スクライブライン形成方法

【課題】ガラス基板の端部に欠けが発生する原因となる、所望の方向でない方向にクラックが発生する等の等の支障をきたすことなく、ガラス基板に十分な深さを有する垂直クラックを発生させることができるスクライブライン形成方法を提供する。
【解決手段】脆性材料基板の表面にスクライブラインの起点となる垂直クラックを形成する工程と、垂直クラックに対しレーザ光照射領域を形成し、脆性材料基板上に設定されたスクライブ予定ラインに沿ってレーザ光照射領域を相対移動させて脆性材料基板の軟化点よりも低い温度に脆性材料基板を加熱する工程と、レーザ光照射領域の相対移動方向後方に冷却領域を形成する工程とを含み、垂直クラックを起点とするスクライブラインを形成するスクライブライン形成方法であって、垂直クラックを脆性材料基板の端部近傍の基板内の位置に形成することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶ディスプレイ等に使用されるガラス基板等の脆性基板を分断するためのライン状のスクライブラインを形成するスクライブライン形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
小型の情報端末、プロジェクションに適用可能な液晶ディスプレイは、情報処理技術の急速な進歩に伴うパソコン市場の拡大に伴って、そのニーズが幅広いものとなっており、今後の展開が期待されている。
【0003】
特に、パソコン用、T V 用の液晶ディスプレイにおいては、その表示画面を大型化、高精細化及び軽量化する要求が高まっており、この要求にあわせてガラス基板の大寸法化及び薄板化が進められている。そして、ガラス基板の大寸法化及び薄板化に伴って、このようなガラス基板を所望の寸法に高精細に分断する高度な基板分断技術が要求されるようになっている。
【0004】
ガラス基板等の脆性基板は、ガラス基板の表面に所望の分断方向に沿ったライン状のスクライブラインを形成するスクライブ工程と、ガラス基板の表面上に形成されたスクライブラインに沿った曲げモーメントをかけることによりガラス基板をスクライブラインに沿って分断するブレーク工程とを実行することにより分断される。
【0005】
ガラス基板にスクライブラインを形成するスクライブ工程では、垂直クラックのラインであるスクライブラインを、ガラス基板の表面に対して垂直下に深く浸透させて形成することができれば、後のブレーク工程において、スクライブラインに沿って分断する際の分断精度を向上させることができるので、垂直クラックを深く形成させることは重要である。
【0006】
例えば、実開昭5 9 − 8 8 4 2 9 号公報(実用新案文献1)に示される様な手切りカッターを用いてカッターの先端に取り付けられたホイールチップをガラス基板の表面に加圧して転動させることによって、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成する場合がある。また、複数の脆性材料基板の表面に、数多くのスクライブラインを連続して自動的に形成させる装置として、例えば、特開昭5 5 − 1 1 6 6 3 5 号公報(特許文献2)において開示されている装置を用いることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】実開昭5 9 − 8 8 4 2 9 号公報
【特許文献2】特開昭5 5 − 1 1 6 6 3 5 号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ポイント式のダイヤモンドを用いてガラス基板の表面を切削することによりスクライブラインを形成する方法は、ガラス基板をポイント式のダイヤモンドで切削する過程でガラスの欠片( カレット) が必ず発生するので、液晶ディスプレイに使用されるガラス基板にスクライブラインを形成する場合には適していない。
【0009】
また、回転可能に支持されたホイールチップをガラス基板の表面に加圧して転動させる方法では、エアシリンダ等の昇降機構を備えて、この昇降機構を用いて基板表面に対してホイールチップを加圧させて、垂直クラックを発生させている。
【0010】
しかし、このような昇降機構を用いた加圧方式では、昇降機構による押圧力を大きくしなければ、ガラス基板の表面に十分な深さの垂直クラックを容易には形成することが出来ない。また、押圧力を大きくすると、ガラス基板の端部にホイールチップを乗り上げさせる際に、ガラス基板の端部に欠け等の損傷が発生するおそれがあり、また、ガラス基板の平面部においても、ガラス基板を分断した際に、分断面及び分断面を含むガラス基板の端面部に欠けを生じさせる原因となる所望の方向でない方向にクラック( 水平クラック) が発生する等の支障が生じるおそれがある。そして、この方法においても、スクライブ時にガラスカレットが発生する。
【0011】
さらに、ガラス基板に「反り」がある場合には、ホィールチップがこの「反り」に起因する基板表面の凹凸に追従出来ず、ガラス基板の表面に適正な垂直クラックが得られないという問題がある。
【0012】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ガラス基板の端部に欠けが発生する等の支障をきたすことなく、ガラス基板に十分な深さを有する垂直クラックを発生させることができるスクライブライン形成装置及びスクライブライン形成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】
【0013】
第1発明に係るスクライブライン形成方法は、脆性材料基板の表面にスクライブラインの起点となる垂直クラックを形成する工程と、前記垂直クラックに対しレーザ光照射領域を形成し、前記脆性材料基板上に設定されたスクライブ予定ラインに沿って前記レーザ光照射領域を相対移動させて前記脆性材料基板の軟化点よりも低い温度に前記脆性材料基板を加熱する工程と、前記レーザ光照射領域の相対移動方向後方に冷却領域を形成する工程とを含み、前記垂直クラックを起点とするスクライブラインを形成するスクライブライン形成方法であって、前記垂直クラックを前記脆性材料基板の基板内の位置に形成することを特徴とする。
【0014】
第2発明に係るスクライブライン形成方法は、第1発明において、スクライブラインの形成を前記脆性材料基板の前記相対移動方向末端の手前で終了することを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のスクライブライン形成方法。
【発明の効果】
【0015】
上記構成により、ガラス基板の端部に欠けが発生する原因となる所望の方向でない方向にクラックが発生する等の等の支障をきたすことなく、ガラス基板に十分な深さを有する垂直クラックを発生させることができる。

【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】実施の形態1 のスクライブライン形成装置の概略を示す側面図である。
【図2】実施の形態1 のスクライブライン形成装置の概略を示す正面図である。
【図3】( a ) 〜 ( e ) は、それぞれ、実施の形態1 のスクライブライン形成装置によってスクライブラインを形成する方法を順番に説明する斜視図である。
【図4】実施の形態2 のスクライブライン形成装置の概略を示す側面図である。
【図5】実施の形態2 のスクライブライン形成装置の概略を示す正面図である。
【図6】( a ) 〜 ( e ) は、それぞれ、実施の形態2 のスクライブライン形成装置によってスクライブラインを形成する方法を順番に説明する斜視図である。
【図7】実施の形態3 のスクライブライン形成装置の概略を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明のスクライブライン形成装置及びスクライブライン形成方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
【0018】
( 実施の形態1 )
図1 は、本実施の形態1 のスクライブライン形成装置1 の概略を示す側面図であり、図2 は、図1 のI − I 線断面からのスクライブライン形成装置1 の正面図を示している。
【0019】
このスクライブライン形成装置1 は、図1 及び図2 に示すように、スクライブラインを形成する脆性材料基板S を水平状態に固定するテーブル1 0 1 を有している。ここで、本明細書で記載される脆性材料基板S は、具体的には、マザー基板と呼ばれる大きな寸法の基板を意味している。ガラス製、セラミック製、半導体ウェハーなどの基板があって、それらが順次所定の小さな大きさに分断されて種々の用途に用いられる。脆性材料基板S が固定されるテーブル1 0 1 の側方の側壁1 0 2 には、水平方向( 紙面と鉛直な方向) に沿ったガイドレール1 0 3 が設けられている。このガイドレール1 0 3 には、内部に駆動モータを備えた駆動装置1 1 の一端側が接続されている。駆動装置1 1 には、駆動モータの駆動によりガイドレール1 0 3 が延びる方向に沿って一定方向にスライド可能になっている。
【0020】
この駆動装置1 1 の他端側には、サーボモータ2 が設けられている。このサーボモータ2 は、駆動装置1 1 が設けられた側とは反対側に、水平方向に所定長さに突出した回転軸3 を有している。この回転軸3 は、サーボモータ2 により回転駆動されるようになっており、この回転軸3 の先端部には、回転軸3 と一体的に回転する支持フレーム4 が取り付けられている。
【0021】
サーボモータ2 の回転軸3 に取り付けられた支持フレーム4 は、図1 に示すように、平坦な板状に形成されたフレーム本体部4 a と、このフレーム本体部4 a の一端側から上方に所定高さに突出する突出部4 b とを有しており、側面視で略L 字状になるように形成されている。この支持フレーム4 は、突出部4 b が設けられた一端側を、ガイドレール1 03 に沿った進行方向の前方側( 図1 中の左方) に配置して、突出部4 b の上端が、サーボモータ2 の回転軸3 に取り付けられている。
【0022】
支持フレーム4 におけるフレーム本体部4 a の後方寄りの下面には、ガラスカッター5が取り付けられている。ガラスカッター5 は、超硬合金または焼結ダイヤモンド等の超硬度を有する材質により形成されたホイールチップ5 a と、このホイールチップ5 a を回転可能に支持するホルダ5 b とを有している。
【0023】
ガラスカッター5 は、ホルダ5 b の上端が、支持フレーム4 のフレーム本体部4 a の下面に取り付けられることによって、支持フレーム4 の移動に伴って一体的に移動するようになっている。ホイールチップ5 a は、円形状であって幅方向の中央部が最大径になるように突出している。このホイールチップ5 a は、下面を開放したホルダ5 b によって、軸心部が回転可能に支持されている。ホイールチップ5 a は、脆性材料基板S 上において、垂直クラックを発生させる位置以外でも、常時、脆性材料基板S の表面上に接触しており、脆性材料基板S の表面上に対して所定以上の衝撃力が加わるように押圧されると、脆性材料基板S 上に垂直クラックを発生させる。
【0024】
支持フレーム4 のフレーム本体部4 a の上面のガラスカッター5 の近傍には、衝撃力付与手段であるアマチュアー6 が設けられている。このアマチュアー6 の周囲には、下方に付勢するスプリング( 図示せず) が装着されて、アマチュアー6 は、常時、下方に付勢力が加わった状態になっている。また、アマチュアー6 の内部には、所定電圧の印加により上方に持ち上げる電磁力を発生するソレノイドコイル6 a が備えられており、電圧が印加された状態では、ソレノイドコイル6 a による上方への電磁力と、スプリングによる下方への付勢力とが平衡して、静止した状態になっている。そして、ソレノイドコイル6 a への電圧の印加、すなわちソレノイドコイル6 a への電流の供給が停止した場合に、ソレノイドコイル6 a による上方への電磁力が消失して、スプリングによる下方への付勢力によって、フレーム本体部4 a の上面に、ガラスカッター5 のホイールチップ5 a を脆性材料基板S の表面に対して垂直クラックが発生する程度の衝撃力が付与される。そして、再び所定の電圧が印加されると、上方への電磁力が作用して、静止状態に戻るようになっている。
【0025】
なお、本実施の形態1 では、電圧の印加が停止した場合に、スプリングの下方への付勢力によって支持フレーム4 のフレーム本体部4 a に衝撃力が加えられる機器構成とした場合について説明したが、逆に、通常の状態では、アマチュアー6 がスプリングによる上方への付勢力によって静止状態に支持されていて、電圧が印加( 電流が供給) された場合に、下方への電磁力が加わって、フレーム本体部4 a に衝撃力が加わる機器構成としてもよい。後者の場合のほうが、電流の印加時間が短いので電力消費が少なくて済む。
【0026】
支持フレーム4 のフレーム本体部4 a の後端部には、冷却媒体を放出するための冷却ノズル7 が、フレーム本体部4 a と一体的に取り付けられており、支持フレーム4 のフレーム本体部4 a が脆性材料基板S 上の凹凸等により上下に移動しても、支持フレーム4 のフレーム本体部4 a の上下動に追従して移動できるようになっている。また、この冷却ノズル7 は、所定の冷却媒体が冷却状態に貯蔵された図示しない冷却媒体源に接続されている。冷却ノズル7 から放出される冷却媒体としては、冷却水、冷却アルコール等の低温液体、または、液状窒素、ドライアイス等を気化させて得られる窒素、二酸化炭素等の低温気体が用いられ、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガス、単なるエアなども用いられる。
【0027】
サーボモータ2 の後部側には、支持フレーム4 における本体フレーム4 a の所定位置に形成された穴部4 c を介して脆性材料基板S の表面上に所定のレーザ光を照射して、レーザ光が照射された部分を加熱するレーザ光発振器8 が設けられている。なお、本実施の形態1 では、レーザ光発振器8 が発振するレーザ光により脆性材料基板S の表面に加熱スポットを形成しているが、脆性材料基板S をスポットとして加熱できるものであれば、レーザ光の他、赤外線、紫外線等を発生させる加熱源を用いてもよい。
【0028】
上述のレーザ光発振器8 、ガラスカッター5 、冷却ノズル7 は、ガイドレール1 0 3 に沿った進行方向に沿って、この順に配置されており、レーザ発振器8 から照射されるレーザ光の照射領域、ガラスカッター5 のホイールチップ5 a が脆性材料基板S 上に接触する接触領域、冷却ノズル7 から放出される冷却媒体によって冷却される冷却領域が、脆性材料基板S 上に互いに近接してこの順に形成されるようになっている。
【0029】
サーボモータ2 の上部側には、駆動装置1 1 、レーザ発振器8 、冷却ノズル7 等の上記各構成の駆動をそれぞれ制御する制御装置9 が設けられている。この制御装置9 には、駆動装置1 1 によるガイドレール1 0 3 方向に沿った、駆動装置1 1 、レーザ発振器8 および冷却ノズル7 の移動の変位量( すなわち、本体フレーム4 の移動の変位量) を検出すると共に、サーボモータ2 の回転軸3 の変位を検出することによって脆性材料基板S の表面に接触しているガラスカッター5 のホイールチップ5 a の上下動の変位量を検出するエンコーダが設けられている。
【0030】
すなわち、スクライブの起点となる垂直クラックを形成するために設置されるガラスカッター5 のホイールチップ5 a は、脆性材料基板S 上の垂直クラックを形成しない部分においても、常時、脆性材料基板S の表面に接触しており、脆性材料基板S 上に存在する凹凸等によって、脆性材料基板S の表面に接触するホイールチップ5 a に上下動が生じると、このホイールチップ5 a の上下動に伴って、ホルダ5 b を固定している支持フレーム4のフレーム本体部4 b にも上下動が生じ、この支持フレーム4 のフレーム本体部4 b の上下動が、サーボモータ2 の回転軸3 の回転移動を発生させる。制御装置9 に備えられたエンコーダにより、このサーボモータ2 の回転軸3 の回転を検出することによって、ホイールチップ5 a の上下動が検出される。
【0031】
制御装置9 は、エンコーダによって、ホイールチップ5 a の変位量から脆性材料基板S表面の凹凸を検出することができ、この検出結果に基づいて、レーザ発振器8 から照射されるレーザ光の焦点形成位置が調整されて、脆性材料基板S の表面上の凹凸に追従してレーザ光は、そのビーム形状、波長やパルス幅に応じて照射対象物の表面、表面付近又は内部の所定一定深さ位置に焦点が合うように自動制御されて基板上を相対移動させられる。
【0032】
なお、本実施の形態1 では、冷却ノズル7 が支持フレーム4 のフレーム本体部4 a の後端に一体的に取り付けられて、脆性材料基板S の表面に接触するガラスカッター5 の上下動に追従して移動することにより、脆性材料基板S の表面に対して常に同一の高さから冷却媒体が放出されるようになっているが、上記のレーザ光発振器8 と同様に、冷却ノズル7 の高さ位置を、エンコーダによる検出結果に基づいて調整するようにしてもよい。
【0033】
次に、本実施の形態1 のスクライブライン形成装置の動作について、図3 ( a ) 〜 ( e) を参照して説明する。
【0034】
まず、図3 ( a ) に示すように、ホィールチップ5 a をテーブル後方側に位置する状態として、スクライブラインの形成対象となる脆性材料基板S をテーブル1 0 1 上の所定位置に固定する。
【0035】
次に、駆動装置1 1 および制御装置9 を駆動させて、ホィールチップ5 a 、レーザ発振器8 、冷却ノズル7 を取り付けた支持フレーム4 を、脆性材料基板S の表面上を前方( 図1 の左方) に向けて移動させる。この状態では、ガラスカッター5 のホィールチップ5 aは、その高さ位置がテーブル1 0 1 に載置された脆性材料基板S に対して、若干下方位置になるように設置されている。また、制御装置9 は、脆性材料基板S の表面に過度の押圧力が下方に加わらないように、サーボモータ2 によりガラスカッター5 を取り付けた支持フレーム4 にかかるトルクが制御されている。
【0036】
駆動装置1 1 の駆動により前進したガラスカッター5 のホィールチップ5 a が脆性材料基板S の端部の位置に到達する。このとき、ガラスカッター5 には、脆性材料基板S の表面に垂直クラックを発生させる押圧力が加わらないように制御されているため、脆性材料基板S の表面より若干下方に設置されたホィールチップ5 a は、脆性材料基板S の端部に接触した後、脆性材料基板S の端部に欠け等を発生させることなく、そのまま脆性材料基板S の表面上に乗り上がる。この脆性材料基板S 表面上への乗り上げによって、ガラスカッター5 に上下動が生じ、この上下動がサーボモータ2 の回転軸3 の回転に伝達され、ガラスカッター5 のホイールチップ5 a が脆性材料基板S の表面に乗り上げられたことが、制御装置9 に備えられたエンコーダによって検出される。
【0037】
エンコーダによってガラスカッター5 のホィールチップ5 a が脆性材料基板S の表面上に乗り上がったことが検出されると、制御装置9 は、アマチュアー6 のソレノイドコイル6 a に印加されている電圧をオフにする。これにより、アマチュアー6 は、スプリングの付勢力によって下方に移動し、フレーム本体部4 a の上面に衝撃力を付与する。この衝撃力の付与によって、脆性材料基板S の表面に接触しているガラスカッター5 のホィールチップ5 a は、脆性材料基板S の表面上の端部に急俊な衝撃力を与え、脆性材料基板S の表面上には、図3 ( b ) に示すように、所定深さの垂直クラックT が形成される。次いで、再びソレノイドコイル6 a に電圧が印加され、アマチュアー6 を上方に押し上げる電磁力が発生して、スプリングの下方への付勢力と上方に押し上げる電磁力とがつりあった状態となって、アマチュアー6 は所定高さ位置において静止状態となる。
【0038】
ガラスカッター5 のホィールチップ5 a によって脆性材料基板S の端部にスクライブの起点となる垂直クラックT が形成された後は、制御装置9 は、脆性材料基板S の表面にスクライブが形成されるほどの押圧力が加わらないように、脆性材料基板S の表面への接触状態を維持する程度の微小な荷重が加えられるように、サーボモータ2 を制御する。
【0039】
脆性材料基板S の表面に接触しながら転動するホイールチップ5 a を有するガラスカッター5 は、脆性材料基板S の表面上に凹凸、反り等があると、脆性材料基板S に接触するホイールチップ5 a に上下動が生じ、このホイールチップ5 a の上下動に伴って、ホルダ5 b を固定している支持フレーム4 にも上下動が生じ、この支持フレーム4 の上下動によって、サーボモータ2 の回転軸3 に回転移動が生じる。制御装置9 に備えられるエンコーダでは、このサーボモータ2 の回転軸3 の回転移動を検出することによって、脆性材料基板S 上の凹凸、反り等を検出する。制御装置9 は、このようにエンコーダによって検出された脆性材料基板S 上の凹凸、反り等に基づいて、レーザ光発振器8 の焦点位置の調整を行う。これにより、脆性材料基板S 上に凹凸等が生じていても、脆性材料基板S の表面上又は内部の一定深さ位置に焦点が合った状態でレーザ光が照射される。また、冷却媒体を供給する冷却ノズル7 は、支持フレーム4 のフレーム本体部4 b の後端部に一体的に取り付けられているので、脆性材料基板S の表面の凹凸によって上下動するホイールチップ5a の動きに連動して、上下動するようになっており、冷却ノズル7 は、脆性材料基板S に対して、冷却ノズル7 の先端と脆性材料基板S との間の距離が一定に保たれるようになっており、脆性材料基板S に凹凸等があっても、常に適正に冷却媒体を供給できる位置とされる。
【0040】
引き続いて、駆動装置1 1 および制御装置9 の駆動によって、図3 ( c ) に示すように、レーザ光発振器8 、ホィールチップ5 a 、冷却ノズル7 のそれぞれが脆性材料基板S の表面上を一定方向に移動する。このとき、走査方向の前方側では、レーザ光発振器8 によって照射されたレーザ光により、脆性材料基板S の表面が溶融されない温度、すなわち、ガラス軟化点よりも低い温度に加熱される。これにより、レーザ光が照射される照射領域L では、脆性材料基板S の表面が溶融されることなく加熱される。
【0041】
また、脆性材料基板S の表面におけるレーザ光の照射領域L の近傍となる後方側には、冷却ノズル7 から冷却媒体が放出されて、冷却領域C が形成されている。レーザ光が照射されて加熱されるレーザ光照射領域L の脆性材料基板S の表面には、レーザ光による加熱によって圧縮応力が生じ、冷却媒体が放出される冷却領域C には、冷却媒体によるガラス表面の冷却により引張り応力が生じる。このように、圧縮応力が生じたレーザ光照射領域L に近接して引張り応力が生じるために、両領域間に、それぞれの応力に基づく応力勾配が発生し、脆性材料基板S には、脆性材料基板S の端部に形成された垂直クラックT を起点として、スクライブ予定ラインに沿って、ほぼ垂直クラックT の深さで、この垂直クラックが伸展していく。このように、順次、レーザ光発振器8 、冷却ノズル7 が一定方向に走査されることによって、走査方向に沿ったスクライブラインが形成される。
【0042】
脆性材料基板S の端部においてガラスカッター5 のホイールチップ5 a によって形成された垂直クラックT を起点として、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域L と冷却媒体が放出される冷却領域C との応力勾配を利用したスクライブラインの形成は、図3 ( d )に示すように、レーザ光照射領域L と冷却領域C との間に、走査方向に交差するスクライブラインS L C が既に形成されている場合には、応力勾配が交差するスクライブラインSL C の部分で途切れた状態となって、交差するスクライブラインS L C を超えて、スクライブラインを形成することができない場合がある。そこで、本実施の形態1 のスクライブライン形成装置では、制御装置9 に備えられたエンコーダによって、駆動装置1 1 によるガイドレール1 0 3 に沿った本体フレーム4 の移動距離が検出されており、制御装置9 が、交差するスクライブラインS L C が形成された位置を記憶することによって、ガラスカッター5 のホイールチップ5 a が交差するスクライブラインS L C を超えた位置に到達する直前に、アマチュアー6 のソレノイドコイル6 a への電圧印加( 電流の供給) が停止される。この電圧のオフは、交差するスクライブラインS L C に到達するのと同時ではなく、ソレノイドコイル6 a のインダクタンス成分による電気的過渡遅れによる時間分とホイールチップ5 a が該交差位置Z の真上で所定の高さ位置迄上昇するだけの機械的慣性分の移動時間遅れ分を合計した時間分だけ早めに電圧がオフにされる。その時間分は、コイルの電気的特性値と流す電流値( 必要なトルク値) とホイールチップ5 a の基板に対する相対移動速度から求めることができる。そうして求めた時間遅れ分の値を予め制御装置9 に記憶させておき、スクライブ条件が新たに設定されたり変更されたりする度に、対応する遅れ時間の値を記憶領域から読み出して使用する。そうした遅れ時間に相当する時間分だけ早めにソレノイドコイル6 a への通電を停止させることにより、アマチュアー6 は、スプリングの付勢力によって下方に移動し、支持フレーム4 の上面に衝撃力を付与する。この衝撃力の付与によって、脆性材料基板S の表面上の端部および図3 ( e ) に示した、該交差位置Z の近傍には急俊な衝撃力が与えられ、脆性材料基板S の表面上の交差するスクライブラインS L C を超えた位置に、スクライブライン形成の起点となる所定深さの垂直クラックT が形成される。
【0043】
これにより、スクライブラインS L を形成する途上に、走査方向に交差するスクライブラインS L C が形成されていても、垂直クラックT に連続したスクライブラインS L を確実に形成することができる。
【0044】
以上説明したように、本実施の形態1 のスクライブライン形成装置1 は、ガラスカッター5 の上方側に配置されたアマチュアー6 からの衝撃力によって脆性材料基板S の表面上に垂直クラックT を発生させるため、脆性材料基板S の表面上の所望の位置にのみ急俊な衝撃力を発生させて、高精細に分断するために充分な深さの垂直クラックT を発生させることができる。
【0045】
アマチュアー6 からの衝撃力は、前記従来の昇降装置による加圧力に比べると極端に小さい力ですむので、装置の簡略化、小型化を図れる。
【0046】
アマチュアー6 から衝撃力が与えられない場合に、ガラスカッター5 は、脆性材料基板S の表面に必要最小限のスクライブ圧で接触してスクライブ動作を実行するので、ガラスカッター5 のホィールチップ5 a が脆性材料基板S に乗り上がる際に脆性材料基板S の端部に欠け等が発生することを防止することができる。
【0047】
また、脆性材料基板S の表面に接触しているガラスカッター5 のホィールチップ5 a は脆性材料基板S の表面上の凹凸等に対応して上下動を生じ、この上下動をサーボモータ2の回転軸3 の回転からエンコーダが検出し、この検出結果に基づいて、レーザ発振器8 の焦点位置を調整することができるので、脆性材料基板S に凹凸等があっても、脆性材料基板S の表面上又は所定深さの一定位置にレーザ光が適切に照射され、高精細なスクライブラインを表面又は内部に形成することができる。
【0048】
さらに、ガラスカッター5 のホィールチップ5 a によりスクライブラインの起点となる垂直クラックT を形成し、この垂直クラックT をスクライブ予定ラインに沿って伸展させる手段として、脆性材料基板S にレーザ光による加熱と冷却媒体による冷却による温度勾配を形成し、形成された温度勾配に基づく脆性材料基板S の熱歪みを利用しているため、カレットは起点付近にごくわずかに発生するのみとなり、従来の刃先を用いた方法と比較すると発生するカレットの量は激減する。
【0049】
制御装置9 は、ホィールチップ5 a が脆性基板表面に損傷を与えない程度の荷重で接触しながら移動されるよう駆動装置1 1 の駆動を制御し、ホィールチップ5 a が脆性基板Sの端部近傍および予め形成されたスクライブラインS L C の交差位置Z の近傍に位置するとき、脆性基板上に所定の深さの垂直クラックを発生させるようアマチュアー6 の駆動を制御するので、高精緻なスクライブラインS L を形成することができる。
【0050】
( 実施の形態2 )
図4 は、本実施の形態2 のスクライブライン形成装置1 ’ の概略を示す側面図であり、図5 は、図4 のI V − I V 線断面からのスクライブライン形成装置1 ’ の正面図を示している。
【0051】
本実施の形態2 のスクライブライン形成装置1 ’ は、図4 に示すように、レーザ発振器8 が、ガラスカッター5 のホィールチップ5 a が脆性材料基板S の表面に接触する部分より後方側にレーザ光を照射するように、制御装置9 から後方側( 図中右方) に延びた位置に設けられている。
【0052】
他の構成は、前述の実施の形態1 のスクライブ形成装置1 と同様となっているので、詳しい説明は省略する。
【0053】
このスクライブライン形成装置1 ’ では、ホィールチップ5 a 、レーザ発振器8 、冷却ノズル7 が、ガイドレール1 0 3 に沿った進行方向に沿って、この順に配置されており、ガラスカッター5 のホイールチップ5 a が脆性材料基板S 上に接触する接触領域、レーザ発振器8 から照射されるレーザ光の照射領域、冷却ノズル7 から放出される冷却媒体によって冷却される冷却領域が、脆性材料基板S 上に互いに近接して形成されるようになっている。
【0054】
本実施の形態2 のスクライブライン形成装置1 ’ では、脆性材料基板S の表面に接触した状態で移動するガラスカッター5 のホィールチップ5 a の上下動を、サーボモータ2 の回転軸3 の回転に基づいて、制御装置9 に設けたエンコーダによって検出する。そして、この検出結果に基づいて、ガラスカッター5 の後方側に配置されたレーザ発振器8 のレーザ照射位置を調整する。
【0055】
なお、本実施の形態2 のスクライブライン形成装置1 ’ の動作についても、前述の実施の形態1 のスクライブライン形成装置1 の動作と概略同一であり、この実施の形態2 のスクライブライン形成装置1 ’ の動作について説明する図6 ( a ) 〜 ( e ) を参照するとして、詳しい説明は省略する。
【0056】
本実施の形態2 のスクライブライン形成装置1 ’ では、ガラスカッター5 の上方側に配置されたアマチュアー6 からの衝撃力によって脆性材料基板S の表面上に垂直クラックTを発生させるため、脆性材料基板S の表面上の所望の位置にのみ急俊な衝撃力を発生させて、高精細に分断するために充分な深さの垂直クラックT を発生させることができ、アマチュアー6 から衝撃力が与えられない場合には、ガラスカッター5 のホィールチップ5 aは、脆性材料基板S の表面に接触して所定のスクライブを発生させる軽度の荷重しか加えられていないので、ガラスカッター5 のホィールチップ5 a が脆性材料基板S に乗り上がる際に脆性材料基板S の端部に欠け等が発生することを防止することができる。
【0057】
また、脆性材料基板S の表面上の凹凸等が、脆性材料基板S の表面に接触しているガラスカッター5 のホィールチップ5 a の上下動をサーボモータ2 の回転軸3 の回転からエンコーダが検出し、この検出結果に基づいて、レーザ発振器8 の焦点位置を脆性材料基板Sに存在する凹凸に追従して調整することができるので、脆性材料基板S の凹凸等があっても、脆性材料基板S の表面上又は所定の深さの位置にレーザ光が適切に照射され、高精細なスクライブラインを形成することができる。
【0058】
( 実施の形態3 )
図7 は、本実施の形態3 のスクライブライン形成装置1 ” の概略を示す側面図である。
【0059】
本実施の形態3 は、支持フレーム4 の本体フレーム4 a の下面において、ガラスカッター5 の前方になる位置に、脆性材料基板S の凹凸、反り等の変動をレーザ光の照射によって検出するレーザ変位計1 0 が設けられている。他の構成は、前述の実施形態1 のスクライブライン形成装置1 と同様であり、詳しい説明は省略する。
【0060】
また、本実施の形態3 のスクライブライン形成装置1 ” の動作についても、脆性材料基板S の表面の凹凸をレーザ変位計1 0 を用いて検出する点以外は、前述の実施の形態1 のスクライブライン形成装置の動作と概略同一であり、詳しい説明は省略する。
【0061】
本実施の形態3 のスクライブライン形成装置1 ” は、ガラスカッター5 の上方側に配置されたアマチュアー6 からの衝撃力によって脆性材料基板S の表面上に垂直クラックを発生させるため、脆性材料基板S の表面上の所望の位置にのみ急俊な衝撃力を発生させて、高精細に分断するために充分な深さの垂直クラックT を発生させることができ、アマチュアー6 から衝撃力が与えられない場合には、ガラスカッター5 のホィールチップ5 a は、脆性材料基板S の表面に接触して所定のスクライブを発生させる軽度の荷重しか加えられていないので、ガラスカッター5 のホィールチップ5 a が脆性材料基板S に乗り上がる際に脆性材料基板S の端部に欠け等が発生することを防止することができる。
【0062】
また、脆性材料基板S の表面上の凹凸等が、脆性材料基板S の表面に接触しているガラスカッター5 の前方側に設けられたレーザ変位計1 0 によって検出され、この検出結果に基づいて、レーザ発振器8 の焦点位置を脆性材料基板S に存在する凹凸に追従して調整することができるので、脆性材料基板S に凹凸等があっても、脆性材料基板S の表面上又は内部の一定深さ位置に常に焦点が合った状態で照射され、高精細なスクライブを形成することができる。
【0063】
なお、脆性材料基板S の表面上の凹凸等は、上記のレーザ変位計1 0 のほかに、接触式変位計を設けることによっても検出することができる。
【0064】
上記の実施の形態1 〜 3 でそれぞれ説明したスクライブライン形成装置は、ガラスカッター5 、冷却ノズル7 およびレーザ光発振器8 を固定して配置したが、スクライブライン形成条件に応じ、これらを互いの相対位置を変更できるように公知の技術を用いて支持フレーム4 上に配置する構成としてもよい。これにより、スクライブライン形成条件に応じた適正なスクライブラインを形成することができる。なお、スクライブライン形成における諸条件とこれらの互いの相対位置との関係は日本国特許第3 0 2 7 7 6 8 号の公報を参照されたい。
【0065】
上記の実施の形態1 〜 3 でそれぞれ説明したスクライブライン形成装置は、脆性材料基板S にスクライブラインの起点となる垂直クラックT を発生させるガラスカッター5 のホィールチップ5 a を、脆性材料基板S の表面上の凹凸、反りを検出するようにしたので、装置構成を安価でコンパクトなものとすることができる。
【0066】
本発明の特徴の一つとして、基板S の端部または交差位置Z を予めレーザ光によって加熱後、スクライブラインの起点となる垂直クラックT を形成させる事が可能なので、基板S の端部または交差位置Z における制御不能なクラックの発生を抑えることができる。
【0067】
垂直クラックT の形成を進行方向において、端部をわずかに越えた基板内の位置で行い( 内切りの開始) あるいはスクライブラインの形成を進行方向末端のわずか手前で終了する( 内切りの終了) 様に制御装置9 を駆動することにより、上記の制御不能なクラックの発生を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【0068】
以上説明したように、本発明は、ガラスカッターのホィールチップを、脆性基板の表面上に損傷を与えない程度の荷重で接触しながら移動させ、この脆性基板上を移動するガラスカッターに対して所定深さの垂直クラックを発生させる急俊な衝撃力を与える衝撃力付与手段によって、脆性基板上の所望の位置に垂直クラックを発生させる。そして、形成された垂直クラックに対して、スクライブ予定ラインに沿って、脆性基板の軟化点よりも低い温度の照射領域が形成されるレーザ光を照射するレーザ光発振器と、脆性基板を冷却するための冷却媒体を放出する冷却ノズルとを配置し、脆性基板上におけるレーザ光発振器からレーザ光が照射される照射領域に生じる圧縮応力と該冷却ノズルから放出される冷却領域に生じる引張応力とにより発生する応力勾配によって、ガラスカッターによって形成された垂直クラックが、スクライブ予定ラインに沿って伸展させることによってスクライブラインを形成する。
【0069】
したがって、本発明では、脆性基板の表面上に垂直クラックを発生させる所望の位置以外では、脆性基板に接触する程度の荷重がかかっており、過度の押圧力が脆性基板に付加することがないので、ガラスカッターのホィールチップが脆性基板上に乗り上がる場合等に脆性基板に欠け等の損傷を生じることを防止することができる。
【0070】
また、脆性基板の表面に凹凸があったり、脆性基板に反りがある場合でも、脆性基板表面の高さに応じた適正なスクライブ条件を採り得るので、常に安定したスクライブラインを形成することができる。さらに、スクライブラインの起点となる垂直クラックを刃先で形成する以外は、その垂直クラックを脆性基板に生じる熱歪みを利用してスクライブ予定ラインに沿って伸展させてスクライブラインを形成するため、カレットは起点付近にごくわずかに発生するのみとなり、従来の刃先を用いた方法と比較すると激減する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
脆性材料基板の表面にスクライブラインの起点となる垂直クラックを形成する工程と、
前記垂直クラックに対しレーザ光照射領域を形成し、前記脆性材料基板上に設定されたスクライブ予定ラインに沿って前記レーザ光照射領域を相対移動させて前記脆性材料基板の軟化点よりも低い温度に前記脆性材料基板を加熱する工程と、
前記レーザ光照射領域の相対移動方向後方に冷却領域を形成する工程とを含み、
前記垂直クラックを起点とするスクライブラインを形成するスクライブライン形成方法であって、
前記垂直クラックを前記脆性材料基板の端部近傍の基板内の位置に形成することを特徴とするスクライブライン形成方法。
【請求項2】
スクライブラインの形成を前記脆性材料基板の前記相対移動方向末端の手前で終了することを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のスクライブライン形成方法。

【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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【公開番号】特開2009−274951(P2009−274951A)
【公開日】平成21年11月26日(2009.11.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−163271(P2009−163271)
【出願日】平成21年7月10日(2009.7.10)
【分割の表示】特願2004−549606(P2004−549606)の分割
【原出願日】平成15年11月4日(2003.11.4)
【出願人】(390000608)三星ダイヤモンド工業株式会社 (373)
【Fターム(参考)】