は、電気光学装置としての液晶表示装置を製造する工程において、液晶表示装置が複数区画形成されたマザー基板を切断する工程で用いられるレーザ照射装置と、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法を例に説明する。
【００２３】
＜液晶表示装置＞
まず、液晶表示装置について説明する。図１は、液晶表示装置の構造を示す概略図である。同図（ａ）は概略正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図である。
【００２４】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶表示装置１０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３を有する素子基板１と、対向電極６を有する対向基板２と、シール材４によって接着された両基板１，２の隙間に挟持された液晶５とを備えている。素子基板１は対向基板２より一回り大きく額縁状に張り出した状態となっている。
【００２５】
素子基板１は、厚みおよそ１．２ｍｍの石英ガラス基板を用いており、その表面には画素を構成する画素電極（図示省略）と、３端子のうちの一つが画素電極に接続されたＴＦＴ素子３が形成されている。ＴＦＴ素子３の残りの２端子は、画素電極を囲んで互いに絶縁状態で格子状に配置されたデータ線（図示省略）と走査線（図示省略）とに接続されている。データ線は、Ｙ軸方向に引き出されて端子部１ａにおいてデータ線駆動回路部９に接続されている。走査線は、Ｘ軸方向に引き出され、左右の額縁領域に形成された２つの走査線駆動回路部１３，１３に個々に接続されている。各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３の入力側配線は、端子部１ａに沿って配列した実装端子１１にそれぞれ接続されている。端子部１ａとは反対側の額縁領域には、２つの走査線駆動回路部１３，１３を繋ぐ配線１２が設けられている。
【００２６】
対向基板２は、厚みおよそ１．０ｍｍの透明なガラス基板を用いており、共通電極としての対向電極６が設けられている。対向電極６は、対向基板２の四隅に設けられた上下導通部１４を介して素子基板１側に設けられた配線と導通しており、当該配線も端子部１ａに設けられた実装端子１１に接続されている。
【００２７】
液晶５に面する素子基板１の表面および対向基板２の表面には、それぞれ配向膜７，８が形成されている。
【００２８】
液晶表示装置１０は、外部駆動回路と電気的に繋がる中継基板が実装端子１１に接続される。そして、外部駆動回路からの入力信号が各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３に入力されることにより、ＴＦＴ素子３が画素電極ごとにスイッチングされ、画素電極と対向電極６との間に駆動電圧が印加されて表示が行われる。
【００２９】
尚、液晶表示装置１０は、透過型の表示装置であり、素子基板１の背面側に冷陰極管やＬＥＤなどの光源を有する照明装置が装備される。また、図１には図示省略したが、液晶表示装置１０の表裏面には、それぞれ入出射する光を偏向する偏光板が設けられる。さらには、スイッチング素子としてＴＦＴ素子３に限らず、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を備えたものや、帯状の電極が直交するように各基板に設けられたパッシブマトリクス型の液晶表示装置でもよい。
【００３０】
図２は、液晶表示装置が区画形成されたマザー基板を示す概略図である。同図（ａ）は概略平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、１つの液晶表示装置１０に相当する素子基板１がマザー基板としてのウェハ状の基板Ｗに複数区画形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、対向基板２が個々に区画形成された素子基板１と接着されている。１つの液晶表示装置１０は、区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定ラインを切断して、基板Ｗから取り出される。この場合、基板Ｗは、厚み１．２ｍｍ、直径１２インチの石英ガラス基板であり、２００個分の素子基板１が区画形成されている。
【００３２】
尚、本実施形態では、基板Ｗに個々の対向基板２を接着した形態であるが、ウェハ状の基板内に対向基板２が複数区画形成された他のマザー基板と基板Ｗとを接着し、相方のマザー基板を切断して液晶表示装置１０を取り出すようにしてもよい。
【００３３】
＜レーザ照射装置＞
次に、本発明を適用したレーザ照射装置について説明する。図３は、レーザ照射装置の構成を示す概略図である。
【００３４】
図３に示すように、レーザ照射装置１００は、レーザ光を射出するレーザ光源１０１と、射出されたレーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２と、反射したレーザ光を集光する集光部としての複数の集光レンズを有する集光機構１０３とを備えている。複数の集光レンズのいずれかがレーザ光の光軸１０１ａ上に配置されるように集光機構１０３を駆動する駆動部としてのサーボモータ１０４を備えている。そして加工対象物としての基板Ｗの内部にレーザ光の集光点が位置するように、集光機構１０３を光軸１０１ａ方向（Ｚ軸方向）に移動可能な第１の移動機構としてＺ軸スライド機構１０４ｃを備えている。また、基板Ｗを載置するステージ１０５と、集光機構１０３に対してステージ１０５をレーザ光の光軸１０１ａと略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構としてのＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６とを備えている。さらには、ダイクロイックミラー１０２を挟んで集光機構１０３と反対側に位置する撮像装置１１０を備えている。
【００３５】
レーザ照射装置１００は、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ１２０を備えている。メインコンピュータ１２０には、ＣＰＵや各種メモリの他に撮像装置１１０が撮像した画像情報を処理する画像処理部１２４を有している。撮像装置１１０は、同軸落射型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）が組み込まれたものである。同軸落射型光源から射出した可視光は、集光レンズを透過して焦点を結ぶ。
【００３６】
また、メインコンピュータ１２０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１２５とレーザ加工時の各種情報を表示する表示部１２６が接続されている。そして、レーザ光源１０１の出力やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部１２１と、複数の集光レンズのいずれかを選択するようにサーボモータ１０４を駆動すると共にＺ軸スライド機構１０４ｃを制御するレンズ制御部１２２とが接続されている。さらに、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６をそれぞれレール１０９，１０７に沿って移動させるサーボモータ（図示省略）を駆動するステージ制御部１２３が接続されている。サーボモータ１０４にはエンコーダが内蔵されており、レンズ制御部１２２はエンコーダから複数の集光レンズの位置情報を取得可能となっている。
【００３７】
集光機構１０３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１０４ｃ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１２２は、この位置センサの出力を検出して集光機構１０３のＺ軸方向の位置を制御可能となっている。したがって、撮像装置１１０の同軸落射型光源から射出した可視光の焦点が基板Ｗの表面と合うように集光機構１０３をＺ軸方向に移動させれば、基板Ｗの厚みを計測することが可能である。
【００３８】
レーザ光源１０１は、例えばチタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で射出するいわゆるフェムト秒レーザである。この場合、レーザ光は、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍであり、その半値幅はおよそ１５ｎｍである。またパルス幅はおよそ３００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は１ｋＨｚ、出力はおよそ７００ｍＷである。
【００３９】
図４は、集光機構の構造を示す概略図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線で切った断面図である。図４（ａ）に示すように、集光機構１０３は軸１０４ｂを中心に回転する円板状の回転体であり、光軸１０１ａを横切る円板１０４ａの回転軌跡１０３ｒ上に複数（８つ）の集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈが配置されている。これらの集光レンズ１０３ａ〜集光レンズ１０３ｈは、焦点距離の長さの順に配置されており、この場合、焦点距離の長さは、集光レンズ１０３ａ＞集光レンズ１０３ｂ＝集光レンズ１０３ｈ＞集光レンズ１０３ｃ＝集光レンズ１０３ｇ＞集光レンズ１０３ｄ＝集光レンズ１０３ｆ＞集光レンズ１０３ｅの順となっている。すなわち、集光機構１０３が１回転する間に、光軸１０１ａ上に位置した集光レンズを介してレーザ光を照射すれば、集光点の位置を光軸１０１ａ上で移動（振動）させることができるようになっている。集光部は、集光レンズに限らず、フレネルレンズや回折格子を用いることも可能である。
【００４０】
尚、本実施形態では、ステージ１０５は、Ｙ軸スライド部１０６に支持されているが、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６との位置関係を逆転させてＸ軸スライド部１０８に支持される形態としてもよい。また、ステージ１０５はθテーブルを介してＹ軸スライド部１０６に支持されることが好ましい。これによれば、基板Ｗを光軸１０１ａに対してより垂直な状態とすることが可能である。
【００４１】
図５は、レーザ光の集光領域の位置を加工対象物の内部で可変した状態を示す概略断面図である。同図（ａ）はレーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面と反対側の表面に掛かるように位置決めされた状態を示す概略断面図、同図（ｂ）はレーザ光の集光領域が入射面に徐々に近づいた状態を示す概略断面図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、サーボモータ１０４を駆動し光軸１０１ａ上にもっとも焦点距離が長い集光レンズ１０３ａを配置する。集光レンズ１０３ａにより集光されたレーザ光１１３は、波長分散特性を有しているため、屈折率がおよそ１．４６の基板Ｗに入射すると、短波長側のレーザ光１１４から長波長側のレーザ光１１５までその集光点が光軸１０１ａ上でずれた集光領域１１６に集光される。集光領域１１６は、いわゆる軸上色収差を有している。この場合、集光領域１１６の長波長側のレーザ光１１５の集光点が入射面Ｗａに対して反対側の表面Ｗｂに近接するようにＺ軸スライド機構１０４ｃを制御して集光レンズ１０３ａの位置を設定しているので、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が最も大きくなっている。すなわち、基板Ｗの厚み方向における集光領域１１６の幅が最大となっている。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、集光点の位置が入射面Ｗａ側に近づくように、サーボモータ１０４を駆動して集光レンズ１０３ｂ〜集光レンズ１０３ｅを順次選択すると、焦点距離が徐々に短くなり、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が次第に小さくなってゆく。したがって、レーザ光１１３は、集光領域１１７から集光領域１１８に向かって移動しながら集光され、基板Ｗの厚み方向において集光領域の幅が徐々に小さくなる。当然ながら、集光点が入射面Ｗａの近傍から反対側の表面Ｗｂに近づくようにサーボモータ１０４を駆動して集光レンズ１０３ｅ〜集光レンズ１０３ａを順次選択すると、集光領域１１８から集光領域１１６へと基板Ｗの厚み方向における集光領域の幅が徐々に大きくなる。言い換えれば、集光領域１１６から集光領域１１８までが光軸１０１ａ上で連続するように、焦点距離が異なる複数の集光レンズ１０３ａ〜集光レンズ１０３ｅが集光機構１０３に配置されている。集光領域１１６から集光領域１１８が互いに光軸１０１ａ上で一部重なり合うように複数の集光レンズ１０３ａ〜集光レンズ１０３ｅの焦点距離を設定してもよい。
【００４４】
尚、レーザ光源１０１として波長分散特性が小さい、すなわち半値幅が非常に狭く、且つ集光レンズの色収差が小さいあるいは補正されたものを用いれば、基板Ｗの厚み方向における集光点の位置によって集光領域の幅が変化する変化量を抑えることは可能である。
【００４５】
ここで多光子吸収による改質領域の形成について説明する。加工対象物が透明な材料であっても、材料の吸収のバンドギャップＥｇよりも光子のエネルギーｈνが非常に大きいと吸収が生じる。これを多光子吸収と言い、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、イオン価数変化、結晶化または分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。本実施形態では、この屈折率変化領域を改質領域と呼ぶ。
【００４６】
このようなレーザ光１１３の基板Ｗに対する照射特性を基に、レーザ照射装置１００のメインコンピュータ１２０は、もっとも焦点距離が長い集光レンズ１０３ａを選択して、レーザ光１１３の集光領域１１６の端部が、レーザ光１１３の入射面Ｗａと反対側の表面Ｗｂに掛かるようにＺ軸スライド機構１０４ｃにより集光機構１０３の位置を設定して、基板Ｗの区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定ライン（仮想）に沿ってレーザ光１１３を照射する第１の走査を行う。また、複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択して、レーザ光１１３の集光点の位置を基板Ｗの内部において振動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の走査によって基板Ｗが多光子吸収して形成された第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査を行う。
【００４７】
このようなレーザ照射装置１００によれば、基板Ｗの内部でレーザ光１１３の集光点の位置を順次ずらしてレーザ光を照射して、切断予定ラインに沿って厚み方向（Ｚ軸方向）に連続する改質領域を形成する場合に比べて、レーザ光１１３の集光点を振動させて第２の改質領域を形成するので、レーザ光１１３の走査の回数を減らすことが可能である。また、基板Ｗの切断予定ラインに沿って第１の改質領域を形成するので、外部応力を加えて基板Ｗを切断する際に、第１の改質領域を起点として切断される。よって、破断面に外形不良が生じることを低減することが可能である。
【００４８】
なお、このような第１および第２の改質領域を形成するためのレーザ光１１３の照射条件としては、加工対象物によってレーザ光１１３の出力やパルス幅、パルス周期、レーザスキャン速度等の設定が必要なことは言うまでもない。特に、レーザ光源１０１の出力は、ダイクロイックミラー１０２や各集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈなど光軸１０１ａ上に配置される物質による吸収で減衰することを考慮する必要がある。したがって、実際の加工対象物を用いた予備試験を実施して、最適な照射条件を導くことが望ましい。
【００４９】
＜液晶表示装置の製造方法＞
本実施形態の液晶表示装置１０の製造方法は、画素電極などの各構成要素が形成された基板Ｗ（素子基板１）と対向基板２とをシール材４を用いて接着すると共に液晶５を封入して組み立てる組立工程と、基板Ｗの切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射してスクライブするスクライブ工程とを備えている。
【００５０】
組立工程では、まず、基板Ｗの表面の画素領域を囲むようにシール材４を配置する。シール材４としては、熱硬化性のエポキシ系接着剤や光硬化型の変性エポキシ系接着剤を用いることができる。シール材４には、基板Ｗ（素子基板１）と対向基板２とを所定の間隔で対向配置して接着するためのギャップ材等が含まれている。シール材４を配置する方法としては、スクリーンやオフセットなどの印刷法、当該接着剤をシリンジ等に充填してニードルなどから吐出描画する定量吐出法が挙げられる。
【００５１】
次に、シール材４が配置された基板Ｗに減圧下で所定量の液晶５を吐出して、所定の位置で対向基板２を押し付けるように接合させる。そして、接合した基板Ｗと対向基板２とを加熱あるいは露光することにより、当該接着剤を硬化させる。当該接着剤の硬化は、仮固定ができる程度でよく、後に本硬化させる。これにより複数の液晶表示装置１０が区画形成された基板Ｗ（図２参照）ができあがる。
【００５２】
スクライブ工程は、基板Ｗから液晶表示装置１０を取り出すために、区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに沿ってレーザ照射する工程である。本実施形態のスクライブ工程では、前述したレーザ照射装置１００を用いると共に、本発明を適用したレーザスクライブ方法を用いる。
【００５３】
＜レーザスクライブ方法＞
次に本発明を適用したレーザスクライブ方法について説明する。図６は、レーザスクライブ方法を示すフローチャートである。
【００５４】
図６に示すように、本実施形態のレーザスクライブ方法は、レーザ照射装置１００を用い、集光機構１０３とステージ１０５に載置された基板Ｗとを相対的に位置決めする位置決め工程（ステップＳ１）と、基板Ｗの厚みを計測する計測工程（ステップＳ２）と、レーザ光１１３の集光点の位置を調整する調整工程（ステップＳ３）とを備えている。また、基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程としての１次レーザスキャン工程（ステップＳ４）を備えている。そして、基板Ｗを相対移動させると共に複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択して、集光領域を基板Ｗの内部において振動させながら、切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て１次レーザスキャン工程で形成された第１の改質領域に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程としての２次レーザスキャン工程（ステップＳ５）を備えている。また、レーザ光１１３の集光領域の端部が基板Ｗの入射面Ｗａに掛かるように、集光レンズ１０３ｅを選択して、基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して第２の改質領域に連続する第３の改質領域を形成する３次レーザスキャン工程（ステップＳ６）を備えている。また、複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択して、集光領域を基板Ｗの内部において振動させながら、基板Ｗを相対移動させると共に切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域と第３の改質領域に連続するように第４の改質領域を形成する４次レーザスキャン工程（ステップＳ７）を備えている。さらに、基板Ｗに外部応力を加え切断予定ラインに沿って基板Ｗを切断（分割）するブレイク工程（ステップＳ８）を備えている。
【００５５】
図６のステップＳ１は、基板Ｗの位置決め工程である。ステップＳ１では、図２に示した基板Ｗを対向基板２側がステージ１０５の表面に接するように載置する。そして、区画領域ＤｘがＸ軸方向に平行となるように基板Ｗを位置決めする。メインコンピュータ１２０は、集光レンズ１０３ａが選択され光軸１０１ａ上に配置されるようにレンズ制御部１２２を介してサーボモータ１０４を駆動する。また、ステージ制御部１２３は、レーザ光１１３の光軸１０１ａが基板Ｗの任意の区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ライン上に位置するように、サーボモータ（図示省略）を駆動しＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を移動させる。この場合、ウェハ状の基板Ｗには、位置決め用のアライメントマークが形成されており、撮像装置１１０によってこのアライメントマークを認識し、画像処理部１２４に取り込んだ画像データに基づいて座標を演算することにより、基板Ｗを位置決めする。そして、ステップＳ２へ進む。
【００５６】
図６のステップＳ２は、基板Ｗの厚みを計測する工程である。ステップＳ２では、オペレータは、メインコンピュータ１２０を操作して、基板Ｗの厚み測定を実施する。撮像装置１１０が捉えた映像を表示部１２６に表示させ、基板Ｗのレーザ光の入射面Ｗａ（図５参照）と、もう一方の反対側の表面Ｗｂ（図５参照）とに撮像装置１１０から射出される可視光の焦点を合わせる動作を行わせることにより、メインコンピュータ１２０は、Ｚ軸スライド機構１０４ｃの位置センサの出力から基板Ｗの厚みを演算する。演算結果は、メインコンピュータ１２０の記憶部にＺ軸方向の座標として記憶される。そして、ステップＳ３に進む。
【００５７】
図６のステップＳ３は、レーザ光１１３の集光点の位置を調整する調整工程である。ステップＳ３では、撮像装置１１０が捉えた可視光の焦点と集光領域１１６とのＺ軸方向の位置関係をあらかじめレーザ照射する予備試験の結果から求めておき、データとして入力しておく。このデータとステップＳ２で求められた基板Ｗの厚みデータ（Ｚ軸方向の座標）とに基づいて、ステップＳ３では、図５（ａ）に示すように、レンズ制御部１２２は、Ｚ軸スライド機構１０４ｃを駆動して集光領域１１６の端部がレーザ光１１３の入射面Ｗａに対して反対側の表面Ｗｂに掛かるように集光機構１０３をＺ軸方向に移動させる。そして、ステップＳ４へ進む。
【００５８】
図６のステップＳ４は、１次レーザスキャン工程である。図７は、第１の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ４では、図７に示すように集光レンズ１０３ａに対して基板Ｗを相対移動させながら切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域２１を形成する。この場合、図２に示すように基板Ｗには複数（２００個）の液晶表示装置１０が区画形成されており、区画領域Ｄｘに対応してＸ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１９回行う。また、続いて区画領域Ｄｙに対応してＹ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１５回行う。当然、液晶表示装置１０の基板Ｗにおける区画配置に対応して所定のピッチでＸ軸またはＹ軸方向にずらしながら各レーザスキャンを行う。切断予定ラインは、あらかじめデータとして入力されているので、メインコンピュータ１２０は、このデータに基づいた制御信号をステージ制御部１２３に送る。ステージ制御部１２３は、制御信号に基づいてＸ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６とを移動させることにより、基板Ｗを集光レンズ１０３ａに対して相対移動させる。この場合、レーザ光１１３の照射に対応して基板Ｗを移動させる速度すなわちレーザスキャン速度は、およそ２０ｍｍ／秒である。したがって、Ｘ軸方向へ１９回およびＹ軸方向へ１５回のレーザスキャンに要する時間は、基板Ｗのウェハサイズが１２インチ（３００ｍｍ）のため、およそ９分である。この場合の集光領域１１６におけるピークパワー密度は、８×１０12Ｗ／ｃｍ2である。このようにして基板Ｗがレーザ光１１３を多光子吸収して形成された第１の改質領域２１の厚み方向（Ｚ軸方向）の幅は、およそ３００μｍである。そして、ステップＳ５へ進む。
【００５９】
図６のステップＳ５は、２次レーザスキャン工程である。図８は、第２の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ５では、先のステップＳ４と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を介してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。また、これらのレーザスキャンに同期してサーボモータ１０４により複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択してレーザ光１１３を照射する。すなわち、レーザ光１１３の集光点が基板Ｗの内部で振動し、集光領域１１７から集光領域１１８の間で変化する。そして、図８に示すように、切断予定ラインに沿った方向（走査方向）から見て第１の改質領域２１に厚み方向で連続する第２の改質領域２２が形成される。この場合の第２の改質領域２２の振幅は、およそ８００μｍである。また、レンズ制御部１２２によって制御されたサーボモータ１０４の回転数は、およそ１回／秒である。したがって、１秒間で１回の振動が行われ、レーザスキャン速度が２０ｍｍ／秒であるため、振動周期もほぼ２０ｍｍである。そして、ステップＳ６へ進む。
【００６０】
図６のステップＳ６は、３次レーザスキャン工程である。図９は、第３の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ６では、ステップＳ４と同様にして、メインコンピュータ１２０は、サーボモータ１０４を駆動し集光レンズ１０３ｅを選択する。また、ステージ制御部１２３を介してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。これにより、図９に示すように基板Ｗの入射面Ｗａの切断予定ラインに沿った方向に、第２の改質領域２２の振幅の極大部分と重なった第３の改質領域２３が形成される。すなわち、切断予定ラインに沿った方向（走査方向）から見て第２の改質領域２２に連続する第３の改質領域２３が形成される。この場合の第３の改質領域２３の厚み方向（Ｚ軸方向）の幅は、集光領域が入射面Ｗａに近づくことによって小さくなるので、およそ１００μｍである。そして、ステップＳ７へ進む。
【００６１】
図６のステップＳ７は、４次レーザスキャン工程である。図１０は、第４の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ７では、ステップＳ５と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を介してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定ラインに対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。また、これらのレーザスキャンに同期してサーボモータ１０４により複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択してレーザ光１１３を照射する。この場合、先の２次レーザスキャン工程で形成された第２の改質領域２２に対して位相がずれるようにサーボモータ１０４による複数の集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈの選択をレンズ制御部１２２が制御する。これにより図１０に示すように基板Ｗの内部において、各改質領域２１，２２，２３に一部で重なった第４の改質領域２４が形成される。尚、少なくとも第２の改質領域２２と第４の改質領域２４とが一部で重なっていれば、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３とには、重ならなくてもよい。これによれば、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３との間において、形成される改質領域の密度を高めることが可能である。すなわち、後のブレイク工程（ステップＳ８）での切断を容易にすることが可能となる。そして、ステップＳ８へ進む。
【００６２】
図６のステップＳ８は、基板Ｗを切断予定ラインで切断するブレイク工程である。図１１は、ブレイク方法を示す概略断面図である。同図（ａ）は切断予定ラインに沿った方向から見た外部応力の与え方を示す断面図、同図（ｂ）は同じくブレイク後を示す断面図である。ステップＳ８では、例えば図１１（ａ）に示すように、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ７によって、基板Ｗの厚み方向に連続して形成された改質領域Ｒｃに対して、ＥまたはＦ方向に外部応力を加える。これにより基板Ｗは、図１１（ｂ）に示すように、改質領域Ｒｃで分断される。また、基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａと表面Ｗｂすなわち表裏面の切断予定ラインに沿った厚み方向に第１の改質領域２１、第３の改質領域２３が形成されているため、これを起点として切断が進み、破断面に外形不良が発生することを低減することができる。したがって、高い精度で切断が可能である。この場合の改質領域Ｒｃの幅（Ｚ軸方向に直交する方向の幅）は、およそ１０〜２０μｍである。
【００６３】
このようなレーザスクライブ方法は、基板Ｗの内部でレーザ光１１３の集光点を順次ずらしてレーザ光１１３を照射し、厚み方向に連続する改質領域を形成する場合に比べて、第２の改質領域２２および第４の改質領域２４は、振動した状態で形成されるので、レーザスキャンの回数を低減することが可能である。また、基板Ｗの厚みが例えば６００μｍ程度に薄くなれば、３次レーザスキャン工程または４次レーザスキャン工程、あるいは３次および４次レーザスキャン工程を省いても、基板Ｗの切断を行うことが可能である。
【００６４】
上記実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、メインコンピュータ１２０は、レーザ光源１０１およびサーボモータ１０４、Ｚ軸スライド機構１０４ｃおよびＸ軸スライド部１０８ならびにＹ軸スライド部１０６をそれぞれ制御して、１次〜４次レーザスキャンを行う。これにより、基板Ｗの内部に切断予定ラインに沿って表面Ｗｂに掛かる第１の改質領域２１と入射面Ｗａに掛かる第３の改質領域２３とが形成される。また、切断予定ラインに沿った方向から見て第１の改質領域２１と第３の改質領域２３とに連続するように振動した状態の第２の改質領域２２および第４の改質領域２４が形成される。すなわち、基板Ｗの内部に連続した改質領域Ｒｃが形成されるので、ブレイク工程で基板Ｗに外部応力を加えれば、切断予定ラインに沿って第１の改質領域２１または第３の改質領域２３を起点として精度よく且つ容易に基板Ｗを切断することができる。また、基板Ｗの内部に連続した改質領域Ｒｃを形成するレーザスキャンの回数を減じて高い生産性で基板Ｗのスクライブが可能なレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法を提供することができる。
【００６５】
（２）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、集光機構１０３には、複数の集光部としての集光レンズ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈが焦点距離の長さの順に光軸１０１ａを横切る回転軌跡１０３ｒ上に配置されている。したがって、回転体である集光機構１０３が１回転する間に、各集光レンズ１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈを順次選択してレーザ光を照射すれば、切断予定ラインに沿った方向から見て隙間無く第２の改質領域２２を形成することができる。
【００６６】
（３）上記実施形態の電気光学装置としての液晶表示装置１０の製造方法では、レーザ照射装置１００を使用したレーザスクライブ方法を用いて、基板Ｗに区画形成された複数の液晶表示装置１０をスクライブして取り出す。したがって、高い生産性と歩留まりで液晶表示装置１０を製造することができる。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。
【００６８】
（変形例１）上記実施形態のレーザ照射装置１００において、集光機構１０３の構造はこれに限定されない。図１２は、変形例の集光機構の構造を示す概略図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線で切った断面図である。図１２（ａ）に示すように、集光機構２０３は、中心から放射状に伸びた複数の支持部の先端側に同一の焦点距離を有する複数（８つ）の集光レンズ２０３ａ〜集光レンズ２０３ｈが設けられている。各集光レンズ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｈは、光軸１０１ａを横切る集光機構２０３の回転軌跡２０３ｒ上に配置されている。また、図１２（ｂ）に示すように、集光機構２０３が１回転すると集光点が振幅ΔＬで振動するように各集光レンズ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｈが回転軸２０４ｂに対して取り付けられている。レーザ光を照射する基板Ｗの厚みに対応してΔＬを設定すれば、基板Ｗの内部で振動するように改質領域を形成することができる。また、焦点距離が同じ複数の集光レンズを用いて構成すればよいので、焦点距離が異なる集光レンズを用意する場合に比べて、比較的容易に集光機構２０３を形成することができる。
【００６９】
（変形例２）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、サーボモータ１０４により複数の集光レンズ１０３ｂ〜集光レンズ１０３ｈを順次選択してレーザ照射し、振動した第２の改質領域２２および第４の改質領域２４を形成する方法は、これに限定されない。図１３は、変形例の改質領域の形成状態を示す概略断面図である。例えば、図１３（ａ）に示すように、集光機構１０３に配置される集光レンズの数を基板Ｗの厚みに対応して増やして行けば、より滑らかに幅が変化する波状の第２の改質領域２２や第４の改質領域２４を形成することができる。
【００７０】
（変形例３）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、第２の改質領域２２または第４の改質領域２４の形成方法は、これに限定されない。例えば、図１３（ｂ）に示すように、基板Ｗの厚みがさらに厚くなった場合には、走査方向から見てレーザ光１１３の入射面Ｗａ側に改質領域３５を形成し、反対側の表面Ｗｂ側に改質領域３１を形成する。そして、改質領域３１と改質領域３５との間において、Ｚ軸スライド機構１０４ｃにより焦点位置をずらしながら、振動した複数の改質領域３２，３３，３４を切断予定ラインに沿った方向から見て互いに連続するように形成してもよい。このようにすれば、基板Ｗの厚みに対応して集光レンズの数を増やさなくても、基板Ｗの内部に連続する改質領域を形成することができる。
【００７１】
（変形例４）上記実施形態のレーザ照射装置１００において、レーザ光源１０１は、固体光源としてチタンサファイアを用いたフェムト秒レーザとしたが、これに限定されない。例えば、加工対象物が半導体ウェハのようにシリコン等からなる基板ならばＹＡＧレーザの高調波を用いることもできる。
【００７２】
（変形例５）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、加工対象物は石英ガラスからなる基板Ｗに限定されない。レーザ光に対して透明な加工対象物であれば本発明のレーザスクライブ方法を適用することが可能であり、例えば、低アルカリガラスやソーダガラス、あるいはシリコン等からなる半導体ウェハのスクライブにも用いることができる。
【００７３】
（変形例６）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、レーザ加工の順番および方法は、これに限定されない。例えば、１次および３次レーザスキャン工程を先に実施してから、２次および４次レーザスキャン工程を実施してもよい。また、２次レーザスキャン工程が終わったところで、基板Ｗを反転してステージ１０５に載置し、再び基板Ｗの位置決め工程と調整工程で、集光点の位置を調整する。そして、３次および４次レーザスキャン工程を実施する。このようにすれば、３次レーザスキャン工程で形成される第３の改質領域２３のＺ軸方向における幅は、第１の改質領域２１の幅とほぼ同等となる。また、４次レーザスキャン工程で形成される第４の改質領域２４の形状は、第２の改質領域２２を反転した状態とすることができる。すなわち、基板Ｗの表裏面から内部に向けて形成される改質領域を表裏面からの距離に寄らずほぼ同等な分布で形成することができる。よって、ブレイク工程で外部応力がどの方向に加わっても容易にブレイクすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）および（ｂ）は液晶表示装置の構造を示す概略図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は液晶表示装置が区画形成された基板を示す概略図。
【図３】レーザ照射装置の構成を示す概略図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は集光機構の構造を示す概略図。
【図５】（ａ）はレーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面と反対側の表面に掛かるように位置決めされた状態を示す概略断面図、（ｂ）はレーザ光の集光領域が入射面に徐々に近づいた状態を示す概略断面図。
【図６】レーザスクライブ方法を示すフローチャート。
【図７】第１の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図８】第２の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図９】第３の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図１０】第４の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。
【図１１】（ａ）は切断予定ラインに沿った方向から見た外部応力の与え方を示す断面図、（ｂ）はブレイク後を示す断面図。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は変形例の集光機構の構造を示す概略図。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は変形例の改質領域の形成状態を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１，２…一対の基板、５…液晶、１０…電気光学装置としての液晶表示装置、２１…第１の改質領域、２２…第２の改質領域、１００…レーザ照射装置、１０１…レーザ光源、１０１ａ…光軸、１０３…集光機構、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈ…集光部としての集光レンズ、１０３ｒ…回転軌跡、１０４…駆動部としてのサーボモータ、１０４ｃ…第１の移動機構としてのＺ軸スライド機構、１０６…第２の移動機構としてのＹ軸スライド部、１０８…第２の移動機構としてのＸ軸スライド部、１１３…レーザ光、１１６，１１７，１１８…集光領域、２０３…集光機構、２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｈ…集光部としての集光レンズ、２０３ｒ…回転軌跡、Ｗ…加工対象物およびマザー基板としての基板、Ｗａ…入射面、Ｗｂ…入射面に対して反対側の表面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
少なくとも１つは異なる焦点距離を有する複数の集光部を備えた集光機構と、
前記複数の集光部のいずれかが前記レーザ光の光軸上に配置されるように前記集光機構を駆動する駆動部と、
加工対象物の内部に前記レーザ光の集光点が位置するように、前記集光機構を前記光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、
前記集光機構に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、
前記レーザ光源および前記駆動部と前記第１の移動機構および前記第２の移動機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動部を駆動させ前記複数の集光部のいずれか１つを選択し、前記加工対象物の前記レーザ光の入射面または前記入射面に対して反対側の表面に、前記レーザ光の集光領域の端部が掛かるように前記第１の移動機構を駆動して選択された前記集光部の前記光軸上の位置を設定し、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して前記集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、前記駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように前記複数の集光部を順次選択して、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定ラインに沿った方向から見て前記第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
前記複数の集光部が焦点距離の長さの順に前記光軸を横切るように前記集光機構に配置され、前記制御部は、前記第２の走査において焦点距離の長さの順に前記複数の集光部のうち１つを選択して前記レーザ光を射出するように前記レーザ光源と前記駆動部とを制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
それぞれに同一の焦点距離を有すると共に前記レーザ光の光軸上で異なる位置に配置される複数の集光部を備えた集光機構と、
前記複数の集光部のいずれかが前記レーザ光の光軸上に配置されるように前記集光機構を駆動する駆動部と、
加工対象物の内部に前記レーザ光の集光点が位置するように、前記集光機構を前記光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、
前記集光機構に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、
前記レーザ光源および前記駆動部と前記第１の移動機構および前記第２の移動機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動部を駆動させ前記複数の集光部のいずれか１つを選択し、前記加工対象物の前記レーザ光の入射面または前記入射面に対して反対側の表面に、前記レーザ光の集光領域の端部が掛かるように前記第１の移動機構を駆動して選択された前記集光部の前記光軸上の位置を設定し、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して前記集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、前記駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように前記複数の集光部を順次選択して、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定ラインに沿った方向から見て前記第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
前記複数の集光部が前記加工対象物からの距離の長さの順に前記光軸を横切るように前記集光機構に配置され、前記制御部は、前記第２の走査において前記加工対象物からの距離の長さの順に前記複数の集光部のうち１つを選択して前記レーザ光を射出するように前記レーザ光源と前記駆動部とを制御することを特徴とする請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記集光機構が回転体であり、前記複数の集光部が前記光軸を横切る前記回転体の回転軌跡上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置を用い、レーザ光を前記加工対象物の切断予定ラインに沿って照射して前記加工対象物を切断するレーザスクライブ方法であって、
前記集光機構の前記複数の集光部のうち１つを選択して、前記レーザ光の光軸が前記加工対象物の前記切断予定ライン上に位置するように選択された前記集光部と前記加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、
前記レーザ光の集光領域の少なくとも一部が前記加工対象物の前記レーザ光の入射面または前記入射面と反対側の表面に掛かるように集光点の位置を調整する調整工程と、
前記集光機構に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対移動させると共に、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、
前記加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように前記複数の集光部を順次選択し、前記加工対象物の相対移動に同期して、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定ラインに沿った方向から見て前記第１の改質領域に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とするレーザスクライブ方法。
【請求項７】
前記集光機構が回転体であり、前記複数の集光部が前記光軸を横切る前記回転体の回転軌跡上に配置され、
前記第２の走査工程では、前記複数の集光部を前記回転軌跡上に配置された順に選択して、前記加工対象物の前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項６に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項８】
画素電極を有する一対の基板と、前記一対の基板に挟持された液晶とを備えた電気光学装置の製造方法であって、
前記一対の基板がそれぞれ複数区画配置され所定の位置で接着されたマザー基板を加工対象物として、請求項６ないし７のいずれか一項に記載のレーザスクライブ方法を用い、前記電気光学装置を取り出すための切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射するスクライブ工程を備えたことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項１】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
少なくとも１つは異なる焦点距離を有する複数の集光部を備えた集光機構と、
前記複数の集光部のいずれかが前記レーザ光の光軸上に配置されるように前記集光機構を駆動する駆動部と、
加工対象物の内部に前記レーザ光の集光点が位置するように、前記集光機構を前記光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、
前記集光機構に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、
前記レーザ光源および前記駆動部と前記第１の移動機構および前記第２の移動機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動部を駆動させ前記複数の集光部のいずれか１つを選択し、前記加工対象物の前記レーザ光の入射面または前記入射面に対して反対側の表面に、前記レーザ光の集光領域の端部が掛かるように前記第１の移動機構を駆動して選択された前記集光部の前記光軸上の位置を設定し、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して前記集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、前記駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように前記複数の集光部を順次選択して、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定ラインに沿った方向から見て前記第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
前記複数の集光部が焦点距離の長さの順に前記光軸を横切るように前記集光機構に配置され、前記制御部は、前記第２の走査において焦点距離の長さの順に前記複数の集光部のうち１つを選択して前記レーザ光を射出するように前記レーザ光源と前記駆動部とを制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
それぞれに同一の焦点距離を有すると共に前記レーザ光の光軸上で異なる位置に配置される複数の集光部を備えた集光機構と、
前記複数の集光部のいずれかが前記レーザ光の光軸上に配置されるように前記集光機構を駆動する駆動部と、
加工対象物の内部に前記レーザ光の集光点が位置するように、前記集光機構を前記光軸方向に移動可能な第１の移動機構と、
前記集光機構に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動機構と、
前記レーザ光源および前記駆動部と前記第１の移動機構および前記第２の移動機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記駆動部を駆動させ前記複数の集光部のいずれか１つを選択し、前記加工対象物の前記レーザ光の入射面または前記入射面に対して反対側の表面に、前記レーザ光の集光領域の端部が掛かるように前記第１の移動機構を駆動して選択された前記集光部の前記光軸上の位置を設定し、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して前記集光領域において多光子吸収による第１の改質領域を形成する第１の走査と、前記駆動部を駆動させ加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように前記複数の集光部を順次選択して、前記第２の移動機構による前記加工対象物の相対移動に同期して、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定ラインに沿った方向から見て前記第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
前記複数の集光部が前記加工対象物からの距離の長さの順に前記光軸を横切るように前記集光機構に配置され、前記制御部は、前記第２の走査において前記加工対象物からの距離の長さの順に前記複数の集光部のうち１つを選択して前記レーザ光を射出するように前記レーザ光源と前記駆動部とを制御することを特徴とする請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記集光機構が回転体であり、前記複数の集光部が前記光軸を横切る前記回転体の回転軌跡上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置を用い、レーザ光を前記加工対象物の切断予定ラインに沿って照射して前記加工対象物を切断するレーザスクライブ方法であって、
前記集光機構の前記複数の集光部のうち１つを選択して、前記レーザ光の光軸が前記加工対象物の前記切断予定ライン上に位置するように選択された前記集光部と前記加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、
前記レーザ光の集光領域の少なくとも一部が前記加工対象物の前記レーザ光の入射面または前記入射面と反対側の表面に掛かるように集光点の位置を調整する調整工程と、
前記集光機構に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対移動させると共に、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、
前記加工対象物の内部において集光点の位置が振動するように前記複数の集光部を順次選択し、前記加工対象物の相対移動に同期して、前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定ラインに沿った方向から見て前記第１の改質領域に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とするレーザスクライブ方法。
【請求項７】
前記集光機構が回転体であり、前記複数の集光部が前記光軸を横切る前記回転体の回転軌跡上に配置され、
前記第２の走査工程では、前記複数の集光部を前記回転軌跡上に配置された順に選択して、前記加工対象物の前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項６に記載のレーザスクライブ方法。
【請求項８】
画素電極を有する一対の基板と、前記一対の基板に挟持された液晶とを備えた電気光学装置の製造方法であって、
前記一対の基板がそれぞれ複数区画配置され所定の位置で接着されたマザー基板を加工対象物として、請求項６ないし７のいずれか一項に記載のレーザスクライブ方法を用い、前記電気光学装置を取り出すための切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射するスクライブ工程を備えたことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−３２６１２７（Ｐ２００７−３２６１２７Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５９３８７（Ｐ２００６−１５９３８７）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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