(57)【要約】【課題】工作物の切断面におけるうねりの発生と工作物の切断時における挫屈の発生とを抑制することができる工作物の切断方法を提供する。【解決手段】圧力容器の圧力室の中心付近において、内部に複数の破砕領域９が形成された工作物６を配置し、工作物６の外周には側圧伝達筒を配置し、側圧伝達筒の軸方向の両端部と圧力容器との間にはＯリングを配置する。この工作物６の側面には平面６ａを形成し、この平面６ａ側から高密度エネルギービーム８ａを照射することによって破砕領域９を形成してある。そして、圧力室内に圧力媒体を導入することにより、側圧伝達筒を介して工作物６を加圧し、破砕領域９において工作物６を切断する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材からなる工作物（６）の内部に高密度エネルギービーム（８ａ）を照射することにより、前記工作物のうちの切断する部位を指定する破砕領域（９）を形成する工程と、
前記工作物のうちの少なくとも前記破砕領域を含む部位を側圧伝達筒（４）で覆う工程と、
前記側圧伝達筒の外周に沿って側圧を加えて前記工作物に側圧を伝達することにより、前記破砕領域において前記工作物を切断する工程とを含むことを特徴とする工作物の切断方法。
【請求項２】
前記高密度エネルギービームを、前記工作物の外表面のうち該工作物の切断面となる領域における外縁部が位置する面から照射することを特徴とする請求項１に記載の工作物の切断方法。
【請求項３】
前記高密度エネルギービームを、前記工作物の外表面のうち該工作物の切断面となる領域における外縁部を含む面以外の面から照射することを特徴とする請求項１に記載の工作物の切断方法。
【請求項４】
前記工作物の外表面のうち前記高密度エネルギービームを照射する部位に平面（６ａ、６ｂ）を形成し、該平面から前記高密度エネルギービームを照射することを特徴とする請求項２または３に記載の工作物の切断方法。
【請求項５】
前記破砕領域が３次元形状であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項６】
前記破砕領域が平面であり、前記高密度エネルギービームを照射する際に、前記破砕領域の法線に平行な方向を中心軸として前記工作物を回動させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項７】
前記工作物の切断面となる領域のうちの一部に対して、前記破砕領域を形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項８】
前記破砕領域を複数形成し、前記高密度エネルギービームを照射する側から距離が遠い部位から順に、前記破砕領域を形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項９】
前記工作物は透過性の物質からなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項１０】
前記工作物の外表面のうち前記高密度エネルギービームを照射する部位が鏡面であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項１１】
前記工作物に対する前記高密度エネルギービームの入射角が０度以上４５度以下であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項１２】
前記高密度エネルギービームを、前記工作物の屈折率を考慮して照射することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス、水晶、サファイア、炭化珪素等の脆性材料からなる工作物を、分離切断する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作物を分離切断する場合、一般的に用いられている方法は、砥石を用いて機械的に切断する方法である。この方法は、砥石の種類、大きさ、加工条件を任意に変えることで幅広い適応性がある。しかし、砥石幅分の切断代が必要であるため、切断代分の工作物が無駄になるという欠点がある。また、硬度の高い工作物は加工性が著しく悪く、砥石の寿命が短くなる等の問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決する切断法として、工作物は脆性材に限られるが、側圧による切断方法が知られている。この切断方法では、まず、例えば棒形状にした脆性材である工作物の被切断部位に、ダイヤモンド等の工具を用いて工作物の表面を微少に砕く、或は引っ掻く等して微細な切欠（切欠）を形成する。そして、工作物のうちの切欠を形成した部位を含む部分に、樹脂等でできた側圧伝達筒を被せる。その後、工作物がその軸方向に変形自在な状態で、側圧伝達筒の外周から加圧圧縮することにより切欠部位において切断する。この切断方法の利点としては、切断代が全く無いこと、割断のため加工時間が著しく短いこと等があげられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した側圧による切断方法では、切欠を形成する際に工具等の固体が工作物と接触するため、接触条件によっては接触時に工作物に過大な応力が加わるという問題がある。また、切断の起点となる切欠のみを形成した状態で側圧を加えて切断するため、切断面における最も突出した部分と最も窪んだ部分の差であるうねりが大きくなってしまう。また、切断するにはかなり大きな側圧を加える必要があるため、工作物を薄い部材に切断しようとすると切断されたウェハ状の薄い部材が挫屈する恐れがある。
【０００５】
更に、工作物に切欠を形成するだけでは、側圧の印加方向と切断面の法線とが直角の位置関係に無い平面で工作物を切断（以下、斜めの切断という）したり、切断面が３次元形状になるように切断したりすることは非常に難しい。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、工作物の切断面におけるうねりの発生と工作物の切断時における挫屈の発生とを抑制することができる工作物の切断方法を提供することを目的とする。また、任意の切断面を形成することができる工作物の切断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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、脆性材からなる工作物（６）の内部に高密度エネルギービーム（８ａ）を照射することにより、工作物のうちの切断する部位を指定する破砕領域（９）を形成する工程と、工作物のうちの少なくとも破砕領域を含む部位を側圧伝達筒（４）で覆う工程と、側圧伝達筒の外周に沿って側圧を加えて工作物に側圧を伝達することにより、破砕領域において工作物を切断する工程とを含むことを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、破砕領域を形成して工作物における切断する部位を指定しているため、工作物の切断面におけるうねりの発生を抑制することができる。また、予め破砕領域を形成しているため工作物を切断する際に大きな応力を必要としない。その結果、工作物の挫屈の発生を抑制することができる。また、工作物の内部において切断する部位を指定しているため、工作物を斜めに切断するなど、任意の切断面を形成することができる。
【０００９】
この請求項１の発明においては、請求項２に記載の発明のように、高密度エネルギービームを、工作物の外表面のうち該工作物の切断面となる領域における外縁部が位置する面から照射することができる。また、請求項３に記載の発明のように、高密度エネルギービームを、工作物の外表面のうち該工作物の切断面となる領域における外縁部を含む面以外の面から照射することもできる。
【００１０】
この場合、高密度エネルギービームが工作物の内部に最も効率良く進入するのは、高密度エネルギービームの入射角が０度のときであるため、請求項４に記載の発明のように、工作物の外表面のうち高密度エネルギービームを照射する部位に平面（６ａ、６ｂ）を形成し、該平面から高密度エネルギービームを照射すると良い。
【００１１】
また、高密度エネルギービームを用いて工作物の内部に破砕領域を形成することにより、請求項５に記載の発明のように、破砕領域を３次元形状にすることができる。
【００１２】
また、破砕領域が平面であり高密度エネルギービームを工作物に照射する際は、請求項６に記載の発明のように、破砕領域の法線に平行な方向を中心軸として工作物を回動させることにより破砕領域を形成することができる。
【００１３】
この破砕領域は工作物の切断面となる領域の全面に設けても良いが、請求項７に記載の発明のように、工作物の切断面となる領域のうちの一部に対して形成しても工作物を切断することができる。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明のように、破砕領域を複数形成する場合は、破砕領域は高密度エネルギービームの透過が悪いため、高密度エネルギービームを照射する側から距離が遠い部位から順に破砕領域を形成すると良い。
【００１５】
また、請求項１〜８の発明においては、高密度エネルギービームが工作物の内部に入射するように、請求項９に記載の発明のように、工作物は透過性の物質からなることが必要である。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明のように、工作物の外表面のうち、高密度エネルギービームを照射する部位が鏡面であると、高密度エネルギービームが透過し易く、より安定した切断面を得ることができる。
【００１７】
また、上述のように、高密度エネルギービームの入射角が０度の場合が最も安定した破砕領域を形成することができるが、請求項１１に記載の発明のように、工作物に対する高密度エネルギービームの入射角が０度以上４５度以下であれば、好適に破砕領域を形成することができる。
【００１８】
また、工作物によって光を透過する際の屈折率が異なるため、請求項１２に記載の発明のように、工作物の屈折率を考慮して高密度エネルギービームを照射すると好適である。
【００１９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、図に示す実施形態について説明する。図１に本実施形態に係る側圧切断装置を概略断面図にて示す。まず、本実施形態の側圧切断方法で用いる側圧切断装置の構成を図１を参照して説明する。圧力容器１は高圧に耐え得る材質で構成された中空形状の部材からなり、圧力容器１の中空部によって円柱形状の圧力室１ａが形成されている。また、圧力容器１には、圧力室１ａの内部と外部とを連通する圧力媒体進入孔１ｂが形成されている。また、圧力媒体進入孔１ｂには、配管２を介して圧力装置３が接続されている。この圧力装置３は、後述のように圧力容器１に対して圧力媒体を導入するためのものである。
【００２１】
圧力室１ａには、側圧伝達筒４が配置されている。この側圧伝達筒４は、アクリル樹脂等からなり、後述のように工作物を切断する際に、工作物の側面に圧力を加えるためのものである。側圧伝達筒４の軸方向の両端部と圧力容器１との間には、Ｏリング５が配置されている。このＯリング５は、後述のように圧力媒体を圧力容器１内に充填する際に、圧力媒体が漏れて工作物の両端部にまでおよび、圧力媒体によって工作物に対して軸方向に縮むような圧力が加えられることを防止するためのものである。
【００２２】
そして、このような構成の側圧切断装置における側圧伝達筒４内に、脆性材からなる工作物６を配置してこの工作物６の切断を行う。この工作物６としては、例えば棒状のものを適用することができ、本実施形態では、直径が２５ｍｍ、長さが３０ｍｍの円柱形状のソーダガラスを切断する。
【００２３】
この工作物６の側面（外表面）には、切断する部分を指定する切欠（ノッチ）７が形成されている。切欠７は、工作物６の切断面となる領域における外縁部のうちの一部分に形成されており、本実施形態では２ｍｍ間隔で１０本形成されている。以下に、工作物６に切欠７を形成する方法について説明する。図２は、この切欠７の形成に係る高密度エネルギービーム装置８及び工作物６の模式的な斜視図である。
【００２４】
図２に示すように、高密度エネルギービーム装置８から高密度エネルギービーム（以下、単にビームという）８ａを照射する。ビーム８ａとしては、高調波ＹＡＧレーザを用いている。このレーザの波長は、１．０６４μｍ以下であることが好ましい。これは、波長が１．０６４μｍより大きいと工作物６が割れる可能性があるためである。また、好ましくは、０．５３２μｍ、０．２６６μｍなどの短波長レーザを用いると良く、本実施形態では、０．５３２μｍの波長を採用している。
【００２５】
そして、工作物６の側面にビーム８ａの焦点が合うようにして、出力１Ｗ、送り速度を３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で、図２中の矢印の方向に工作物６を移動させながらビーム８ａを照射する。このようにして、工作物６の側面に工作物６の軸と直交するように、長さが約５ｍｍの切欠７を形成する。
【００２６】
次に、工作物６の切断方法について説明する。図１に示すように、上述のようにして全ての切欠７が形成された工作物６を切断装置の側圧伝達筒４内に配置して、切欠７を含む部位を側圧伝達筒４で覆う。そして圧力容器１に対して、圧力装置３を用いて圧力媒体進入孔１ｂから圧力媒体を導入して圧力容器１と側圧伝達筒４との間に圧力媒体を充填する。この圧力媒体によって側圧伝達筒４の外周部が加圧圧縮され、工作物６に応力が加えられて切欠７を起点として工作物６が切断される。
【００２７】
本実施形態では、圧力媒体による液圧を約７００ｋｇ／ｃｍ２にした結果、ガラスを２ｍｍ間隔で９枚に切断することができた。この切断面の法線は、工作物６の軸と平行になっており、工作物６の側面における母線に対して直交する面で工作物６が切断された。切断後に切断面を観察したところ、切欠７が形成されていた部位には欠け等は見受けられず、良好な切断が行われていた。
【００２８】
このように、切欠７の形成をビーム８ａを用いて行っているため、ダイヤモンドカッター等の工具によって砕いたり、引っ掻いたりして切欠を形成する場合のように固体が工作物６と接触する必要が無く、工作物６に過大な応力が加わることを防止することができる。その結果、切欠７を形成する際に、切欠７部位の周囲が欠けることを防止できる。また、割れやひび等の無い良好な切欠７を形成することができるため、特に、工作物６を薄い部材に切断しようとして切欠７の間隔が狭い場合にも、工作物６を切断する際に切欠７部位において挫屈が発生することを防止できる。ただし、工作物６の側面に切欠７を形成して大きな側圧を加えることにより切断しているため、切断面におけるうねりは０．１ｍｍ以上であった。
【００２９】
また、仮に、工作物６の切断面となる領域における外縁部の全て（全周囲）に切欠を形成した状態で切断を行うと、切断が複数の起点から起こることがある。その場合、切断面には段差が現れる。従って、本実施形態のように工作物６の切断面となる領域における外縁部のうちの一部分に切欠７を形成することが好ましい。また、このように一部分に切欠７を形成すると切欠７を形成する際に工作物６を回転させる必要が無く、効率良く切断部位を指定することができる。
【００３０】
また、更に微細な切欠７を形成するためには、ビーム８ａとして電子ビーム８ａを用いると好適である。
【００３１】
（第２実施形態）
第１実施形態の工作物６の切断方法では、切欠７の周辺における工作物６の欠けを防ぐことはできるが、切断面におけるうねりを低減することはできない。また、側圧の印加方向と切断面の法線とが直交し、切断面が平面である切断はできても、側圧の印加方向と切断面の法線とが任意の角度をなす切断を行うことは難しい。本実施形態は、このような不具合を改善するものである。
【００３２】
以下、図に示す実施形態について説明する。図３に本実施形態に係る側圧切断装置を概略断面図にて示す。本実施形態における側圧切断装置は第１実施形態と同様であり、側圧切断装置に配置される工作物６のみ異なるため、側圧切断装置の構成については、図中図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
工作物６としては、第１実施形態と同様のサイズ、材質のものを切断する例について説明する。また、本実施形態は、斜めの切断（工作物６における切断面の法線と工作物６の軸とが平行になっていない切断）を行う例である。また、切断面は平面である。図３に示すように、工作物６には切断する部位を指定する破砕領域９が形成されている。破砕領域９は工作物６内に平面で形成され、破砕領域９の面における法線と工作物６の軸とのなす角αが１０度になっている。
【００３４】
次に、破砕領域９の形成方法について図４を用いて説明する。図４は、破砕領域９の形成に係る高密度エネルギービーム装置８及び工作物６の模式的な斜視図である。図４に示すように、工作物６の外表面のうち工作物６の切断面となる領域における外縁部が位置する面である側面の一部には平面６ａが形成されている。
【００３５】
この平面６ａには鏡面仕上げが施されていることが望ましい。これは、表面が荒れている面にビーム８ａを照射した場合、ビーム８ａが散乱して工作物６の内部への透過を妨げるため、後述のようにビーム８ａをこの平面６ａに照射したときにビーム８ａの透過が好適に行われるようにするためである。本実施形態では、平面６ａの表面粗さはＲｚ０．０１μｍ以下に仕上げてある。また、ビーム８ａの散乱を防ぐため、側面における平面６ａの端部と側面における曲面との接続部分において、面取りを行わないか微少にすることが望ましい。更に、工作物６の表面に汚れが付着していないように、ビーム８ａを照射する前に工作物６の洗浄を行う。
【００３６】
そして、この工作物６を側面における平面６ａが高密度エネルギービーム装置８側に向くような状態でＸＹＺテーブル上に配置する。そして、ビーム８ａが工作物６の側面における平面６ａ側から照射され、ビーム８ａの焦点が工作物６の内部に位置するように、工作物６及び高密度エネルギービーム装置８を位置決めする。その後、高密度エネルギービーム装置８からビーム８ａを照射することにより、ビーム８ａが焦点を結んだ点で微細破壊が起こる。
【００３７】
この際、工作物６における切断面となる領域の全面に破砕領域９を形成するために、工作物６の母線が常に平行な状態で工作物６とビーム８ａとを相対移動する。具体的には、工作物６の軸と平行な方向を中心軸として工作物６を回転したり揺動したり（回動）する。または、工作物６における切断面となる領域を含む平面に対して平行となるようにして工作物６とビーム８ａとを相対移動させても良い。具体的には、切断面となる領域の法線に平行な方向を中心軸として工作物６を回転したり揺動したりする。なお、安定した微細破砕を形成するためには、ビーム８ａの入射角度が０度であることが好ましいが、入射角度が０度以上４５度以下であれば微細破砕を形成することができる。
【００３８】
そして、このような工作物６の回転と、ＸＹＺテーブルを利用した工作物６のＸＹＺ方向への移動とを調節して微細破壊を連続的に形成する。この際、所望の位置において微細破壊が起こるように工作物６の屈折率を考慮すると良い。このようにして、工作物６の切断面となる領域において破砕領域９を形成する。この破砕領域９は、例えば、工作物６の内部で工作物６が割れているような状態になっており、後述の工作物６の切断の際に、この破砕領域９で切断される。
【００３９】
なお、ビーム８ａの波長や出力の条件は第１実施形態と同様であり、レーザの波長は１．０６４μｍ以下であることが望ましい。これは、波長が１．０６４μｍより大きいと、レーザを工作物に照射することにより形成される破砕領域が大きくなって切断面における表面粗さが大きくなったり、工作物が割れたりする不具合が生じるためである。
【００４０】
この破砕領域９の形成においては、破砕領域９のうち、ビーム８ａを照射する側、つまり、工作物６の側面における平面６ａ側から距離が遠い部位から順に形成するようにする。これは、工作物６において工作物６が破砕された点（以下、単に破砕点という）はビーム８ａの透過性が悪いため、ビーム８ａの照射軸上に破砕点が存在し、この破砕点よりも遠い部位に他の破砕点を形成することは困難であるためである。
【００４１】
このようにして切断面となる領域の全てにおいて破砕領域９を形成した後、第１実施形態と同様にして、工作物６を切断装置における側圧伝達筒４内に配置して切断を行う。本実施形態では、圧力媒体による液圧を約３００ｋｇ／ｃｍ２にした結果、工作物６を破砕領域９において切断することができた。そして、切断面を観察したところ、うねりが０．１ｍｍ以下であった。
【００４２】
ところで、本実施形態のように工作物６の内部に破砕領域９を形成することにより斜めの切断を行うことができる。また、破砕領域９を形成して切断面を指定しているため、工作物６の外表面に切欠を設け、この切欠を起点として切断する場合と比較してうねりの発生を抑制することができる。ただし、切断面におけるうねりよりもミクロな凹凸である表面粗さを観察したところ、破砕領域９を形成した分悪くなっている。しかし、この凹凸は研削で除去することができる。
【００４３】
また、一般に後工程において例えば研削加工を施す等して切断面を平面にするが、切断面のうねりが大きいと、この加工によるウェハ（切断された工作物６）の除去量が多くなる。このため、ウェハの内部にクラックや破砕層が入りやすくなる。その結果、特に工作物６として半導体を用いる場合は、そのクラック等が生じた領域に素子等を形成すると、その素子に不具合が生じる。しかし、本実施形態の切断方法では切断面におけるうねりを小さくすることができるため、研磨等による負荷の小さな加工で後工程を行うことが可能となり、ウェハ内部へのダメージを抑制することができ、信頼性の高いウェハを提供することができる。
【００４４】
また、予め破砕領域９を形成しているため、小さい側圧力で工作物６を切断することができる。その結果、工作物６の切断間隔が小さい場合も工作物６の挫屈の発生を抑制することができる。また、工作物６に対するビーム８ａの入射角が大きいと工作物６の内部にビーム８ａの焦点を結ぶことが困難であるが、工作物６に平面６ａを形成しているためビーム８ａを好適に工作物６の内部に導くことができる。
【００４５】
なお、工作物６の平面６ａからビーム８ａを照射することが望ましいが、曲面にビーム８ａを照射しても工作物６の内部にビーム８ａを導くことはできる。その場合は、ビーム８ａの乱反射を防ぐために工作物６の側面の頂点にビーム８ａを照射するようにすると良い。また、切断面となる領域の全面に破砕領域９を設けるためには、工作物６を回転させながらビーム８ａを照射すれば良い。ただし、この場合は工作物６の回転軸を決定するなどの段取りが必要になるため、一般には、上述のように工作物６の側面に平面６ａを形成してビーム８ａを照射する方が容易である。
【００４６】
また、工作物６として半導体インゴットを用いるときは、インゴットにおけるオリエンテーションフラット加工された部位を上記側面における平面６ａとして利用すると好適である。
【００４７】
（第３実施形態）
第２実施形態では工作物６の側面側から内部にビーム８ａを照射する例について示したが、本実施形態では、工作物６の外表面のうち工作物６の切断面となる領域における外縁部を含む面以外の面である端面側からビーム８ａを照射する例について示す。本実施形態における側圧切断装置は第２実施形態と同様であるため説明を省略する。以下、主として工作物６に対する破砕領域９の形成方法について、第２実施形態と異なる点について述べる。
【００４８】
図５は、破砕領域９の形成に係る高密度エネルギービーム装置８及び工作物６の模式的な斜視図である。本実施形態は、工作物６に対して斜めの切断を行う例であり、切断面は平面である。具体的には、第２実施形態と同様に、工作物６の軸と切断面となる領域の法線とのなす角αが１０度になった平面で切断する。
【００４９】
図５に示すように、円柱形状の工作物６を端面６ｂが高密度エネルギービーム装置８側に向くような状態でＸＹＺテーブル上に配置する。そして、この端面６ｂ側からビーム８ａを照射する。このビーム８ａが照射される端面６ｂは、ビーム８ａの散乱を防止するために鏡面であることが望ましく、本実施形態では表面粗さがＲｚ０．０１μｍ以下になっている。
【００５０】
ビーム８ａを照射する際は、工作物６の内部にビーム８ａの焦点が結ばれて微細破砕が形成されるように位置決めして行う。そして、ＸＹＺテーブル上に工作物６を載せて操作を行うことにより連続的に微細破砕を形成し破砕領域９とする。この場合、第２実施形態と同様に、破砕領域９のうちビーム８ａを照射する側から遠い部位から順に破砕領域９を形成する。
【００５１】
図６は、この工作物６の切断の前後における工作物６の斜視図であって、（ａ）は切断する前の破砕領域９を形成した状態であり、（ｂ）は切断後の状態を示す。上述のようにして全ての破砕領域９を形成した結果、図６（ａ）のように、複数（図示例では７部位）の破砕領域９が形成された状態になる。
【００５２】
その後、第１及び第２実施形態と同様に、工作物６を切断装置の側圧伝達筒４内に配置して切断を行うことにより破砕領域９における工作物６の切断を行う。その結果、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、斜めの切断を良好に行うことができた。切断面は、第２実施形態と同様に、うねりは０．１ｍｍ以下であって良好であり、表面粗さは破砕されている分悪くなっている。
【００５３】
ところで、本実施形態のように、工作物６の端面６ｂ側からビーム８ａを照射する場合も、第２実施形態と同様の効果を発揮することができる。また、切断面となる領域の全面に破砕領域９を形成する際に、工作物６を回転したり揺動したりする必要が無く、容易に破砕領域９を形成することができる。また、特に、予め端面が平面である工作物６を用いれば、側面に平面を形成しなくてもビーム８ａの乱反射を防止して良好に破砕領域９を形成することができる。
【００５４】
（第４実施形態）
上記第２及び第３実施形態では、切断面となる領域の全面に破砕領域９を設ける例について示したが、切断面となる領域の一部に対して破砕領域９を形成し（以下、このような破砕領域を部分的破砕領域という）ても良い。以下、工作物６の側面側からビーム８ａを照射する場合について図７を用いて説明する。図７は、部分的破砕領域９を形成する際の工作物６の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）における白抜き矢印方向から見た透視図である。
【００５５】
図７に示すように、この工作物６にも側面に平面６ａを形成している。そして、図７（ｂ）に示すように、工作物６の側面における平面６ａをこの平面６ａの法線方向に延長した領域内に部分的破砕領域９を形成している。そして、切断する際には、この部分的破砕領域９を起点として切断が始まり、切断面となる領域に切断が広がっていく。これにより、部分的破砕領域９を形成する際に工作物６を回転したり揺動したりする必要が無いため、効率良く部分的破砕領域９を形成することができる。
【００５６】
この部分的破砕領域９を形成して工作物６を切断する方法は、特に、結晶が規則的に層状に形成された工作物６、例えば、単結晶の炭化珪素を層状の面に沿って切断する場合に適している。
【００５７】
なお、部分的破砕領域９を形成する際も、その形成位置によっては第２実施形態の様に工作物６を回転又は揺動させても良い。
【００５８】
（他の実施形態）
上記各実施形態は、切断面が平面である例について示したが、工作物を載せたＸＹＺテーブルを適宜移動させて３次元の破砕領域を形成することもできる。これにより、切断面が３次元形状の切断を行うこともできる。特に、従来、ガラスレンズを製作する場合ガラスの切断面は平面であったため、切断した後に研削でレンズ形状にしていた。しかし、レンズ形状の３次元の破砕領域を形成することにより、研削でレンズ形状にする工程を省くことができる。このように、ビームを用いて工作物の内部に破砕領域を形成することにより、任意の切断面を形成することができる。
【００５９】
また、上記各実施形態に示す工作物の切断方法では、ガラス以外にも、ＳｉやＳｉＣ等の半導体インゴットや、セラミック、水晶、サファイア等の脆性材料を切断することができる。ただし、第２〜第４実施形態の様に、工作物６の内部に破砕領域９を形成する場合は、ビーム８ａが内部に焦点を結ぶことができるように、工作物６が透過性の物質からなることが必要である。
【００６０】
また、工作物の形状としては、一般的には円柱が望ましいが、円筒形状や六角柱など、様々な形状のものを用いることができる。また、必ずしも棒状の工作物を用いる必要は無く、側圧伝達筒の軸方向、つまり切断面となる領域における外縁部が位置する面である側面の母線方向に短く、ウェハに近い形状の工作物を用いても良い。また、複数の工作物を同時に側圧伝達筒内に嵌入しても良い。
【００６１】
また、第２及び第３実施形態の様に、工作物６の内部に破砕領域９を形成する場合は、側圧切断装置を用いずに他の方法で工作物６に応力を加えても、工作物６を切断することができる。具体的には、工作物６の側面に金属物等を用いて衝撃を与えたり、超音波等の振動を与えたり、加熱による熱膨張に起因する応力を利用したりすることができる。この方法は、場合によっては、第４実施形態のように部分的破砕領域９を形成する場合も可能である。
【００６２】
また、上記第２及び第３実施形態は、斜めの切断を行う例について示したが、工作物の軸と切断面の法線とが平行になるように切断しても良い。また、第２〜第４実施形態においては、破砕領域を形成する際にＸＹＺの方向に移動可能なＮＣコントローラを利用して行うことにより、自動で破砕領域を形成することができる。このとき、予め工作物の屈折率を入力しておけば、自動で屈折率を考慮した補正を行って所望の位置においてビームの焦点を好適に結ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態に係る側圧切断装置の概略断面図である。
【図２】第１実施形態における切欠の形成に係る高密度エネルギービーム装置及び工作物の模式的な斜視図である。
【図３】第２実施形態に係る側圧切断装置の概略断面図である。
【図４】第２実施形態における破砕領域の形成に係る高密度エネルギービーム装置及び工作物の模式的な斜視図である。
【図５】第３実施形態における破砕領域の形成に係る高密度エネルギービーム装置及び工作物の模式的な斜視図である。
【図６】第３実施形態に係る切断前後の工作物の斜視図である。
【図７】部分的破砕領域を形成する際の工作物の模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
４    側圧伝達筒
６    工作物
６ａ  平面
６ｂ  端面
７    切欠
８ａ  ビーム
９    破砕領域
【図１】
2008201143.tif 000003
【図２】
2008201143.tif 000004
【図３】
2008201143.tif 000005
【図４】
2008201143.tif 000006
【図５】
2008201143.tif 000007
【図６】
2008201143.tif 000008
【図７】
2008201143.tif 000009