(57)【要約】マザーガラス基板５０の表面におけるスクライブ予定ラインＳＬに沿って、マザーガラス基板の軟化点よりも低い温度のレーザスポットＬＳが形成されるようにレーザビームを連続的に照射しつつ、そのレーザスポットＬＳに近接した領域をスクライブ予定ラインＳＬに沿って冷却することにより主冷却スポットＭＣＰを形成して、スクライブ予定ラインＳＬに沿ってクラックを連続して形成する。この場合、主冷却スポットＭＣＰよりもレーザスポットＬＳ側であって、主冷却スポットＭＣＰに近接したスクライブ予定ラインＳＬに沿った領域を予め冷却するアシスト冷却スポットＡＣＰを形成する。
2004014625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿って、該脆性材料基板の軟化点よりも低い温度のレーザスポットが形成されるようにレーザビームを連続的に照射し移動させつつ、そのレーザスポットの後方のスクライブ予定ラインに沿った領域付近を冷却媒体にて冷却することにより冷却スポットを形成して、スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを連続して形成する脆性材料基板のスクライブ方法において、
前記冷却スポットよりもレーザスポット側であって、スクライブ予定ラインに沿った領域を予め冷媒にて冷却するための少なくとも一つのアシスト冷却スポットを形成しつつスクライブすることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項２】
前記アシスト冷却スポットは、前記冷却スポットを形成する冷媒の冷却温度よりも高い冷却温度の冷媒によって形成される請求項１に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項３】
脆性材料基板の軟化点よりも低い温度のレーザスポットが該脆性材料基板の表面に形成されるようにレーザビームを連続的に照射しつつ移動させるレーザビーム照射手段と、
そのレーザスポットによって加熱される領域の後方のスクライブ予定ラインに沿った領域付近を連続して冷媒にて冷却する冷却手段を具備し、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置において、
該冷却手段によって冷却される領域よりも前記レーザビーム照射手段によって形成されるレーザスポット側の領域を、冷却手段の冷媒の温度より高い温度の冷媒によって冷却する少なくとも一つのアシスト冷却手段
を具備することを特徴とする脆性材料基板のスクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、フラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤと表記する）に使用されるガラス基板、半導体ウエハ等の脆性材料基板を分断するために、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するためのスクライブ方法およびスクライブ装置に関する。
【背景技術】  以下においては、各種フラットパネルディスプレイに用いられる脆性材料基板の一種であるガラス基板やその脆性材料基板が貼り合わされて構成されるマザー脆性材料基板に、スクライブラインを形成する場合の従来技術を説明する。
一対のガラス基板を貼り合わせて構成される液晶表示パネル等のＦＰＤは、一対のマザーガラス基板同士を相互に貼り合わせた後に、各マザーガラス基板が、ＦＰＤを構成する所定の大きさのガラス基板になるように分断される。各マザーガラス基板は、予めダイヤモンド製のカッター等によってスクライブラインが形成された後、そのスクライブラインに沿って分断される。尚、フラットパネルディスプレイの種類や製造方法の違いにより、貼り合わせ前のマザーガラス基板にスクライブラインを形成して、そのマザーガラス基板を分断する場合もある。
カッター等によって機械的にスクライブラインを形成すると、形成されたスクライブラインの周辺部は、残留した応力が蓄積された状態になる。そして、スクライブラインに沿ってマザーガラス基板を分断すると、分断されて形成されるガラス基板の表面における側縁のエッジ部およびその周辺部には、残留した応力が蓄積される。このような残留応力は、ガラス基板の表面付近に不必要なクラックを伸張させる潜在的な応力であり、この残留した応力が開放されると、不必要なクラックが発生してガラス基板の分断面のエッジ部が欠ける恐れがある。ガラス基板の分断面のエッジ部が欠けることによって発生する破片は、製造されるＦＰＤに悪影響を及ぼすおそれがある。
近年、マザーガラス基板の表面にスクライブラインを形成するためにレーザビームを使用する方法が実用化されている。レーザビームを使用してマザーガラス基板にスクライブラインを形成する方法では、図８に示すように、マザーガラス基板５０に対して、レーザ発振装置６１からレーザビームＬＢが照射される。レーザ発振装置６１から照射されるレーザビームＬＢは、マザーガラス基板５０上のスクライブ予定ラインＳＬに沿った長円形状のレーザスポットＬＳをマザーガラス基板５０の表面に形成する。マザーガラス基板５０と、レーザ発振装置６１から照射されるレーザビームＬＢとは、レーザスポットＬＳの長手方向に沿って相対的に移動させられる。
マザーガラス基板５０は、レーザビームＬＢによって、マザーガラス基板５０が軟化される温度よりも低い温度に加熱される。これにより、レーザスポットＬＳが形成されたマザーガラス基板５０の表面は、軟化されることなく加熱される。
また、マザーガラス基板５０の表面におけるレーザビームＬＢの照射領域の近傍には、スクライブラインが形成されるように、冷却水等の冷却媒体が、冷却ノズル６２から吹き付けられるようになっている。レーザビームＬＢが照射されるマザーガラス基板５０の表面には、レーザビームＬＢによる加熱によって圧縮応力が生じるとともに、冷却媒体が吹き付けられることにより、引張り応力が生じる。このように、圧縮応力が生じた領域に近接した領域に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生じ、マザーガラス基板５０には、マザーガラス基板５０の端部に予め形成された切り込みＴＲからスクライブ予定ラインＳＬに沿って、マザーガラス基板５０の厚さ方向（垂直方向）に垂直クラックが形成される。すなわち、この垂直クラックのラインがスクライブラインである。
このようにしてマザーガラス基板５０の表面に形成される垂直クラックは微小なため、通常、肉眼では目視することができないため、ブラインドクラックＢＣと称せられている。
図９は、レーザスクライブ装置によってスクライブされるマザーガラス基板５０上のブラインドクラックＢＣの形成状態を示す模式的斜視図、図１０は、そのマザーガラス基板５０上の物理変化状態を模式的に示す平面図である。
レーザ発振装置６１から発振されたレーザビームは、マザーガラス基板５０の表面に、長円形状のレーザスポットＬＳを形成する。レーザスポットＬＳは、長軸が、スクライブ予定ラインＳＬに一致するように照射される。
この場合、マザーガラス基板５０に形成されるレーザスポットＬＳは、外周縁部の熱エネルギー強度が、中央部の熱エネルギー強度よりも大きくなっている。このようなレーザスポットＬＳは、熱エネルギー強度がガウス分布であるレーザビームを、長軸方向の各端部が最大の熱エネルギー強度となるような熱エネルギー分布とすることで形成される。従って、スクライブ予定ラインＳＬ上に位置する長軸方向の各端部において、熱エネルギー強度がそれぞれ最大となり、各端部間にて挟まれたレーザスポットＬＳの中央部分の熱エネルギー強度は、各端部における熱エネルギー強度よりも小さくなっている。
マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳの長軸方向に沿って相対的に移動されるようになっており、従って、マザーガラス基板５０は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザスポットＬＳの長軸方向の一方の端部における大きな熱エネルギー強度にて加熱された後に、レーザスポットＬＳの中央部の小さな熱エネルギー強度にて加熱され、さらにその後に大きな熱エネルギー強度にて加熱される。そして、その後に、レーザスポットＬＳの後方側端部から例えば、長軸方向に所定の間隔Ｌをあけたスクライブライン上の冷却ポイントＣＰに、冷却ノズル６２から冷却媒体が吹き付けられる。
これにより、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間に温度勾配が生じ、冷却ポイントＣＰに対してレーザスポットＬＳとは反対側の領域に大きな引張り応力が生じる。そして、この引張り応力を利用して、マザーガラス基板５０の端部に形成された切り込みＴＲからスクライブ予定ラインに沿ってマザーガラス基板５０の厚さｔの方向に垂直クラックが形成される。
マザーガラス基板５０は、長円形状のレーザスポットＬＳによって加熱される。この場合、マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳの一方の端部における大きな熱エネルギー強度により、その表面から熱が内部に向かって三次元的に伝わっていくが、レーザスポットＬＳがマザーガラス基板５０に対して相対的に移動することにより、レーザスポットＬＳの前端部によって加熱された部分は、レーザスポットＬＳの中央部における小さな熱エネルギー強度によって加熱された後に、再度、レーザスポットＬＳの後端部における大きな熱エネルギー強度によって加熱される。
このように、マザーガラス基板５０の表面は、大きな熱エネルギー強度によって加熱された後に、小さな熱エネルギー強度によって加熱されている間に、その熱が内部にまで確実に伝導される。また、このとき、マザーガラス基板５０の表面が大きな熱エネルギー強度によって加熱され続けることが防止され、マザーガラス基板５０の表面の軟化が防止されることになる。その後、再度、大きな熱エネルギー強度によってマザーガラス基板５０が加熱されると、マザーガラス基板５０の内部にまで確実に加熱されることになり、マザーガラス基板５０の表面および内部に、圧縮応力が発生する。そして、このような圧縮応力が発生した領域の近傍の冷却ポイントＣＰに冷却媒体が吹き付けられることにより引張り応力が発生する。
レーザスポットＬＳによる加熱領域に圧縮応力が発生し、冷却媒体による冷却ポイントＣＰに引張り応力が発生すると、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間の熱拡散領域に発生している圧縮応力により、冷却ポイントＣＰに対してレーザスポットＬＳとは反対側の領域に大きな引張り応力が発生する。そして、この引張り応力を利用して、マザーガラス基板５０の端部に形成された切り込みＴＲからブラインドクラックがスクライブ予定ラインに沿って発生する。
スクライブラインとしてのブラインドクラックＢＣがマザーガラス基板５０に形成されると、マザーガラス基板５０は、次の分断工程に供給されて、ブラインドクラックＢＣの両側に、ブラインドクラックＢＣをマザーガラス基板５０の厚み方向に伸展させるような曲げモーメントが発生するようにマザーガラス基板５０に力が加えられる。これにより、マザーガラス基板５０は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って形成されたブラインドクラックＢＣに沿って分断される。
このようなスクライブ装置では、マザーガラス基板５０の表面に形成されるレーザスポットＬＳは、長軸方向に熱エネルギー強度が最大となるような熱エネルギー強度分布になっている。このように、熱エネルギー強度が長軸方向の各端部において最大となっていて、２段階でマザーガラス基板５０の表面を加熱することで、マザーガラス基板５０は基板内部に熱が伝熱された状態とされる。このため冷却ポイントＣＰを形成する冷媒による冷却のみでは冷却ポイントＣＰとの間において、十分な熱応力勾配が得られず深いブラインドクラック（垂直クラック）が形成されない。このため、前述分断工程でマザーガラス基板５０の分断不良を発生させるおそれがあった。
このような場合には、マザーガラス基板５０とレーザスポットＬＳとの相対移動速度を遅くして、レーザスポットＬＳの端部による加熱時間を長くしなければならず、その結果、ブラインドクラックＢＣを効率よく形成することができなくなるおそれがある。
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、マザーガラス基板等の脆性材料基板にスクライブラインを、効率よく、しかも確実に形成することができる脆性材料基板のスクライブ方法およびスクライブ装置を提供することにある。
【発明の開示】
本発明の脆性材料基板のスクライブ方法は、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿って、該脆性材料基板の軟化点よりも低い温度のレーザスポットが形成されるようにレーザビームを連続的に照射し移動させつつ、そのレーザスポットの後方のスクライブ予定ラインに沿った領域付近を冷却媒体にて冷却することにより冷却スポットを形成して、スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを連続して形成する脆性材料基板のスクライブ方法において、
前記冷却スポットよりもレーザスポット側であって、スクライブ予定ラインに沿った領域を予め冷媒にて冷却するための少なくとも一つのアシスト冷却スポットを形成しつつスクライブすることを特徴とする。
前記アシスト冷却スポットは、前記冷却スポットを形成する冷却温度よりも高い冷却温度の冷媒よって形成される。
また、本発明の脆性材料基板のスクライブ装置は、脆性材料基板の軟化点よりも低い温度のレーザスポットが該脆性材料基板の表面に形成されるようにレーザビームを連続的に照射しつつ移動させるレーザビーム照射手段と、そのレーザスポットによって加熱される領域の後方のスクライブ予定ラインに沿った領域付近を連続して冷媒にて冷却する冷却手段を具備し、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置において、該冷却手段によって冷却される領域よりも前記レーザビーム照射手段によって形成されるレーザスポット側の領域を、冷却手段の冷媒の温度より高い温度の冷媒によって冷却する少なくとも一つのアシスト冷却手段を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明のスクライブ方法の実施状態を示す模式的平面図である。
図２は、本発明のスクライブ装置の実施の形態の一例を示す正面図である。
図３は、実施例１において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図４は、実施例２において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図５は、実施例３において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図６は、実施例４において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図７は、本発明の別の実施形態を示す模式的平面図である。
図８は、レーザビームを使用した従来のレーザスクライブ装置の動作説明のための模式図である。
図９は、そのレーザスクライブ装置によってスクライブされるマザーガラス基板上のブラインドクラックの形成の状態を模式的に示す斜視図である
図１０は、そのレーザスクライブ装置によってスクライブされるマザーガラス基板上の物理変化状態を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１は、本発明の脆性材料基板のスクライブ方法の実施状態を模式的に示すマザーガラス基板表面の概略平面図である。このスクライブ方法は、例えば、マザーガラス基板を分断して、液晶表示パネル等のＦＰＤを構成する複数のガラス基板を形成する際に、マザーガラス基板を分断する前に、マザーガラス基板にスクライブラインとなるブラインドクラックを形成するために実施される。
図１に示すように、マザーガラス基板５０の表面には、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザビームの照射によってレーザスポットＬＳ１が形成される。なお、マザーガラス基板５０の表面におけるスクライブ予定ラインＳＬのスクライブ開始位置付近のマザーガラス基板５０の側縁部には、そのスクライブ予定ラインに沿った切り込み（切れ目）ＴＲが予め形成されている。
レーザスポットＬＳ１は楕円形状になっており、長径がスクライブ予定ラインＳＬに沿った状態で、マザーガラス基板５０の表面に対して矢印Ａで示す方向に相対的に移動される。
この場合、マザーガラス基板５０に形成されるレーザスポットＬＳ１は、外周縁部の熱エネルギー強度が、中央部の熱エネルギー強度よりも大きくなっている。このようなレーザスポットＬＳ１は、熱エネルギー強度がガウス分布であるレーザビームを、長軸方向の各端部が最大の熱エネルギー強度となるような熱エネルギー分布とすることで形成される。従って、スクライブ予定ラインＳＬ上に位置する長軸方向の各端部において、熱エネルギー強度がそれぞれ最大となり、各端部間にて挟まれたレーザスポットＬＳ１の中央部分の熱エネルギー強度は、各端部における熱エネルギー強度よりも小さくなっている。
楕円形状のレーザスポットＬＳ１は、マザーガラス基板５０の表面におけるスクライブ予定ラインＳＬに沿って移動し、スクライブ予定ラインＳＬを、順次、加熱する。
レーザスポットＬＳ１は、マザーガラス基板５０が軟化する軟化点の温度よりも低い温度で、しかも、マザーガラス基板５０に対して高速で移動しつつ、マザーガラス基板５０を加熱する。これにより、レーザスポットＬＳ１が形成されたマザーガラス基板５０の表面は、溶融されることなく加熱される。
マザーガラス基板５０の表面には、レーザスポットＬＳ１の進行方向の後方に、主冷却ポイントＭＣＰが形成される。主冷却ポイントＭＣＰは、冷却ノズルからマザーガラス基板５０の表面に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス、Ｎ２ガス、ＣＯ２ガス等の冷却媒体を吹き付けることによって、マザーガラス基板５０の表面を冷却するように形成されており、マザーガラス基板５０に対するレーザスポットＬＳ１と同方向に、しかも、レーザスポットＬＳ１の移動速度に等しい速度で、マザーガラス基板５０の表面のスクライブ予定ラインＳＬに沿って移動させられる。
また、マザーガラス基板５０の表面には、主冷却ポイントＭＣＰの進行方向の前方であって、主冷却ポイントＭＣＰに近接して、スクライブ予定ラインＳＬに沿ってアシスト冷却ポイントＡＣＰが形成されている。アシスト冷却ポイントＡＣＰは、冷却ノズルからマザーガラス基板５０の表面に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス、Ｎ２ガス、ＣＯ２ガス等の冷却媒体を吹き付けることによって、マザーガラス基板５０の表面を、主冷却ポイントＭＣＰに吹き付けられる冷媒の温度よりもアシスト冷却ポイントＡＣＰに吹き付けられる冷媒の温度が高い状態で、冷却するようになっている。アシスト冷却ポイントＡＣＰも、主冷却ポイントＭＣＰと同様に、マザーガラス基板５０に対するレーザスポットＬＳ１と同方向に、しかも、レーザスポットＬＳ１の移動速度に等しい速度で、マザーガラス基板５０の表面のスクライブ予定ラインＳＬに沿って移動させられる。
マザーガラス基板５０の表面は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザスポットＬＳ１によって順次加熱された後に、その加熱部分が、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって冷却される直前に、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒によって、主冷却ポイントＭＣＰよりも高い冷却温度で冷却され、その後に、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって、アシスト冷却ポイントＡＣＰよりも低い冷却温度に冷却される。
マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳ１によって加熱されると、その表面に圧縮応力が発生し、その後、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒によって、一旦、冷却された後に、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって、さらに冷却される。これにより、スクライブ予定ラインに沿って、垂直方向に深くなったブラインドクラックＢＣのラインが形成される。
レーザスポットＬＳ１によってマザーガラス基板５０の表面を加熱して圧縮応力を発生させた後に、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒によってマザーガラス基板５０の表面を一旦冷却することにより、引張り応力が発生する。そして、このような引張り応力が発生した状態で、さらに、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって冷却すると、マザーガラス基板５０の表面には、すでに引張り応力が発生した状態になっているために、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒による冷却によって発生する引張り応力が、マザーガラス基板５０の表面に対して作用しやすくなって、マザーガラス基板５０には、垂直方向に深いブラインドクラックＢＣが形成されると考えられる。
また、図１０に示した従来技術のレーザによるスクライブ方法では、レーザスポットＬＳでマザーガラス基板５０の表面を加熱した後、冷却媒体を吹き付けてマザーガラス基板５０の表面を冷却するため、ブラインドクラックを形成する上で無駄なサーマルショックが発生していると考えられる。
そして、本発明のスクライブ方法では、アシスト冷却ポイントＡＣＰを主冷却ポイントＭＣＰとレーザスポットＬＳ１との間に設けることによって、上述の無駄なサーマルショックが緩和されて、サーマルショックで失われていたエネルギーがブラインドクラックを伸長させる力に費やされたとも考えられる。
スクライブラインとしてのブラインドクラックがマザーガラス基板５０に形成されると、マザーガラス基板５０は、次の分断工程に供給されて、ブラインドクラックの両側に、ブラインドクラックをマザーガラス基板５０の厚み方向に伸張させるような曲げモーメントが発生するように、マザーガラス基板５０に力が加えられる。これにより、マザーガラス基板５０は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って形成されたブラインドクラックに沿って分断される。
図２は、本発明の脆性材料基板のスクライブ装置の実施形態を示す概略構成図である。本発明のスクライブ装置は、例えば、マザーガラス基板５０からＦＰＤに使用される複数のガラス基板に分断するためのスクライブラインを形成する装置である。このスクライブ装置は、図２に示すように、水平な架台１１上に所定の水平方向（Ｙ方向）に沿って往復移動するスライドテーブル１２を有している。
スライドテーブル１２は、架台１１の上面にＹ方向に沿って平行に配置された一対のガイドレール１４および１５に、水平な状態で各ガイドレール１４および１５に沿ってスライド可能に支持されている。両ガイドレール１４および１５の中間部には、各ガイドレール１４および１５と平行にボールネジ１３が、モータ（図示せず）によって回転するように設けられている。ボールネジ１３は、正転および逆転可能になっており、このボールネジ１３にボールナット１６が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット１６は、スライドテーブル１２に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ１３の正転および逆転によって、ボールネジ１３に沿って両方向にスライドする。これにより、ボールナット１６と一体的に取り付けられたスライドテーブル１２が、各ガイドレール１４および１５に沿ってＹ方向にスライドする。
スライドテーブル１２上には、台座１９が水平な状態で配置されている。台座１９は、スライドテーブル１２上に平行に配置された一対のガイドレール２１に、スライド可能に支持されている。各ガイドレール２１は、スライドテーブル１２のスライド方向であるＹ方向と直交するＸ方向に沿って配置されている。また、各ガイドレール２１間の中央部には、各ガイドレール２１と平行にボールネジ２２が配置されており、ボールネジ２２がモータ２３によって正転および逆転されるようになっている。
ボールネジ２２には、ボールナット２４が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット２４は、台座１９に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ２２の正転および逆転によって、ボールネジ２２に沿って両方向に移動する。これにより、台座１９が、各ガイドレール２１に沿ったＸ方向にスライドする。
台座１９上には、回転機構２５が設けられており、この回転機構２５上に、切断対象であるマザーガラス基板５０が載置される回転テーブル２６が、水平な状態で設けられている。回転機構２５は、回転テーブル２６を、垂直方向に沿った中心軸の周りに回転させるようになっており、基準位置に対して任意の回転角度θになるように、回転テーブル２６を回転させることができる。回転テーブル２６上には、マザーガラス基板５０が、例えば吸引チャックによって固定される。
回転テーブル２６の上方には、回転テーブル２６とは適当な間隔をあけて、支持台３１が配置されている。この支持台３１は、垂直状態で配置された光学ホルダー３３の下端部に水平な状態で支持されている。光学ホルダー３３の上端部は、架台１１上に設けられた取付台３２の下面に取り付けられている。取付台３２上には、レーザビームを発振するレーザ発振器３４が設けられており、レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが、光学ホルダー３３内に保持された光学系に照射される。
レーザ発振器３４から発振されるレーザビームは、熱エネルギー強度分布が正規分布になっており、光学ホルダー３３内に設けられた光学系によって、図１に示すような楕円形状のレーザスポットＬＳ１とされて、しかも、その長軸方向が、回転テーブル２６の移動方向であるＸ方向に平行になるように、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０に照射される。
支持台３１には、光学ホルダー３３に対して適当な間隔をあけて、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０に対向して、アシスト冷却ノズル４１が配置されている。このアシスト冷却ノズル４１は、光学ホルダー３３から照射されるレーザビームによってマザーガラス基板に形成されるレーザスポットＬＳ１の後方の位置に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス等の冷却媒体を吹き付けるようになっている。
また、支持台３１には、このアシスト冷却ノズル４１に対して４ｍｍ以上の間隔をあけて、主冷却ノズル３７が配置されている。この主冷却ノズル３７は、アシスト冷却ノズル４１にて冷却されたマザーガラス基板の後方の位置に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス等の冷却媒体を吹き付けるようになっている。主冷却ノズル３７からマザーガラス基板５０に吹き付けられる冷却媒体の冷却温度は、アシスト冷却ノズル４１からマザーガラス基板５０に吹き付けられる冷却媒体の冷却温度よりも低くなっている。
また、支持台３１には、光学ホルダー３３から照射されるレーザスポットＬＳ１に対して、主冷却ノズル３７とは反対側に、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０に対向して、カッターホイール３５が設けられている。カッターホイール３５は、光学ホルダー３３から照射されるレーザスポットＬＳ１の長軸方向に沿って配置されており、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０の側縁部に、スクライブ予定ラインに沿う方向に切り込み（切れ目）を形成する。
なお、スライドテーブル１２および台座１９の位置決め、回転機構２５、レーザ発振器３４等は、制御部（図示せず）によって制御される。
このようなスクライブ装置によってマザーガラス基板５０の表面にブラインドクラックを形成する場合には、まず、マザーガラス基板５０のサイズ、スクライブ予定ラインの位置等の情報が、制御部に入力される。
そして、マザーガラス基板５０が、回転テーブル２６上に載置されて吸引手段によって固定される。このような状態になると、ＣＣＤカメラ３８および３９によって、マザーガラス基板５０に設けられたアライメントマークが撮像される。撮像されたアライメントマークは、モニター２８および２９によって表示され、画像処理装置でマザーガラス基板５０上のアライメントマークの位置情報が処理される。
回転テーブル２６が支持台３１に対して位置決めされると、回転テーブル２６がＸ方向に沿ってスライドされて、マザーガラス基板５０の側縁部におけるスクライブ予定ラインが、カッターホイール３５に対向される。そして、カッターホイール３５が下降されて、マザーガラス基板５０のスクライブ予定ラインの側縁部に切り込み（切れ目）ＴＲが形成される。
その後、回転テーブル２６が、スクライブ予定ラインに沿ってＸ方向にスライドされつつ、レーザ発振装置３４から、レーザビームが発振され、また、アシスト冷却ノズル４１から、冷却水等の冷却媒体が噴射されるとともに、主冷却ノズル３７から冷却水等が圧縮エアーとともに噴射される。
レーザ発振装置３４から発振されるレーザビームにより、マザーガラス基板５０上には、マザーガラス基板５０の走査方向に沿って、Ｘ軸方向に沿って長くなった楕円形状のレーザスポットＬＳ１が形成される。そして、そのレーザスポットＬＳ１の後方に、アシスト冷却ノズル４１から、冷却媒体がスクライブ予定ラインに沿って吹き付けられてアシスト冷却ポイントＡＣＰが形成される。さらに、そのアシスト冷却ポイントＡＣＰの後方に、主冷却ノズル３７から冷却媒体がスクライブ予定ラインＳＬに沿って吹き付けられて、主冷却ポイントＭＣＰが形成される。
これにより、前述したように、レーザスポットＬＳ１による加熱と、アシスト冷却ポイントＡＣＰおよび主冷却ポイントＭＣＰによる冷却によって形成される応力勾配により、マザーガラス基板５０に、アシスト冷却ポイントＡＣＰを採用しないこれまでの場合と比べて、垂直なブラインドクラックがより深く形成される。
ブラインドクラックがマザーガラス基板５０に形成されると、マザーガラス基板５０は、次の分断工程に供給されて、ブラインドクラックの幅方向に曲げモーメントが作用するように、マザーガラス基板に力が加えられる。これにより、マザーガラス基板５０は、その側縁部に設けられた切り込みＴＲから、ブラインドクラックに沿って分断される。
なお、これまでの実施の形態の説明においては、主冷却ポイントＭＣＰ及びアシスト冷却ポイントＡＣＰを、それぞれ主冷却ノズル３７及びアシスト冷却ノズル４１からスクライブ予定ラインＳＬ上に、直接、冷却媒体を照射することによって形成する構成であったが、例えば、主冷却ノズル３７及びアシスト冷却ノズル４１が単独でＸ方向及びＹ方向に移動させる機構を備え、スクライブ予定ライン上でレーザスポットＬＳ１とアシスト冷却ポイントＡＣＰの間隔及びアシスト冷却ポイントＡＣＰと主冷却ポイントＭＣＰの間隔が自在に調節されたり、アシスト冷却ポイントＡＣＰ及び主冷却ポイントＭＣＰの位置がスクライブ予定ライン上からずれた位置に設定することができる構成であることが好ましい。
また、本発明の実施の形態では、脆性材料基板の一例として液晶表示パネルのマザーガラス基板を用いて説明したが、本発明は、貼り合わせガラス基板、単板ガラス、半導体ウエハ、セラミックス等のスクライブ加工においても適用できる。
尚、上述までの説明においては、マザーガラス基板５０に形成されるレーザスポットＬＳ１の外周縁部の熱エネルギー強度が、中央部の熱エネルギー強度よりも大きくなっている場合を説明したが、レーザスポットＬＳ１の熱エネルギー分布がガウス分布であってもよい。
【実施例】  次に、このスクライブ装置を用いて、各種条件にて、ガラス基板にブラインドクラックを形成した実施例について説明する。
【実施例１】  レーザ発振器３４から発振されるレーザビームを、２００Ｗとして、厚さ３．０ｍｍのソーダガラス基板に照射してブラインドクラックを形成した。ガラス基板に形成したレーザスポットＬＳ１は、例えば長軸が４０ｍｍ、短軸が１．５ｍｍの楕円形状であり、主冷却ノズル３７から吹き付けられる冷媒によって形成される主冷却ポイントＭＣＰは、レーザスポットＬＳ１の中心から８５ｍｍ離れた位置に、また、アシスト冷却ノズル４１から吹き付けられる冷媒によって形成されるアシスト冷却ポイントＡＣＰは、主冷却ポイントＭＣＰからレーザスポットＬＳ１側に１０ｍｍの位置にそれぞれ形成する。
主冷却ノズル３７にはノズルの先端内径は０．６ｍｍであるものを使用し、アシスト冷却ノズル４１にはノズルの先端内径は０．８ｍｍであるものを使用する。
主冷却ノズル３７からは、水と圧縮空気の混合流体を、０．５ＭＰａ（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で、ガラス基板の表面に対して高さ５ｍｍから噴射させるようになっている。また、アシスト冷却ノズル４１からも圧縮空気を、０．２ＭＰａ（流量：１４Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で、ガラス基板の表面に対して高さ１ｍｍから噴射させるようになっている。さらに、ガラス基板の移動速度は、１００ｍｍ／ｓから１８０ｍｍ／ｓまで、１０ｍｍ／ｓずつ段階的に変化させてガラス基板にブラインドクラックを形成し、その深さδを測定した。その結果を、図３のグラフに示す。なお、比較のために、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合のブラインドクラックの深さδを、図３のグラフに併記する。
この場合、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。
【実施例２】  ガラス基板を、厚さが１．１ｍｍのソーダガラス基板とし、主冷却ノズル３７から、水と圧縮空気の混合流体を、０．５ＭＰａ（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で噴射させ、また、アシスト冷却ノズル４１からも圧縮空気を０．２ＭＰａ（流量：１４Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で噴射させるようにし、さらに、アシスト冷却ノズル４１を主冷却ノズル３７に対して７ｍｍの間隔をあけて配置した。そして、ガラス基板の移動速度は、１００ｍｍ／ｓから４００ｍｍ／ｓまで、２０ｍｍ／ｓずつ段階的に変化させてガラス基板にブラインドクラックを形成し、その深さδを測定した。その結果を、図４のグラフに示す。なお、比較のために、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合のブラインドクラックの深さδを、図４のグラフに併記する。
また、その他の実施条件は実施例１と同様である。
この場合にも、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。
【実施例３】  アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰの位置を、主冷却ノズル３７による主冷却ポイントＭＣＰに対して、０ｍｍ〜１５ｍｍの間で変化させ、アシスト冷却ノズル４１によって冷却媒体を噴射させる際の圧力を、０．１ＭＰａ（流量：７Ｌ／ｍｉｎ）、０．２ＭＰａ（流量：１４Ｌ／ｍｉｎ）および０．３ＭＰａ（２１Ｌ／ｍｉｎ）と変化させたこと以外は、実施例１と同様の条件でブラインドクラックを形成して、その深さδを測定した。その結果を、図５のグラフに示す。
この場合、アシスト冷却ノズル４１と主冷却ノズル３７との間の距離が１０ｍｍ付近となるように、アシスト冷却ポイントＡＣＰをガラス基板上に形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。
【実施例４】  アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰの位置を、主冷却ノズル３７による主冷却ポイントＭＣＰからの距離において、５ｍｍ〜９ｍｍの間で変化させ、アシスト冷却ノズル４１によって冷却媒体を噴射させる際の圧力を、０．１ＭＰａ（７Ｌ／ｍｉｎ）、０．２ＭＰａ（１４Ｌ／ｍｉｎ）および０．３ＭＰａ（２１Ｌ／ｍｉｎ）と変化させたこと以外は、実施例２と同様の条件でブラインドクラックを形成して、その深さδを測定した。その結果を、図６のグラフに示す。
この場合にも、アシスト冷却ノズル４１と主冷却ノズル３７との間の距離が７ｍｍ付近となるように、アシスト冷却ポイントＡＣＰをガラス基板上に形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。
図７は本発明の別の実施形態を示す模式的平面図である。レーザ発振装置３４から発振されるレーザビームにより、マザーガラス基板５０上には、マザーガラス基板５０の走査方向に沿って、Ｘ軸方向に沿って長くなった楕円形状のレーザスポットＬＳ１が形成される。そして、そのレーザスポットＬＳ１の後方に、複数のアシスト冷却ノズル４１から、冷却媒体がスクライブ予定ラインに沿って吹き付けられて複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰが形成される。さらに、その複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰの後方に、主冷却ノズル３７から冷却媒体がスクライブ予定ラインＳＬに沿って吹き付けられて、主冷却ポイントＭＣＰが形成される。
マザーガラス基板５０の表面は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザスポットＬＳ１によって順次加熱された後に、その加熱部分が、主冷却ポイントＭＣＰによって冷却される直前に、順次、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰによって、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒の温度よりも高い温度で冷却され、その後に、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒の温度よりも低い温度によって冷却される。
マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳ１によって加熱されると、その表面に圧縮応力が発生し、その後、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰによって、一旦、冷却された後に、主冷却ポイントＭＣＰによって、さらに冷却される。これにより、スクライブ予定ラインに沿って、垂直方向に深くなったブラインドクラックのラインが形成される。
また、図８に示した従来技術のレーザによるスクライブ方法では、レーザスポットＬＳでマザーガラス基板５０の表面を加熱した後、冷却媒体を吹き付けてマザーガラス基板５０の表面を冷却するため、ブランドクラックを形成する上で無駄なサーマルショックが発生していると考えられる。
そして、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰを主冷却ポイントＭＣＰからレーザスポットＬＳ１側に設けることによって、上述の無駄なサーマルショックが緩和されて、サーマルショックで失われていたエネルギーがブラインドクラックを伸長させる力に費やされたとも考えられ、アシスト冷却ポイントを複数とすることで、順次、マザーガラス基板を冷却し、無駄なサーマルショックの発生を皆無にすることができ、アシスト冷却ポイントが１つである場合よりもさらに深いブラインドクラック（垂直クラック）を形成することができる。
主冷却ポイントとアシスト冷却ポイントをガラス基板に形成する冷却媒体は前述の一つのアシスト冷却ポイントをマザーガラス基板に形成する場合と同様であるため、ここでは詳述しない。
また、スクライブ装置の構成としては、例えば、主冷却ノズル３７及び複数のアシスト冷却ノズル４１が単独でＸ方向及びＹ方向に移動させる機構を備え、スクライブ予定ライン上でレーザスポットＬＳ１と最もレーザスポット側に位置するアシスト冷却ポイントＡＣＰの間隔、最も主冷却ポイントＭＣＰ側に位置するアシスト冷却ポイントＡＣＰと主冷却ポイントＭＣＰの間隔および複数のアシスト冷却ポイントの相互の間隔が自在に調節され、更に、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰ及び主冷却ポイントＭＣＰの位置がスクライブ予定ライン上からずれた位置に設定することができる構成であることが好ましい
このように、本発明は少なくとも一つのアシスト冷却ポイントをマザーガラス基板上のレーザスポットと主冷却ポイントの間に設けることより達成される。
【産業上の利用可能性】  本発明の脆性材料基板のスクライブ方法および装置は、このように、マザーガラス基板等の脆性材料基板の表面に形成されるレーザスポットと、主冷却スポットとの間であって、主冷却スポットに近接した位置にアシスト冷却スポットを形成するために、ブラインドクラックを深く形成することができ、従って、ブラインドクラックを効率よく形成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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