JP6519381B2 - 脆性材料基板における垂直クラックの形成方法および脆性材料基板の分断方法 - Google Patents

Description

本発明は、脆性材料基板を分断するための方法に関し、特に、脆性材料基板の分断に際して垂直クラックを形成する方法に関する。

フラットディスプレイパネルまたは太陽電池パネルなどの製造プロセスは一般に、ガラス基板、セラミックス基板、半導体基板などの脆性材料からなる基板（母基板）を分断する工程を含む。係る分断には、基板表面にダイヤモンドポイントやカッターホイールなどのスクライブツールを用いてスクライブラインを形成し、該スクライブラインから基板厚み方向にクラック（垂直クラック）を伸展させる、という手法が広く用いられている。スクライブラインを形成した場合、垂直クラックが厚さ方向に完全に伸展して基板が分断されることもあるが、垂直クラックが厚み方向に部分的にしか伸展しない場合もある。後者の場合、スクライブラインの形成後に、ブレーク工程と称される応力付与がなされる。ブレーク工程により垂直クラックを厚み方向に完全に進行させることで、スクライブラインに沿って基板が分断される。

このような、スクライブラインの形成によって垂直クラックを伸展させる手法として、アシストラインとも称される、垂直クラックの伸展にあたって起点（トリガー）となる線状の加工痕を形成する手法が、すでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、脆性材料基板に孔部を形成する場合など、閉曲線領域を切り取る場合におけるスクライブラインの形成に適したカッターホイールもすでに公知である（例えば、特許文献２〜４参照）。

特開２０１５−７４１４５号公報 特開２０００−２１９５２７号公報 特開平０７−２２３８２８号公報 国際公開２０１０／０８７４２３号公報

例えば特許文献１に開示されているような、アシストラインを利用した手法は、これを利用しない手法に比して、分断用のスクライブラインの形成に際しカッターホイールやダイヤモンドポイントなどのスクライブツールが基板に与える力（衝撃）を小さくすることができるという利点がある。例えば、垂直クラックの伸展が難しいような弱い力（荷重）を作用させてスクライブラインを形成する態様であっても、アシストラインをトリガーにしてスクライブラインから垂直クラックを好適に伸展させることが可能である。

ただし、特に量産品の製造工程においてなされる脆性材料基板の分断においては高い歩留まり（確実な分断）が求められるところ、特許文献１に開示された技術は必ずしも、アシストラインを起点とする垂直クラックの伸展につき、その確実性を保証するものではない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、脆性材料基板のあらかじめ定められた分断位置において、高い確実性にて垂直クラックを形成することができる方法を提供することを、目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、等間隔に複数の溝を設けた刃先を外周部に備えるスクライビングホイールを前記一方主面において圧接転動させることによって、前記トレンチラインに交差する加工痕であるアシストラインを形成するアシストライン形成工程と、を備え、前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、前記アシストライン形成工程においては、前記複数の溝が前記外周に対して非対称な形状にて形成された前記スクライビングホイールを用いて前記アシストラインを形成し、前記トレンチラインと前記アシストラインとの交点を開始点として前記トレンチラインから前記脆性材料基板の厚み方向に垂直クラックを伸展させる、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記アシストライン形成工程においては、前記アシストラインの形成に伴って、前記脆性材料基板の内部であって前記アシストラインの側方に多数のアシストクラックが存在する内部クラック領域が生じるようにし、前記内部クラック領域が前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向側に形成されるように前記トレンチラインと前記アシストラインの形成位置を定める、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記アシストラインを前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向逆側近傍にて前記トレンチラインと交差するように形成する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記トレンチラインを形成した後に前記アシストラインを形成する、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、等間隔に複数の溝を設けた刃先を外周部に備えるスクライビングホイールを前記一方主面において圧接転動させることによって、前記トレンチラインに交差する加工痕であるアシストラインを形成するアシストライン形成工程と、を備え、前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、前記アシストライン形成工程においては、前記複数の溝が前記外周の左右において異なる深さを有するように形成された前記スクライビングホイール用いて前記アシストラインを形成し、前記トレンチラインと前記アシストラインとの交点を開始点として前記トレンチラインから前記脆性材料基板の厚み方向に垂直クラックを伸展させる、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、脆性材料基板を厚み方向に分断する方法であって、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の垂直クラックの形成方法によって前記脆性材料基板に垂直クラックを形成する垂直クラック形成工程と、前記垂直クラックに沿って前記脆性材料基板をブレークするブレーク工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、脆性材料基板のあらかじめ定められた分断位置において高い確実性にて垂直クラックを伸展させることができるので、脆性材料基板を当該分断位置において確実に分断することが可能となる。

スクライブ装置１００の構成を概略的に示す図である。 部分Ａにおけるスクライビングホイール５１の拡大図である。 トレンチラインＴＬ形成後の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 トレンチラインＴＬの形成に用いるダイヤモンドポイント１５０の構成を概略的に示す図である。 トレンチラインＴＬの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。 アシストラインＡＬ形成時の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 アシストラインＡＬの形成に伴う垂直クラックＶＣの伸展の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 アシストラインＡＬの形成に伴う垂直クラックＶＣの伸展の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 トレンチラインＴＬと垂直クラックＶＣの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。 垂直クラックＶＣが形成される際のアシストラインＡＬ近傍の様子を示す模式図である。 実施例と比較例のそれぞれについて、ＶＣ成立率をアシストラインＡＬの形成に際して印加した荷重に対しプロットしたグラフである。 変形例に係るスクライビングホイール５１の溝Ｇを通る部分拡大断面図である。

＜スクライブ装置＞
図１は、本発明の実施の形態において用いるスクライブ装置１００の構成を概略的に示す図である。スクライブ装置１００は、一般には、ガラス基板、セラミックス基板、半導体基板などの脆性材料基板Ｗを所定の分断位置にて厚み方向ＤＴに分断して小サイズ化する際に使用されるが、本実施の形態においては、スクライブ装置１００を、脆性材料基板Ｗの一方主面ＳＦ１側の分断位置において垂直クラックを伸展させるべく行う、アシストラインＡＬ（図６など参照）の形成に用いるものとする。なお、本実施の形態において、アシストラインＡＬとは、主面ＳＦ１側の分断位置に形成されるトレンチラインＴＬ（図３など参照）と交差する位置に形成される、トレンチラインＴＬの直下において垂直クラックを伸展させるに際して起点（トリガー）となる加工痕である。また、トレンチラインＴＬとは、その直下が垂直クラックの形成位置となる微細なライン状の溝部（凹部）である。アシストラインＡＬとトレンチラインＴＬの詳細については後述する。

スクライブ装置１００は、脆性材料基板Ｗが載置されるテーブル１と、スクライブツール５０を保持するスクライブヘッド２とを主として備える。

スクライブ装置１００は、図示しないテーブル移動機構およびスクライブヘッド移動機構の一方または両方を備えており、これらの機構が備わることによって、スクライブ装置１００においては、スクライブヘッド２はスクライブツール５０を保持した状態でテーブル１に対し水平面内において相対移動できるようになっている。以降、説明の簡単のため、スクライブ動作に際しては、図１に示すスクライブ方向ＤＰに向けて、スクライブヘッド２がテーブル１に対し移動するものとする。

スクライブツール５０は、脆性材料基板Ｗに対するスクライブを行うためのツールである。スクライブツール５０は、スクライビングホイール（カッターホイール）５１と、ピン５２と、ホルダ５３とを有する。

スクライビングホイール５１は、円盤状（算盤珠状）をなしており、その外周ＯＰに沿って、刃先を備える。図２は、図１に示す部分Ａにおけるスクライビングホイール５１の拡大図である。図２（ａ）は、外周ＯＰを含む面についての部分Ａにおける拡大断面図であり、図２（ｂ）は、部分Ａのさらに一部について、矢印Ｂにて示す、スクライビングホイール５１の外周に垂直な方向から見た図である。

スクライビングホイール５１の外周ＯＰは、巨視的には図１に示すように一様な円形をなしているように見受けられるが、実際には、図２に示すように、外周ＯＰにおいては、複数の微細な溝Ｇが等間隔に設けられてなり、隣り合う溝Ｇ同士の間が突起Ｐとなることで、刃先ＰＦが構成されてなる。すなわち、スクライビングホイール５１は、溝Ｇと突起Ｐとが交互に存在する刃先ＰＦを有する、いわゆる溝付きホイールである。なお、突起Ｐは、稜線とこれを挟む一対の傾斜面とからなる断面視略二等辺三角形状をなしている。

より詳細には、図２（ｂ）に示すように、溝Ｇは外周ＯＰに対して非対称な形状に設けられてなる。これは、溝Ｇを、外周ＯＰを含む面に対して傾斜させて設けることにより実現されてなる。これにより、溝Ｇは、外周ＯＰの左右において、相対的に深い部分Ｇ１（図２（ｂ）においては外周ＯＰよりも左側）と、相対的に浅い部分Ｇ２（図２（ｂ）においては外周ＯＰよりも右側）とを有するものとなっている。

係るスクライビングホイール５１は、典型的には数ｍｍ程度の直径を有してなる。また、溝Ｇの深さは、部分Ｇ１において最大で数μｍ〜数十μｍ程度であり、部分Ｇ２においては最大で数μｍ程度である。溝Ｇは、数百個程度設けられてなる。

なお、このような溝形状を有するスクライビングホイール５１としては、例えば、閉曲線領域を切り取る場合においてスクライブラインの形成に用いるものを、適用することが可能である。

ピン５２は、スクライビングホイール５１の軸中心ＡＸの位置に垂直に挿通されてなる。ホルダ５３は、スクライブヘッド２にて保持されてなるとともに、スクライビングホイール５１が軸中心ＡＸの周りで回転可能な態様にて、スクライビングホイール５１に挿通されてなるピン５２を支持してなる。すなわち、ホルダ５３は、ピン５２とスクライビングホイール５１を軸中心ＡＸの周りで回転可能に軸支してなる。より詳細には、スクライビングホイール５１は、溝Ｇの部分Ｇ１が図１に示すスクライブ方向ＤＰに対して右側（図面視手前側）に位置し、部分Ｇ２がスクライブ方向ＤＰに対して左側（図面視奥側）に位置するように、軸支される。また、ホルダ５３は、スクライビングホイール５１の刃先ＰＦ（外周ＯＰ）のなす面が鉛直方向に延在するように、ピン５２を水平に支持してなる。

スクライビングホイール５１のうち、少なくとも溝Ｇと突起Ｐとが設けられた外周近傍部分は、例えば、超硬合金、焼結ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドまたは単結晶ダイヤモンドなどの硬質材料を用いて形成されてなる。上述した稜線および傾斜面の表面粗さを小さくする観点から、スクライビングホイール５１全体が単結晶ダイヤモンドから作られていてもよい。

以上のような構成を有するスクライブ装置１００においては、他方主面ＳＦ２を載置面としてテーブル１の上に水平に載置固定されてなる脆性材料基板Ｗの一方主面（以下、上面ともいう）ＳＦ１に対し、スクライビングホイール５１を圧接させた状態で、スクライブツール５０を保持してなるスクライブヘッド２がスクライブ方向ＤＰに移動させられる。すると、脆性材料基板Ｗに圧接された状態のスクライビングホイール５１が、刃先ＰＦをわずかに脆性材料基板Ｗに侵入させた状態で矢印ＲＴにて示す向きに軸中心ＡＸ周りで転動させられる。これにより、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１においては、係るスクライビングホイール５１の圧接転動に伴ってスクライビングホイール５１の移動方向に沿った塑性変形が発生する。本実施の形態においては、係る塑性変形を発生させるスクライビングホイール５１の圧接転動動作を、スクライビングホイール５１によるスクライブ動作と称する。

スクライビングホイール５１が上述したように外周ＯＰに対して非対称な溝Ｇを有することに起因して、スクライブ動作に際しスクライビングホイール５１が脆性材料基板Ｗに対し作用させる応力についても、スクライブ方向ＤＰに対して非対称となっている。具体的には、溝Ｇのうち相対的に深い部分Ｇ１が位置する、スクライブ方向ＤＰに対して右側に作用する応力が相対的に大きくなり、溝Ｇのうち相対的に浅い部分Ｇ２が位置する、スクライブ方向ＤＰに対して左側に作用する応力が相対的に小さくなる。

なお、上面ＳＦ１に対しスクライビングホイール５１を圧接させる際にスクライビングホイール５１が脆性材料基板に印加する荷重は、スクライブヘッド２に備わる図示しない荷重調整機構によって調整可能とされてなる。

＜垂直クラックの形成手順＞
次に、本実施の形態において行う、アシストラインＡＬを利用した、分断位置における垂直クラックの形成の手順について説明する。図３ないし図９は、係る垂直クラックの形成の様子を段階的に示す図である。以降においては、矩形状の脆性材料基板Ｗに対し一組の対辺に平行な複数の分断位置（分断線）があらかじめ設定されている場合を例として説明を行う。また、各図には、アシストラインＡＬの形成進行方向をｘ軸正方向とし、トレンチラインＴＬの形成進行方向をｙ軸正方向とし、鉛直上方をｚ軸正方向とする右手系のｘｙｚ座標を付している。

まず、トレンチラインＴＬを形成する。図３は、トレンチラインＴＬ形成後の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図（ｘｙ平面図）である。図４は、トレンチラインＴＬの形成に用いるスクライブツール１５０の構成を概略的に示す図である。図５は、トレンチラインＴＬの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。図３に示すトレンチラインＴＬの形成位置が、脆性材料基板Ｗをその上面ＳＦ１側から平面視した場合の分断位置に該当する。

本実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成に、ダイヤモンドポイント１５１を備えるスクライブツール１５０を用いる。ダイヤモンドポイント１５１は、例えば図４に示すように角錐台形状をなしており、天面ＳＤ１（第１の面）と、天面ＳＤ１を取り囲む複数の面とが設けられている。より詳細には、図４（ｂ）に示すようにこれら複数の面は側面ＳＤ２（第２の面）および側面ＳＤ３（第３の面）を含んでいる。天面ＳＤ１、側面ＳＤ２およびＳＤ３は、互いに異なる方向を向いており、かつ互いに隣り合っている。ダイヤモンドポイント１５１においては、側面ＳＤ２およびＳＤ３からなる稜線ＰＳと、天面ＳＤ１、側面ＳＤ２およびＳＤ３の３つの面がなす頂点ＰＰとによって刃先ＰＦ２が形成されてなる。ダイヤモンドポイント１５１は、図４（ａ）に示すように棒状（柱状）をなすシャンク１５２の一方端部側に天面ＳＤ１が最下端部となる態様にて保持されてなる。

スクライブツール１５０を使用する場合においては、図４（ａ）に示すように、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を鉛直方向から移動方向ＤＡ前方（ｙ軸正方向）に向けて所定の角度だけ傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ後方（ｙ軸負方向）に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に当接させる。そして、係る当接状態を保ちつつスクライブツール１５０を移動方向ＤＡ前方に移動させることで、ダイヤモンドポイント１５１の刃先ＰＦ２を摺動させるようにする。これによって、ダイヤモンドポイント１５１の移動方向ＤＡに沿った塑性変形が発生する。本実施の形態においては、係る塑性変形を発生させるダイヤモンドポイント１５１の摺動動作を、ダイヤモンドポイント１５１によるスクライブ動作とも称する。

図３および図５に示すように、トレンチラインＴＬは、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１にｙ軸方向に延在するように形成された微細なライン状の溝部である。トレンチラインＴＬは、スクライブツール１５０の姿勢を移動方向ＤＡに対して対称とした状態で、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることで脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１において生じる塑性変形の結果として、形成される。係る場合、図５に模式的に示すように、トレンチラインＴＬは概ね、その延在方向に垂直な断面の形状が線対称な溝部として形成される。

トレンチラインＴＬは、図３に示すように、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に規定された分断位置において矢印ＡＲ１にて示すｙ軸正方向に、始点Ｔ１から終点Ｔ２まで形成される。以降においては、トレンチラインＴＬにおいて相対的に始点Ｔ１に近い範囲を上流側とも称し、相対的に終点Ｔ２に近い範囲を下流側とも称する。

なお、図３においては、トレンチラインＴＬの始点Ｔ１および終点Ｔ２が脆性材料基板Ｗの端部からわずかに離隔した位置とされているが、これは必須の態様ではなく、分断対象とされる脆性材料基板Ｗの種類や分断後の個片の用途等に応じて適宜に、いずれか一方もしくは両方が脆性材料基板Ｗの端部位置とされていてもよい。ただし、始点Ｔ１を脆性材料基板Ｗの端部とする態様は、図３に例示するように端部からわずかに離隔した位置を始点Ｔ１とする場合に比して、スクライブツール１５０の刃先ＰＦ２に加わる衝撃が大きくなるため、刃先ＰＦ２の寿命という点及び予期せぬ垂直クラックの発生が起こる点からは留意が必要である。

また、複数の分断位置のそれぞれにおけるトレンチラインＴＬの形成は、一のスクライブツール１５０を備える図示しない加工装置において当該スクライブツール１５０を用いて順次に形成する態様であってもよいし、複数のトレンチラインＴＬ形成用の加工装置を用いて同時並行的に形成する態様であってもよい。

トレンチラインＴＬの形成に際しては、スクライブツール１５０が印加する荷重（スクライブツール１５０を鉛直上方から脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に対し押し込む力に相当する）を、トレンチラインＴＬの形成は確実になされるものの、脆性材料基板Ｗの厚み方向ＤＴにおいて該トレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展が生じないように設定する（図５）。

換言すれば、トレンチラインＴＬの形成は、トレンチラインＴＬの直下において脆性材料基板ＷがトレンチラインＴＬと交差する方向において連続的につながっている状態（クラックレス状態）が維持されるように行う。なお、係る対応にてトレンチラインＴＬが形成される場合、脆性材料基板ＷのトレンチラインＴＬ近傍（トレンチラインＴＬからおおよそ５μｍ〜１０μｍ程度以内の範囲）においては、塑性変形の結果として内部応力が残留する。

係るトレンチラインＴＬの形成は、例えば、スクライブツール１５０が印加する荷重を、同じスクライブツール１５０を用いて垂直クラックの伸展を伴うスクライブラインを形成する場合に比して、小さい値に設定することで、実現される。

クラックレス状態においては、トレンチラインＴＬは形成されていたとしても、該トレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展はないので、仮に脆性材料基板Ｗに対し曲げモーメントが作用したとしても、垂直クラックが形成されてなる場合に比して、トレンチラインＴＬに沿った分断は生じにくい。

トレンチラインＴＬの形成に続き、スクライブツール５０を備えるスクライブ装置１００によって、アシストラインＡＬを形成する。図６は、アシストラインＡＬ形成時の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。図７および図８は、アシストラインＡＬの形成に伴う垂直クラックＶＣの伸展の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。図９は、トレンチラインＴＬと垂直クラックＶＣの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。

本実施の形態において、アシストラインＡＬは、図６に示すように、トレンチラインＴＬの下流側近傍において、矢印ＡＲ２にて示すｘ軸正方向に（トレンチラインＴＬと直交するように）、始点Ａ１から終点Ａ２の範囲において脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に塑性変形を生じさせることで形成される、加工痕である。

アシストラインＡＬの形成は、矢印ＡＲ２にて示すアシストラインＡＬの形成進行方向をスクライブ方向ＤＰ（ｘ軸正方向）と一致させる態様にて行う。すなわち、スクライビングホイール５１を脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に圧接させた状態で、スクライブヘッド２をスクライブ方向ＤＰに移動させることによって、スクライビングホイール５１を転動させる。すると、アシストラインＡＬがトレンチラインＴＬと交差するたびに、図７に矢印ＡＲ３にて示すように、それぞれのトレンチラインＴＬとの交点Ｃの位置から垂直クラックＶＣの予定伸展方向（図７の場合であればトレンチラインＴＬの上流側）に向けて順次に、図９に示すような、トレンチラインＴＬから脆性材料基板Ｗの厚み方向ＤＴへの垂直クラックＶＣの伸展が生じていく。

なお、アシストラインＡＬの形成も、トレンチラインＴＬを形成する場合と同様、その直下にて垂直クラックを伸展させることを目的とはしていないので、アシストラインＡＬを形成する際にスクライビングホイール５１が印加する荷重も、同じスクライビングホイール５１を用いて垂直クラックの伸展を伴うスクライブラインを形成する場合に比して、小さい値に設定することができる。

最終的には、図８に示すように、全ての分断位置において、トレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展が生じる。すなわち、アシストラインＡＬの形成が契機となって（アシストラインＡＬがトリガーとなって）、それまではトレンチラインＴＬが形成されているもののクラックレス状態であった脆性材料基板Ｗの各分断位置に、トレンチラインＴＬから延在する垂直クラックＶＣが形成される。

これは、ダイヤモンドポイント１５１を備えるスクライブツール１５０を用いてトレンチラインＴＬを形成した場合、トレンチラインＴＬの直下に発生する垂直クラックＶＣは天面ＳＤ１の存在する側に伸展するという性質を有するためである。すなわち、アシストラインＡＬの近傍に発生した垂直クラックＶＣは、特定の一方向へと伸展するという性質を有する。トレンチラインＴＬ上の上流側にダイヤモンドポイントの天面ＳＤ１が配置される態様にてトレンチラインＴＬを形成する本実施の形態においては、アシストラインＡＬの形成後、トレンチラインＴＬの上流側においては垂直クラックＶＣは伸展するが、逆方向においては伸展しにくい。

係る態様にて分断位置に垂直クラックＶＣが形成された脆性材料基板Ｗは、図示しない所定のブレーク装置に与えられる。ブレーク装置においては、いわゆる３点曲げあるいは４点曲げの手法によって、脆性材料基板Ｗに曲げモーメントを作用させることで、垂直クラックＶＣを脆性材料基板Ｗの下面ＳＦ２にまで伸展させるブレーク工程が行われる。係るブレーク工程を経ることで、脆性材料基板Ｗは分断位置において分断される。

以上のような手順の場合、分断位置におけるトレンチラインＴＬの形成は垂直クラックＶＣの伸展を伴わないので、従来のように分断位置に対するスクライブをスクライブラインの形成と同時に垂直クラックが形成されるように行う場合に比して、スクライブツール５０に加わる荷重を低減することができるという利点がある。係る利点は、分断位置における分断に使用するスクライブツール５０の長寿命化に資するものである。

＜垂直クラック伸展の詳細＞
図１０は、トレンチラインＴＬの形成に続いてアシストラインＡＬを形成することで垂直クラックＶＣが形成される際のアシストラインＡＬ近傍の様子を示す模式図である。なお、図６ないし図８においてはアシストラインＡＬを概略的に連続する線状の加工痕として図示していたが、微視的には、図１０に示すように、アシストラインＡＬは、溝Ｇと突起Ｐとが交互に存在する刃先ＰＦの形状を反映して、十数μｍ程度の短い線分が断続する態様の加工痕として形成される。

スクライブ方向ＤＰたるｘ軸正方向に（ｙ軸に垂直な方向に）アシストラインＡＬが形成されると、その形成位置全般にわたって、脆性材料基板Ｗの内部であってｙ軸方向負側（図１０においては、アシストラインＡＬよりも図面視下側）のアシストラインＡＬの側方に、アシストラインＡＬを起点とする無数のアシストクラックが存在する内部クラック領域ＣＲが形成される。

より詳細には、内部クラック領域ＣＲは、アシストラインＡＬの任意の位置を起点として、（−ｙ、−ｚ）なる方向から−ｚ方向にまでの範囲内に偏在する態様にて発生する。内部クラック領域ＣＲは、上面ＳＦ１を平面視した場合においてアシストラインＡＬよりもｙ軸負方向においてアシストラインＡＬから最大でもおおよそ数十μｍ程度の範囲に形成される。

これは、アシストラインＡＬを形成する際のスクライビングホイール５１の向きと関係していると考えられる。すなわち、スクライブ方向ＤＰたるｘ軸正方向にアシストラインＡＬを形成する場合、アシストラインＡＬの形成に用いたスクライビングホイール５１は、溝Ｇのうち相対的に深い部分Ｇ１を垂直クラックＶＣの予定伸展方向であるトレンチラインＴＬの上流側（つまりはｙ軸方向負側）を向き、相対的に浅い部分Ｇ２がその反対方向であるトレンチラインＴＬの下流側（ｙ軸方向正側）を向く姿勢にて、転動させられる。この場合、上述したように、部分Ｇ１が位置する、スクライブ方向ＤＰに対して右側、つまりは、垂直クラックＶＣの予定伸展方向であるトレンチラインＴＬの上流側（ｙ軸方向負側）に、相対的に大きな応力が作用する。そのため、ｙ軸方向負側において、アシストラインＡＬからのアシストクラックの形成が生じやすくなっていると考えられる。

内部クラック領域ＣＲは、アシストラインＡＬの全般に渡って形成されることから、内部クラック領域ＣＲは、アシストラインＡＬがトレンチラインＴＬと交差する箇所の近傍においても高い確率で発生する。上述したように、トレンチラインＴＬの近傍には内部応力が残留していることから、内部クラック領域ＣＲがトレンチラインＴＬの垂直クラックＶＣの予定伸展方向側に形成されるようにアシストラインを形成した場合、内部クラック領域ＣＲが残留内部応力の存在領域に形成されることが契機となって、トレンチラインＴＬの近傍における残留内部応力の解放が生じる。その結果として、図１０（ｂ）において矢印ＡＲ４にて示すように、垂直クラックＶＣの予定伸展方向（本実施の形態においてはトレンチラインＴＬの上流側）に向けて、トレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展が生じる。これが、上述した本実施の形態に係る手法による垂直クラックＶＣの伸展の詳細である。

なお、図１０においては図示を省略しているが、溝Ｇの相対的に浅い部分Ｇ２が位置するｙ軸方向正側においても応力は作用しており、また、アシストクラックの形成は確率的に生じる現象ではあるので、アシストクラックは生じ得る。しかしながら、作用する応力が部分Ｇ１が位置する側に比して小さいことから、その発生確率は小さく、部分Ｇ２を垂直クラックＶＣの予定伸展方向に向けてスクライブしたとしても、上述した本実施の形態における手法に比して、垂直クラックＶＣの伸展の確実性が高まることはない。

あるいはまた、外周に対して対称な形状を有する溝を備えたスクライビングホイールを用いることによって、アシストラインＡＬを形成する態様も考えられ、その場合の内部クラック領域ＣＲの形成はスクライブ方向ＤＰの左右に対して等方的なものとなるが、目的とする、垂直クラックＶＣの予定伸展方向への垂直クラックＶＣの伸展に照らして、垂直クラックＶＣの予定伸展方向とは反対側においてより積極的に内部クラック領域ＣＲを形成することに特段のメリットはないことから、この場合もやはり、上述した本実施の形態における手法に比して、垂直クラックＶＣの伸展の確実性が高まることはない。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、脆性材料基板をあらかじめ定められた分断位置において分断するに際して、当該分断位置に応じた形成位置にて、直下に垂直クラックが生じない条件でのトレンチラインの形成と、水平面内にて意図的に傾斜させてなるスクライビングホイールを用いた、垂直クラックＶＣの予定伸展方向であるトレンチラインの上流側にアシストクラックを偏在させる態様でのアシストラインの形成とを行うことで、当該分断位置にて高い確実性にて垂直クラックを伸展させることができる。垂直クラックが確実に形成されることにより、後工程たるブレーク工程において、脆性材料基板を当該分断位置において確実に分断することが可能となる。係る場合においては、トレンチラインとアシストラインの形成に際してスクライビングホイールが印加する荷重を、垂直クラックの伸展を伴うスクライブ動作を行う場合に比して小さい値とすることができる。

＜実施例＞
実施例として、上述の実施の形態にて示した手順によるトレンチラインＴＬとアシストラインＡＬの形成を、アシストラインＡＬの形成条件を違えつつ複数回行い、垂直クラックＶＣの伸展の発生状況を評価した。脆性材料基板Ｗとしては０．３ｍｍ厚のガラス基板を用いた。

具体的には、アシストラインＡＬは、スクライビングホイール５１に加える荷重を０．８Ｎ、１．１Ｎ、１．５Ｎ、１．９Ｎ、２．３Ｎ、２．６Ｎ、３．０Ｎの７水準に違えて形成した。スクライブヘッド２の移動速度は１００ｍｍ／ｓｅｃとした。また、スクライビングホイール５１としては、ホイール径が２．０ｍｍ、厚みが０．６５ｍｍ、ピン５２の挿通孔の径が０．８ｍｍ、刃先角度が１１０°、溝Ｇの数が３６０個、溝Ｇの最大深さが３μｍのものを用いた。

また、トレンチラインＴＬは、スクライブツール１５０に加える荷重を固定し、アシストラインＡＬの各形成条件毎に、１００本ずつ形成した。

また、比較例として、外周に対して対称に溝が設けられてなるスクライビングホイールを用いたほかは実施例と同じ条件で、垂直クラックＶＣの伸展の発生状況を評価した。

図１１は、実施例および比較例における、全１００本のトレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展の発生率（以下、ＶＣ成立率と称する）をアシストラインＡＬの形成に際して印加した荷重に対しプロットしたグラフである。

図１１に示すように、比較例では荷重が１．５Ｎ以下である場合に、９０％以上のＶＣ成立率が得られたが、その最大値は荷重が０．８Ｎの場合の９３％に留まっていた。これに対し、実施例では、比較例において９０％以上のＶＣ成立率が得られた１．５Ｎ以下の荷重範囲において比較例よりもさらに高い９５％以上のＶＣ成立率が得られ、荷重が１．１Ｎの場合においては１００％のＶＣ成立率が達成された。

これらの結果は、外周に対し非対称な形状の溝部を有する、上述の実施の形態に係る手法が、垂直クラックの伸展の確実化という点で適していることを示している。

また、同じ条件のスクライビングホイール５１を用いてスクライブ動作を行い、スクライブラインの形成とともに垂直クラックを伸展させるようにしようとすると、少なくとも３〜４Ｎ程度の荷重を印加する必要があることから、本実施例の結果は、アシストラインＡＬの形成は、垂直クラックの伸展を伴うスクライブ動作の際にスクライビングホイール５１が印加する荷重よりも小さい荷重の印加で行える、ということも示している。さらにいえば、トレンチラインＴＬの形成は、アシストラインＡＬの形成時と同程度かより小さい荷重の印加で可能であることから、上述の実施の形態に係る手法は、スクライブ動作によって直接に垂直クラックを伸展させる手法に比して、低荷重の印加で垂直クラックの伸展を可能とする手法であるともいえる。

＜変形例および参考例＞
上述の実施の形態においては、トレンチラインＴＬを形成した後に、アシストラインＡＬを形成するようにしているが、トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬの形成順序は逆転していてもよい。

また、上述の実施の形態においては、トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬとを脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１において直交させているが、これは必須の態様ではなく、アシストラインＡＬの形成に伴うトレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展が好適に実現される限りにおいて、トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬとは斜めに交差している態様であってもよい。

また、上述の実施の形態においては、スクライブツール１５０によるトレンチラインＴＬの形成を、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を移動方向ＤＡ前方に向けて傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ後方に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることによって、行うようにしているが、これに代わり、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を移動方向ＤＡ後方に向けて傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ前方に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることによって、トレンチラインＴＬを形成するようにしてもよい。

あるいは、上述の実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成に、ダイヤモンドポイント１５１を用いているが、これに代わり、スクライビングホイールを圧接転動させることによってトレンチラインＴＬを形成する態様であってもよい。この場合、スクライビングホイールとしては、刃先に溝が設けられていないものを用いることが好ましい。

ただし、後二者の態様の場合、上述の実施の形態とは異なり、垂直クラックの予定伸展方向はトレンチラインＴＬの下流側となる。そのため、これらの態様においては、溝Ｇのうち相対的に深い部分Ｇ１がトレンチラインＴＬの下流側を向くようにスクライビングホイール５１を配置し、トレンチラインＴＬの上流側近傍にアシストラインＡＬを形成するようにする。

この場合も、上述の実施の形態と同様、垂直クラックＶＣの予定伸展方向であるトレンチラインＴＬの下流側にアシストクラックＡＣを偏在させる態様にてアシストラインＡＬが形成され、これによって、垂直クラックＶＣの予定伸展方向においては好適にトレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展が生じる。結果として、トレンチラインＴＬが形成されてなる分断位置にて高い確実性にて垂直クラックを伸展させることができる。

また、スクライビングホイール５１における溝Ｇの形成態様は、上述の実施の形態において示したものに限定されるものではない。アシストラインの側方のうち一方に多数のアシストクラックが偏在する内部クラック領域が生じさせることができるのであれば、例えば特許文献２に開示されているような、外周ＯＰに対して非対称な形状を有する種々の形成態様が採用されてもよい。

さらに、図１２は変形例に係るスクライビングホイール５１の溝Ｇを通る部分拡大断面図である。上述の実施の形態においては、スクライビングホイール５１が（より詳細にはその突起Ｐが）稜線とこれを挟む一対の傾斜面とからなる断面視略二等辺三角形状をなすものとしているが、アシストラインの側方のうち一方に多数のアシストクラックが偏在する内部クラック領域が生じるようなスクライビングホイール５１として、図１２に示すような、外周ＯＰに対する角度（θ１、θ２）が互いに異なる２つの傾斜面を有するスクライビングホイール５１を用いることもできる。

１ テーブル
２ スクライブヘッド
５０、１５０ スクライブツール
５１ スクライビングホイール
５２ ピン
５３ ホルダ
１００ スクライブ装置
１５１ ダイヤモンドポイント
１５２ シャンク
Ａ１ （アシストラインＴＬの）始点
Ａ２ （アシストラインＴＬの）終点
ＡＬ アシストライン
ＡＸ 軸中心
Ｃ （トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬの）交点
ＣＲ 内部クラック領域
ＤＰ スクライブ方向
Ｇ （スクライビングホイール５１の）溝
ＯＰ （スクライビングホイール５１の）外周
Ｐ （スクライビングホイール５１の）突起
ＰＦ （スクライビングホイール５１の）刃先
ＳＦ１ （脆性材料基板Ｗの）一方主面（上面）
ＳＦ２ （脆性材料基板Ｗの）他方主面（下面）
Ｔ１ （トレンチラインＴＬの）始点
Ｔ２ （トレンチラインＴＬの）終点
ＴＬ トレンチライン
ＶＣ 垂直クラック
Ｗ 脆性材料基板

Claims (6)

1. 脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、
   前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、
   等間隔に複数の溝を設けた刃先を外周部に備えるスクライビングホイールを前記一方主面において圧接転動させることによって、前記トレンチラインに交差する加工痕であるアシストラインを形成するアシストライン形成工程と、
   を備え、
   前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、
   前記アシストライン形成工程においては、前記複数の溝が前記外周に対して非対称な形状にて形成された前記スクライビングホイールを用いて前記アシストラインを形成し、
   前記トレンチラインと前記アシストラインとの交点を開始点として前記トレンチラインから前記脆性材料基板の厚み方向に垂直クラックを伸展させる、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
2. 請求項１に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記アシストライン形成工程においては、前記アシストラインの形成に伴って、前記脆性材料基板の内部であって前記アシストラインの側方に多数のアシストクラックが存在する内部クラック領域が生じるようにし、
   前記内部クラック領域が前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向側に形成されるように前記トレンチラインと前記アシストラインの形成位置を定める、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
3. 請求項２に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記アシストラインを前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向逆側近傍にて前記トレンチラインと交差するように形成する、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記トレンチラインを形成した後に前記アシストラインを形成する、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
5. 脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、
   前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、
   等間隔に複数の溝を設けた刃先を外周部に備えるスクライビングホイールを前記一方主面において圧接転動させることによって、前記トレンチラインに交差する加工痕であるアシストラインを形成するアシストライン形成工程と、
   を備え、
   前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、
   前記アシストライン形成工程においては、前記複数の溝が前記外周の左右において異なる深さを有するように形成された前記スクライビングホイール用いて前記アシストラインを形成し、
   前記トレンチラインと前記アシストラインとの交点を開始点として前記トレンチラインから前記脆性材料基板の厚み方向に垂直クラックを伸展させる、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
6. 脆性材料基板を厚み方向に分断する方法であって、
   請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の垂直クラックの形成方法によって前記脆性材料基板に垂直クラックを形成する垂直クラック形成工程と、
   前記垂直クラックに沿って前記脆性材料基板をブレークするブレーク工程と、
   を備えることを特徴とする、脆性材料基板の分断方法。

Images