JP2009067618A - 脆性材料基板分断装置および脆性材料基板分断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カッターホイールの種類を変更することなく、所望の深さの異なる垂直クラックを安定的に形成する。
【解決手段】カッターホイール１９をガラス基板１３の表面に圧接転動させてスクライブ線１３１を形成し、このカッターホイール１９の転動方向後方にカッターホイール１９から所定距離だけ離れた位置のガラス基板１３の表面にレーザを照射することによりスクライブする条件と、カッターホイール１９をガラス基板１３の表面に圧接転動させてスクライブ線１３１を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線１３１からの垂直クラック１３２の深さを制御する。さらに、カッターホイール１９とレーザ照射部１８（レーザ照射手段）との間、またはレーザ照射部１８の下流側に、吐出ノズル２１（冷却手段）により、スクライブ線１３１を含む冷却領域に冷却流体を噴射する場合を、垂直クラック１３２の深さ制御の条件に加えることが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、カッターホイールによるガラス基板などの脆性材料基板の表面へのスクライブ後に、そのスクライブ線にレーザ光を照射して所望の深さの垂直クラックを形成するための脆性材料基板分断装置、これを用いて分断脆性材料基板を加工する脆性材料基板分断方法に関する。

脆性材料基板としてのガラス基板は一般に以下のような方法で分断される。まず、所望の分断予定線に沿ってカッターホイールやレーザ照射装置などを用いてガラス基板の表面から厚さ方向に伸びるメディアンクラック（以下、垂直クラック）を伴うスクライブ線を形成する（スクライブ工程）。次に、このスクライブ線に沿ってガラス基板に曲げ応力や引張り応力を加えることにより、垂直クラックをガラス基板の厚さ方向に伸展させてガラス基板を分断する（ブレイク工程）。

従来のガラス基板分断装置として、ガラスカッタホイールによるガラス基板のスクライブ後に、スクライブ部分にレーザ照射し、その後に冷媒として、水ジェット、Ｈｅガス、Ｎ_２ガスおよびＣＯ_２などのいずれかを吹き付けてレーザ照射部分を冷却することが特許文献１に開示されている。

この特許文献１では、図５のようにガラス基板１０１上の分断位置に沿ってガラスカッタホイール１０２を移動させてスクライブ線１０３を形成し、そのスクライブ線１０３に沿って移動させながら、レーザ発振部からのレーザ光によるビームスポット１０４を形成する。このビームスポット１０４の移動方向後方に、図示しない冷媒ノズルから例えば冷媒として水ジェットをスクライブ線１０３上に吹き付けている。この冷媒によるスクライブライン（スクライブ線１０３）の強制的な冷却によって、スクライブ線１０３直下の垂直クラックをより早く伸展させることができて、ガラスカッタホイール１０２によるスクライブ速度に比べて従来は大幅に低速度であったレーザ光ビームスポット１０４の移動を、高速度のスクライブ速度に追従させて移動させることができ、加工速度を大幅に向上させることができる。

また、ガラスパネル上のスクライブ条痕に液体を付着させた後に、その部分にビームスポットを照射することが特許文献２に開示されている。

特許文献２では、図６に示すように、ガラスパネル２０１上の分断位置に沿ってガラスカッタによるスクライブ条痕２０２を形成し、この上に純水などの微量の液体２０３を付着させた後に、図７に示すように、そのスクライブ条痕２０２上にレーザ光ビームスポット２０４を照射する。この液体２０３のスクライブ条痕２０２への付着によって、スクライブ条痕２０２の垂直クラック２０５内にも液体２０３が浸透し、ビームスポット２０４によってその照射部分が膨張すると共に、垂直クラック２０５に浸透した液体２０３は気化膨張する。これによって、ガラスパネル２０１の割断を、迅速かつガラス片の飛散なく行うことができる。

また、刃先稜線部の円周方向に沿って突起と溝が形成されたカッターホイールを用いて、刃先稜線部が平滑なカッターホイールと比較してより深い垂直クラックを形成することが特許文献３に開示されている。

図８は、特許文献３に開示されたカッターホイールを模式的に示した側面図および正面図である。

特許文献３に開示された図８のカッターホイール３０１は、刃先稜線部３０２に円周方向に沿って所定間隔Ｐで多数の溝３０３が形成されており、欠けなどの不具合を生ずることなくガラス基板の厚さの８０〜９０％の深い垂直クラックを形成することができる。

ここで、スクライブ線が形成されたガラス基板などの脆性材料基板の搬送について、図９（ａ）〜図９（ｃ）を用いて説明する。スクライブ線が形成されたガラス基板などの脆性材料基板をスクライブ装置からブレーク装置に搬送する際に、脆性材料基板の表裏を上下に反転させる反転工程が不可欠であった。

図９（ａ）〜図９（ｃ）は、脆性材料基板の表裏を反転させる従来の反転工程の一例を示した模式図である。

図９（ａ）に示すように、スクライブ線Ｓが形成されたガラス基板などの脆性材料基板４０１をスクライブ装置からブレーク装置に搬送する際に、スクライブが済んだ脆性材料基板４０１をロボットアーム４０２などで別の架台４０３上に一旦置き、図９（ｂ）に示すように、その脆性材料基板４０１をロボットアーム４０２により下から上に持ち上げて（持ち替えて）表裏を上下に反転させてブレーク装置まで搬送し、図９（ｃ）に示すように、スクライブ線Ｓを下側にした状態で脆性材料基板４０１を、ブレーク装置のテーブル４０４上にクッションシート４０５を介して載置していた。
特開２００１−１５１５２５号公報 特開平５−１８５２７０号公報 特開平９−１８８５３４号公報

現在、ガラス基板の硬度や厚さなどは多様化しており、ガラス基板の種類やスクライブ線が形成されたガラス基板の搬送などを所望の垂直クラックの深さに応じて行う必要がある。ガラス基板の垂直クラックが深すぎると、上記基板持ち替え時を含むスクライブ装置からブレーク装置への搬送時に、ガラス基板が分断して脱落してしまう虞があるし、その搬送も困難になる。また、ガラス基板の垂直クラックが浅すぎると、その搬送後にブレーク装置で多大な分断力を必要としてしまう。

上記図９（ａ）〜図９（ｃ）の説明は、単板の基板持ち替え動作の説明であるが、この単板の場合と貼り合わせ基板の場合とで、基板搬送時の基板の脱落による製造プロセスへの影響が大きく異なる。即ち、基板搬送時の基板の脱落は、単板の場合には、吸着パッドの吸着面（一または複数）がスクライブ箇所を覆っていれば、基板の脱落は起こり難いが、吸着パッドの吸着面がスクライブ箇所を覆っていなければ、基板の脱落が起こる虞がある。これに対して、貼り合わせ基板の場合、シール材によりアレイ基板となる箇所は、上下の基板が接着されて、基板搬送時に脱落し難いものの、吸着パッドの吸着面とは反対側の基板の端材箇所は、端子出しのために取り除くことが想定さており、シール材により貼り合わされていないため、スクライブ箇所から自重で分断されて脱落する危険性が高い。このような端子出しを実施した端材箇所の自重による脱落が基板搬送時の更なるトラブルに繋がる。基板搬送時に基板の脱落が起こると、搬送ロボットの稼動に支障が起り、搬送ロボットを停止後に再起動させる必要が生じるため、基板の取り外しなど段取りに手間がかかり、搬送ロボットの稼働時間がその分だけ短くなって生産に支障を来たしてしまう。
特許文献１および特許文献２に開示された従来の方法では、レーザ照射および水の噴射によりガラス基板がほぼ完全に分断される。このため、垂直クラックの深さを調整することはできない。よって、分断前の大きいガラス基板を脱落するトラブルなく一括して搬送することができない。
また、特許文献３に開示された深い垂直クラックを形成できるカッターホイールは、ガラス基板を押圧する荷重の大きさを変更することにより垂直クラックの深さを多少は変化させることができるが、押圧荷重によっては、深さの異なる垂直クラックをそれぞれ安定的に形成することは困難である。深さの異なる垂直クラックを安定的に形成するためには、カッターホイール自体を交換する必要があり、カッターホイールの取り替えに工数がかかる。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、カッターホイールの種類を変更することなく、所望の深さの異なる垂直クラックを安定的に形成することができる脆性材料基板分断装置、これを用いて脆性材料基板を加工する脆性材料基板分断方法を提供することを目的とする。

本発明の脆性材料基板分断装置は、刃先稜線部に円周方向に沿って所定深さの溝が形成されたカッターホイールで構成され、脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成するためのカッター手段と、前記カッター手段を前記脆性材料基板の表面に圧接させる押圧手段と、前記押圧手段により前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に押圧して、前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に沿って前記脆性材料基板に対して相対的に移動させる移動手段と、前記カッター手段の移動方向後方に、前記カッター手段から所定の間隔だけ離れた位置の前記脆性材料基板の表面を加熱する加熱手段とを備え、前記カッター手段のみによるスクライブの条件と、前記カッター手段および前記加熱手段によるスクライブの条件により前記垂直クラックの深さを制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の脆性材料基板分断装置における所定の間隔は、前記カッター手段の通過から前記カッター手段によって形成されたスクライブ線からの垂直クラックが前記脆性材料基板の深さ方向への伸展が完了するまでの時間における前記移動手段の移動距離未満である。

本発明の脆性材料基板分断装置における所定の間隔が、前記移動手段の０を超え２秒以下の時間に相当する移動距離である。

本発明の脆性材料基板分断装置において、前記スクライブ線から前記垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に前記加熱手段による前記スクライブ線への加熱が行われる。

本発明の脆性材料基板分断装置における時間範囲は、０を超え２秒以下である。

本発明の脆性材料基板分断装置において、前記カッター手段と前記加熱手段との間、または該加熱手段の下流側に、前記スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射する冷却手段をさらに備え、前記カッター手段のみによるスクライブの条件と、前記カッター手段および前記加熱手段によるスクライブの条件と、前記カッター手段、前記加熱手段および前記冷却手段によるスクライブの条件とにより前記垂直クラックの深さを制御可能とする。

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる。

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段および前記冷却手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる。

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動とは別に順次移動可能とする。

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段および前記冷却手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動とは別に順次移動可能とする。

本発明の脆性材料基板分断装置における冷却手段は水噴霧または吐出部で構成されていることが好ましい。

本発明の脆性材料基板分断装置におけるカッター手段は、刃先稜線部に円周方向に沿って所定深さの溝が形成されたカッターホイールであることが好ましい。

本発明の脆性材料基板分断装置におけるカッター手段を前記脆性材料基板の表面に圧接させる押圧手段をさらに備えていてもよい。

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段は、前記脆性材料基板の表面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、該脆性材料基板の表面に熱風を噴射する熱風噴射手段と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線を照射する遠赤外線照射手段とのうちのいずれかである。

本発明の脆性材料基板分断方法は、カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成し、前記カッター手段の転動方向後方に前記カッター手段から所定距離だけ離れた位置の前記脆性材料基板を加熱手段で加熱処理することによりスクライブする条件と、前記カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線からの垂直クラックの深さを制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の脆性材料基板分断方法における脆性材料基板の加熱処理は、前記スクライブ線から前記垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行うことができる。

本発明の脆性材料基板分断方法において、前記カッター手段と前記加熱手段との間、または加熱手段の下流側に、冷却手段により、前記スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射させる場合を、前記垂直クラックの深さ制御の条件に加えることができる。

本発明の脆性材料基板分断方法において、前記加熱手段および前記冷却手段のうちの少なくとも一方を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる。

本発明の脆性材料基板分断方法において、前記加熱手段および前記冷却手段のうちの少なくとも一方を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動とは別に順次移動可能とする。

本発明の脆性材料基板分断方法における時間範囲は、０を超え２秒以下であることが好ましい。

本発明の脆性材料基板分断方法における脆性材料基板の加熱処理は、前記脆性材料基板の表面にレーザ照射手段によりレーザ光を照射する処理と、該脆性材料基板の表面に熱風噴射手段により熱風を噴射する処理と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線照射手段により遠赤外線を照射する処理とのうちのいずれかの処理である。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明にあっては、カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成し、このカッター手段の転動方向後方にカッター手段から所定距離だけ離れた位置の脆性材料基板を加熱手段で加熱することによりスクライブする条件と、カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線からの垂直クラックの深さを制御する。この場合の脆性材料基板の加熱は、スクライブ線から垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行えばよい。さらに、カッター手段と加熱手段との間、または加熱手段の下流側に、冷却手段により、スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射する場合を、垂直クラックの深さ制御の条件に加えることが可能である。これによって、カッターホイールの種類を変更することなく、所望の深さの異なる垂直クラックを安定的に形成することが可能となる。

本発明によれば、カッターホイールを用いて脆性材料基板に形成したスクライブ線を例えばレーザ照射などによって加熱、または例えばレーザ照射などによって加熱および冷却することにより、カッターホイールを取り替えてカッターホイールの形状などを変更することなく、スクライブ線から深さ方向に伸びる垂直クラックを、カッターホイールのみで形成した場合の垂直クラックよりも浅くまたは深く変更して安定的に形成することができる。これによって、加工の工数を少なくすることができて、分断脆性材料基板の厚さや種類に応じて垂直クラックの深さを設定できて、搬送時に自重による基板の脱落を防止して安定して分断脆性材料基板を搬送することができる。

これによって、スクライブ箇所からの基板の自重による脱落により生じる搬送ロボットを含む搬送システムの稼働効率を良好に維持することができる。

以下に、本発明の脆性材料基板分断装置、これを用いた脆性材料基板分断方法およびこれを用いた分断脆性材料基板の製造方法の実施形態１〜３を、ガラス基板分断装置、これを用いたガラス基板分断方法および分断ガラス基板の製造方法に適用した場合について、図面および表、その実験結果を参照して詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るガラス基板分断装置５０の要部構成例を示す正面模式図である。

本実施形態１のガラス基板分断装置５０には、台座１が図１の紙面に垂直な方向（Ｙ方向；前後方向）に配設されたボールネジ２を、図示しないモータにより軸回転駆動させることにより、２列のレール４，５に案内されて図１の紙面に垂直な方向（Ｙ方向；前後方向）に移動可能に設けられている。この台座１の上側には、Ｙ方向に直交する左右方向（Ｘ方向）にガイド６と、モータ７により軸回転駆動するボールネジ８とが設けられている。このボールネジ８は第２の台座９下に設けたボールナット１０に螺合しており、モータ７が回転すると、台座９はガイド６に案内されてＸ方向（左右方向）に移動可能となっている。さらに、この台座９上には、θ回転機構１１を介してテーブル１２が備えられており、このテーブル１２上では、ガラス基板１３が吸引されて所定位置に固定可能となっている。つまり、テーブル１２は、テーブル１２上に固定されたガラス基板１３をθ回転ならびにＸ方向およびＹ方向に移動可能に設けられている。

このテーブル１２の上方には、レーザ発振部１４で発振したレーザビーム（ここではＣＯ_２レーザビーム）が鏡筒部１５から支持ユニット１６内に導かれるようになっている。この支持ユニット１６内には、レーザビームをガラス基板１３上のスクライブ線に一つの楕円状のレーザスポットを形成する、レーザ照射部１８が設けられている。

このレーザスポットの形状は、円でもよいが、楕円とすることが好ましい。レーザ発信部１４の出力は、レーザスポットのガラス基板１３の表面温度がガラス基板１３の軟化点よりも高くならないように設定される。

このレーザスポット照射部１８のＸ方向の側方には、スクライブ用ガラスカッタであるカッターホイール１９およびこれを保持するチップホルダ２０が昇降可能に設けられている。

カッターホイール１９には、図２および図３のように軸回転可能な円盤状の外周部に刃先が設けられている。このカッターホイール１９は、深い垂直クラックを形成させる効果を有しており、超硬合金や焼結ダイヤモンドなどの材質で製作され、その外周部である刃先部分には、その円周に沿って所定間隔Ｐ毎に溝１９ａおよび突起１９Ａが交互に多数形成されている。カッターホイール１９は、図示しない付勢手段によってガラス基板１３側に押圧される。カッターホイール１９がガラス基板１３側に押圧された状態でガラス基板１３の表面に沿って回転しながら移動することにより、ガラス基板１３にスクライブ線１３１が形成される。

レーザ照射部１８とカッターホイール１９との間に、冷却流体を吐出する吐出ノズル２１が設けられている。この吐出ノズル２１からは、バルブの開閉を制御することにより、液体タンク２２に貯留した水などの液体をエアーと混合してスクライブ線１３１上に吐出可能としている。これらの吐出ノズル２１および液体タンク２２により、スクライブ線１３１に対して空気と混合した水を吐出する吐出部を構成している。
なお、冷却流体として水と空気の混合物に代えて、水などの液体のみを吐出することとしてもよく、ヘリウム、窒素または二酸化炭素の液体または気体を噴射することとしても良い。また、これらの吐出ノズル２１および液体タンク２２に加えてまたはこれらに代えて、レーザ照射部１８に対してカッターホイール１９とは反対側に吐出ノズル２３および液体タンク２４を設けることとしてもよい。

なお、ガラス基板１３のアライメントマークを撮影するＣＣＤカメラ２５，２６が所定位置に設けられており、これらのＣＣＤカメラ２５，２６で撮影されたアライメントマークは、画像認識装置によりその位置が認識され、テーブル１２上にセットしたガラス基板１３の位置ずれを認識することができる。これらのＣＣＤカメラ２５，２６による撮影像はモニタ２７，２８に表示される。

ここで、以上のように構成されたガラス基板分断装置５０がガラス基板１３の表面にスクライブ線を形成する動作を説明する。

まず、ガラス基板１３の表面の所望のスクライブ開始位置にカッターホイール１９を図示しない付勢手段（押圧手段）で押圧する。このカッターホイール１９を所定の押圧力で押圧した状態のままガラス基板１３をテーブル１２と共にＸ方向に移動させる。ガラス基板１３の表面におけるカッターホイール１９の移動軌跡にスクライブ線１３１が形成される。

このカッターホイール１９によるスクライブ動作と同時にまたはこのスクライブ動作の後に、形成されたスクライブ線１３１にレーザを照射しまたはレーザ照射および水を吐出することにより、形成したスクライブ線１３１から伸びた垂直クラック１３２の深さを制御することができる。
（実施例１）
カッターホイール１９によるスクライブ動作と同時に、カッターホイール１９によってスクライブ線１３１が形成された直後、即ち、垂直クラック１３２が進行する前のスクライブ線１３１にレーザ照射部１８からレーザを照射することによりレーザスポットを形成する。この結果、形成された垂直クラック１３２の深さは、レーザを照射しない場合と比較して浅くなる。
（実施例２）
カッターホイール１９によるスクライブ動作と同時にまたはスクライブ動作の後に、形成されたスクライブ線１３１に水を吐出し、レーザ照射部１８からレーザを照射することにより形成された直後のスクライブ線１３１にレーザスポットを形成する。この結果、形成された垂直クラック１３２の深さは、水を吐出およびレーザを照射しない場合と比較して深くなる。水の吐出は、レーザを照射する前のスクライブ線１３１に吐出してもよく、レーザを照射した後のスクライブ線１３１に吐出してもよい。
上述した実施例１および実施例２の効果を確認した実験について詳細に説明する。

カッターホイール１９でガラス基板１３にスクライブ線１３１を形成し、さまざまな処理条件でカッターホイール１９で形成したスクライブ線１３１に対する処理を行った。スクライブ線１３１に沿ってガラス基板１３を分断するために必要な分断荷重を計測した。具体的には、図４に示すように、引っ張り応力だけで、スクライブ線１３１が形成されたガラス基板１３の一方端を粘着テープＡでテーブル１２上に固定し、スクライブ線１３１に直交する方向に、ガラス基板１３の他方端側に固定した粘着テープＡを引っ張り、ガラス基板１３が分断したときの分断荷重（Ｎ）をプッシュプルゲージにて測定した。

カッターホイール１９としては、三星ダイヤモンド工業（株）製のペネット（登録商標）を用いた。
レーザ発信部としてＣＯ２レーザ発振器を用い、レーザ照射部１８から照射されるレーザの出力は、１６０Ｗとし、カッターホイール１９からレーザスポットまでの間隔は７５ｍｍとした。なお、ガラス基板１３を加熱する加熱手段として、レーザ照射手段であるレーザ発振部１４およびビームスポット照射部１８（レーザ照射部）に代えて、熱風噴射手段としての熱風噴射機構または遠赤外線照射手段としての遠赤外線照射機構を用いることができる。この場合、熱風噴射手段はガラス基板１３の表面に熱風を噴射させるものであり、遠赤外線照射手段はガラス基板１３の表面に遠赤外線を照射させるものである。
（実験１）
次の表１は、ガラス基板１３として厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板にカッターホイール１９で形成したスクライブ線１３１に対して後述する条件Ａから条件Ｆまでの６種類の条件で処理を行った実験の結果を示す表である。また、スクライブ時のテーブル１２の移動速度、即ち、ガラス基板１３に対する、カッターホイール１９、レーザスポットおよび冷却領域の走査速度は、２００ｍｍ／ｓｅｃとした。

表１の「処理条件」欄にはスクライブ時に実施した処理の種類が示されている。また、「走査条件」欄には条件欄の処理を同時に実行したか順次的に実行したかが示されている。具体的には、１回のテーブル１２の移動中に処理を同時に実行した場合には「同時」と記載し、それぞれの処理の度にテーブル１２を再度移動させて順次的に処理を実行した場合には「順次」と記載している。なお、順次的に処理を実行した場合の各処理の時間間隔は５〜１０ｓｅｃであった。

表１の条件Ａは、カッターホイール１９のみでスクライブした従来のスクライブ方法であり、分断加重は６０．４Ｎであった。また、分断した断面を観察したところ０．５ｍｍ程度の深さまで垂直クラック１３２が伸展していた。

条件Ｂは、上記実施例１の場合であり、カッターホイール１９でのスクライブと同時、即ち、垂直クラック１３２が進展する前にレーザを照射した場合である。この条件Ｂでは、分断荷重は８９．３Ｎ以上であり、カッターホイール１９のみでスクライブした場合よりも分断に必要な荷重が高くなった。なお、分断した断面を観察したところ０．２ｍｍ程度しか垂直クラック１３２が伸展していないことを確認した。カッターホイール１９でスクライブ線１３１が形成された後に、垂直クラック１３２が深く伸展する前、即ち、スクライブ直後に垂直クラック１３２が伸展するが、その前に（０を超え２秒までの時間範囲）、レーザによって加熱されたため、スクライブ線１３１の内部に圧縮応力がかかって垂直クラック１３２の伸展が妨げられたものと思われる。このような浅い垂直クラック１３２は、ブレイク工程で、分断面が斜めになるというリスクがあるが、搬送はある程度、脱落によるトラブルなくなく実行できる。

条件Ｃおよび条件Ｄは、上記実施例２の場合であり、カッターホイール１９でのスクライブと同時にカッターホイール１９によって形成されたスクライブ線１３１にレーザ照射および水を噴射した場合である。条件Ｃではレーザ照射の前に水を噴射し、条件Ｄではレーザ照射の後に水を噴射している。これら条件ＣおよびＤでは、分断荷重はそれぞれ３．７Ｎおよび４．４Ｎであった。条件Ｃおよび条件Ｄは、カッターホイール１９によるスクライブ線１３１の形成とレーザの照射の条件は上記条件Ｂと同一である。しかし、レーザ照射の前または後にスクライブ線１３１に水を噴射することにより、条件Ｂとは逆にカッターホイール１９で形成したスクライブ線１３１に何も処理を行わない条件Ａよりも垂直クラック１３２が深く浸透した。このような深い垂直クラック１３２は、ブレイク工程で、上記条件Ｂのように分断面が斜めになるというリスクはないが、搬送は慎重に行う必要がある場合がある。即ち、垂直クラック１３２の深さは深いほど分断面の品質はよいが搬送はしにくい。

条件Ｅは、上記条件Ｂの比較例であり、カッターホイール１９でスクライブ線１３１を形成した後、再度、テーブル１２を移動させてレーザを照射した場合である。この条件Ｅでは、分断荷重は、２６．０Ｎであった。これは、カッターホイール１９により形成された垂直クラック１３２が十分に伸展した後に、スクライブ線付近がレーザ照射により加熱されたため熱歪みにより垂直クラック１３２がさらに伸展したものと思われる。

条件Ｆは、上記条件Ｃの比較例でありカッターホイール１９によってスクライブ線１３１を形成した後に、スクライブ線１３１への水の噴射およびレーザ照射を順次的に行った場合である。この条件Ｆの上記条件Ｃに対する差異は、カッターホイール１９によるスクライブ線１３１の形成から水噴射、レーザ照射まで、水噴射からレーザ照射までの時間間隔を長く変更したことである。この条件Ｆでは、分断荷重は１．８Ｎで、分断荷重が他の条件に比べて最も小さく垂直クラック１３２が最も深いものと考えられる。

なお、上記条件Ａ、条件Ｂ、および条件Ｃまたは条件Ｄを組み合わせることにより、１つのカッターホイールを用いて、ガラス基板１３の厚さや種類に応じて所望の異なる深さの垂直クラック１３２を安定的に形成することができる。また、１本のスクライブ線１３１に対して所定の部分のみにレーザ照射とレーザ照射および水噴射と選択的に行うことにより、垂直クラック１３２の深さが部分的に３段階で調節された１本のスクライブ線１３１をも形成できる。要するに、分断前の脆性材料基板としてのガラス基板１３に対して、割れが生じ始めるガラス基板１３の外縁側周辺の基板端部分は垂直クラック１３２の深さを浅く形成し、それ以外は垂直クラック１３２の深さを深く形成して搬送し、搬送後にガラス基板１３をスクライブ線１３１で分断する。または、分断前の大きなガラス基板１３に対して、割れが生じ始める外周部分は垂直クラック１３２の深さを浅くし、搬送時に支持されるガラス基板１３の中央部分（搬送時に支持される）は中程度の垂直クラック１３２の深さとし、それ以外は垂直クラック１３２の深さを深くすれば、搬送がしやすく、容易に分断することができる。または、あるスクライブ線１３１の方向だけ深い垂直クラック１３２とし、その方向以外の方向は浅い垂直クラック１３２として、ガラス基板１３を部分的に予め分断した後にそれを搬送し、搬送後にガラス基板１３をスクライブ線１３１で分断する。または、搬送方法によっては、ある方向だけ深い垂直クラック１３２とし、その方向とは直交する方向は浅い垂直クラック１３２として、部分的に予め分断して搬送することも考えられる。

要するに、垂直クラック１３２の深さは、上記表１の条件Ｆ、条件ＣまたはＤ、条件Ｅ、条件Ａ、条件Ｂの順になる。
（実験２）
本発明は、液晶表示パネルなど２枚のガラス基板を貼り合せた貼り合わせ基板のスクライブにも適用することができる。

次の表２は厚さ０．７ｍｍの２枚の無アルカリガラス基板を貼り合せた貼り合わせ基板に対して上記実験１の場合と同様に各条件を変更してスクライブ線１３１を形成し、ブレイクに必要な分断荷重を測定した結果を示す表である。

なお、貼り合わせ基板を構成する一方のガラス板１３を予めカッターでスクライブしてスクライブ線１３１を形成しておき、この一方のガラス板１３に予め形成したスクライブ線１３１に沿って、他方の基板の表面に実験１の場合と同様の各条件（条件Ｄを除く）でスクライブ線１３１を形成した。

実験２では、スクライブ時のテーブル１２の移動速度、即ち、貼り合わせ基板に対する、カッターホイール、レーザスポットおよび冷却領域の走査速度は、４００ｍｍ／ｓｅｃとした。

また、実験２では、全体的に分断荷重が低いものの、各条件での分断荷重の大小の関係は、上記実験１の場合と同様の結果であった。なお、この分断荷重が小さいほど、基板搬送時に、スクライブ部分から自重により基板が脱落しやすい。よって、この分断荷重は脱落する可能性がある基板の自重よりも小さくする必要がある。

以上により、上記実施形態１によれば、カッターホイール１９をガラス基板１３の表面に圧接転動させてスクライブ線１３１を形成し、このカッターホイール１９の転動方向後方にカッターホイール１９から所定距離だけ離れた位置のガラス基板１３の表面にレーザを照射することによりスクライブする条件と、カッターホイール１９をガラス基板１３の表面に圧接転動させてスクライブ線１３１を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線１３１からの垂直クラック１３２の深さを制御する。この場合のレーザの照射は、スクライブ線１３１から垂直クラック１３２が発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行えばよい。さらに、カッターホイール１９とレーザ照射部１８（レーザ照射手段）との間、またはレーザ照射部１８の下流側に、吐出ノズル２１（冷却手段）により、スクライブ線１３１を含む冷却領域に冷却流体を噴射する場合を、垂直クラック１３２の深さ制御の条件に加えることが可能である。これによって、カッターホイール１９の種類を変更することなく、所望の深さの異なる垂直クラック１３２を安定的に形成することができる。

なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、カッターホイールによるガラス基板などの脆性材料基板の表面へのスクライブ後に、そのスクライブ線にレーザ光を照射して所望の深さの垂直クラックを形成するための脆性材料基板分断装置および、これを用いたガラス基板などの脆性材料基板の分断方法の分野において、カッターホイールを用いて脆性材料基板に形成したスクライブ線をレーザ照射によって加熱、またはレーザ照射によって加熱および冷却することにより、カッターホイールを取り替えてカッターホイールの形状などを変更することなく、スクライブ線から深さ方向に伸びる垂直クラックを、カッターホイールのみで形成した場合の垂直クラックよりも浅くまたは深く変更して安定的に形成することができる。これによって、加工の工数を少なくすることができて、分断脆性材料基板の厚さや種類に応じて垂直クラックの深さを設定できて、搬送時に自重による基板の落下を防止して安定して分断脆性材料基板を搬送することができる。これによって、スクライブ箇所からの基板の自重による脱落により生じる搬送ロボットを含む搬送システムの稼働効率を良好に維持することができる。

本発明の実施形態１に係るガラス基板分断装置の要部構成例を示す正面模式図である。 図１のカッタチップがガラス基板をスクライブする状態を示す正面模式図である。 図２のカッタチップを模式的に示す側面図および正面図である。 上記実施形態１の構成を含む各種実験条件による実験原理について説明するための模式図である。 特許文献１に開示されている従来のガラス基板分断装置による分断法を模式的に示した平面図である。 特許文献２に開示されている従来のガラス基板分断装置による分断法の液体吐出工程を模式的に示した縦断面図である。 特許文献２に開示されている従来のガラス基板分断装置による分断法のレーザ照射工程を模式的に示した縦断面図である。 特許文献３に開示されたカッターホイールを模式的に示した側面図および正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、脆性材料基板の表裏を反転させる従来の反転工程の一例を示した模式図である。

符号の説明

１、９ 台座
２、８ ボールネジ
４、５ レール
６ ガイド
７ モータ
１０ ボールナット
１１ θ回転機構
１２ テーブル
１３ ガラス基板
１３１ スクライブ線
１３２ 垂直クラック
１４ レーザ発振部
１５ 鏡筒部
１６ 支持ユニット
１８ ビームスポット照射部（レーザ照射手段）
１９ カッターホイール（カッター手段）
１９ａ 溝
１９Ａ 突起
２０ カッタチップホルダ
２１ 液体吐出ノズル（冷却手段）
２２ 液体タンク
２３ 冷却ノズル（冷却手段）
２４ 冷媒タンク
２５、２６ ＣＣＤカメラ
２７、２８ モニタ
５０ ガラス基板分断装置

Claims (10)

1. 刃先稜線部に円周方向に沿って所定深さの溝が形成されたカッターホイールで構成され、脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成するためのカッター手段と、
   前記カッター手段を前記脆性材料基板の表面に圧接させる押圧手段と、
   前記押圧手段により前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に押圧して、前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に沿って前記脆性材料基板に対して相対的に移動させる移動手段と、
   前記カッター手段の移動方向後方に、前記カッター手段から所定の間隔だけ離れた位置の前記脆性材料基板を加熱する加熱手段とを備え、
   前記カッター手段のみによるスクライブの条件と、前記カッター手段および前記加熱手段によるスクライブの条件により前記垂直クラックの深さを制御する脆性材料基板分断装置。
2. 前記所定の間隔は、前記カッター手段の通過から前記カッター手段によって形成されたスクライブ線からの垂直クラックが前記脆性材料基板の深さ方向への伸展が完了するまでの時間における前記移動手段の移動距離未満である請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。
3. 前記所定の間隔が、前記移動手段の０を超え２秒以下の時間に相当する移動距離である請求項１または２に記載の脆性材料基板分断装置。
4. 前記加熱手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。
5. 前記加熱手段は、前記脆性材料基板の表面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、該脆性材料基板の表面に熱風を噴射する熱風噴射手段と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線を照射する遠赤外線照射手段とのうちのいずれかである請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。
6. カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成し、
   前記カッター手段の転動方向後方に前記カッター手段から所定距離だけ離れた位置の前記脆性材料基板を加熱手段で加熱処理することによりスクライブする条件と、
   前記カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線からの垂直クラックの深さを制御する脆性材料基板分断方法。
7. 前記脆性材料基板の加熱処理は、前記スクライブ線から前記垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行う請求項６に記載の脆性材料基板分断方法。
8. 前記カッター手段と前記加熱手段との間、または該加熱手段の下流側に、冷却手段により、前記スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射または噴出させる場合を、前記垂直クラックの深さ制御の条件に加える請求項６または７に記載の脆性材料基板分断方法。
9. 前記時間範囲は、０を超え２秒以下である請求項７に記載の脆性材料基板分断方法。
10. 前記脆性材料基板の加熱処理は、前記脆性材料基板の表面にレーザ照射手段によりレーザ光を照射する処理と、該脆性材料基板の表面に熱風噴射手段により熱風を噴射する処理と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線照射手段により遠赤外線を照射する処理とのうちのいずれかの処理である請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。

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