(57)【要約】【課題】微細な凹凸７を有する硬質脆性基板１の切断において、切断用ブレード４の破損及び硬質脆性基板４のチッピングが多発する。【解決手段】表面に微細な凹凸７を有する硬質脆性基板を円盤状の回転ブレード４にて切断する基板切断方法において、上記凹凸７上にショア硬度３０以上の材質からなる平滑層８を形成し、該平滑層８の表面の最大高さＲｙを上記回転ブレード４の厚みの１／３以下とし、該平滑層８と硬質脆性基板１を共に切断するようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微細な凹凸を有する硬質脆性基板を円盤状の回転ブレードにて切断する基板切断方法において、上記凹凸上にショア硬度３０以上の材質からなる平滑層を形成し、該平滑層の表面の最大高さＲｙを上記回転ブレードの厚みの１／３以下とし、該平滑層と硬質脆性基板を共に切断することを特徴とする硬質脆性基板の切断方法。
【請求項２】
上記平滑層の形成時の流動粘度が３００ｃｐ以上であることを特徴とする請求項１に記載する硬質脆性基板の切断方法。
【請求項３】
上記平滑層の材料が、ビニール系化合物、石油系樹脂、ロジン等の天然樹脂及びそれらの誘導体の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載する硬質脆性基板の切断方法。
【請求項４】
上記平滑層において微細な砥粒を含有したことを特徴とする請求項１に記載する硬質脆性基板の切断方法。
【請求項５】
上記平滑層と同材料の接着剤を用いて基板を固定治具に接着することを特徴とする請求項１に記載する硬質脆性基板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な凹凸を有する硬質脆性基板の切断を好適に行う基板切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来サファイア、シリコン、水晶等の硬質脆性基板において、板状基板の切断は図７に示すように固定用治具２に硬質脆性基板１を接着剤３で固定し、スライシング装置やダイシング装置にて回転させた円盤状のブレード４を基板に対し水平移動させることにより切断を行うことがある。さらに、硬度が高く厚みが厚い材料の場合、ブレード４のZ軸移動（切り込み深さ）を数段階に分けて切断を行う。
【０００３】
ここで、１回の切り込み深さが浅い場合は基板表面形状の影響を受けやすい。そこで、一般的にブレード４の厚みは、被切断物の捨て代を少なくするため及び切断抵抗を小さくしチッピングを軽減するために、極力薄いブレード４を使用する。
【０００４】
ブレード４厚みは０．１５〜１．０mmｔが一般的である。薄いブレード４はブレード台金部５の剛性がないため、被切断物の表面形状の影響を受けやすい。
【０００５】
硬質脆性基板において、板状にて結晶成長で作成された基板では表面に微細な凹凸が多数みられる。特に角板状基板を効率良く作成できるＥＦＧ法（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｍｅｔｈｏｄ）において製作される単結晶サファイアでは、表面に微細な凹凸が広い範囲で見られる。このような基板の表面の最大高さＲｙとしては、０．１〜０．４mmくらいが一般的である。
【０００６】
このような基板の切断は、通常指定の基板サイズを得るために、結晶成長された状態（Ａｓ−ｇｒｏｗｎ）で切断を行うが、表面の凹凸が大きく切断に支障がある場合は、表面を一度研削し凹凸を除去したのちに、切断加工が行われることがある。
【０００７】
参考技術として特許文献１では、高硬度材の切断方法において、回転砥石を回転駆動するための駆動装置の負荷電流の変化量に基づいて、回転砥石の切削抵抗が一定となるように切断を行う方法が提案されている。具体的には負荷電流値の変化をモニターし、砥石回転数や砥石の送り速度を変化させて切削抵抗を一定にする手法である。
【０００８】
また切断屑による表面キズの保護及び切断端面の脱離を防止するために、粘着シートや粘着フィルムが使用されることがある。
【０００９】
たとえば、また切断時の基板表面保護を目的として、特許文献２では、部分中和型カルボキシル基含有親水性重合体の部分架橋物とアニオン性及びカチオン性の液状界面活性剤と粘着剤とからなる保護シート・フィルムが提案されている。特許文献３では、非水溶性の保護膜を形成し保護膜とともに基板を切断することが提案させている。
【特許文献１】特開平７―２２７７５９号公報
【特許文献２】特開平７−２０１７８７号公報
【特許文献３】特開平１−１８３１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
硬質脆性材料のうちサファイアや水晶等は、透過率・熱伝導性の特性の優位性から液晶プロジェクターの偏光子保持板や液晶パネルの防塵板等の光学用部品としてのニーズが高まっている。該光学用部品は通常長方形の薄板基板の形状で使用されるが、４辺及び４角にチッピングおよびクラック等の欠点があると入射光が該欠点で乱反射し出射光に影響がでる。そのため、該光学用部品の製造段階ではチッピング及びクラックの発生しない加工工程が望まれる。
【００１１】
従来の方法では、図８に示すように切断時微細な凹凸７にブレード４がさしかかると、凹凸７の形状に誘導され、ブレード４の剛性のないブレード砥石部６が傾く現象が発生する。このためブレード４のブレード台金部５とブレード砥石部６との接合部に負荷がかかり破損することがある、またブレード４の破損に至らなくても切断方向に対し蛇行する不具合が発生することがある。また凹凸７の形状によっては、ブレード砥石部６の先端が偏摩耗し基板との接触面積の増加により、切断抵抗値が上がり装置に負荷がかかったり、ブレードの摩耗消耗が早まったりする。
【００１２】
切断時に凸部では特に応力が点で集中するため、切断基板に深いクラックやチッピングの発生が増加する。またブレード４の蛇行や切断抵抗値の急激な変化も深いクラックやチッピングの発生原因となる。
【００１３】
この問題を解決するための手法として、表面の凹凸７を除去する研削加工を行ったのちに切断することが考えられるが、工程が増加することによりコストアップ等の課題がある。
【００１４】
特許文献１では、急峻な凹凸７の場合、負荷電流が変化した時点で不具合が発生していることが多く電流値制御が後追いなるため解決策としては不十分である。
【００１５】
特許文献２では、厚みが一定のシート及びフィルムのため、貼着後も基板表面の凹凸７をそのまま反映するもしくは、凸部の周囲にシートやフィルムの貼着しない気泡が発生するため課題の解決策とはならない。特許文献３では、前述と同様にフォトレジストでは基板表面の凹凸７をそのまま反映してしまい上記課題の解決策とはならない。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
ここで、上記課題を解決するために本発明は、表面に微細な凹凸を有する硬質脆性基板を円盤状の回転ブレードにて切断する基板切断方法において、上記凹凸上にショア硬度３０以上の材質からなる平滑層を形成し、該平滑層の表面の最大高さＲｙを上記回転ブレードの厚みの１／３以下とし、該平滑層と硬質脆性基板を共に切断することを特徴とする。
【００１７】
また、上記平滑層の形成時の流動粘度が３００ｃｐ以上であることを特徴とする。
【００１８】
また、上記平滑層の材料が、ビニール系化合物、石油系樹脂、ロジン等の天然樹脂及びそれらの誘導体の少なくとも一種であることを特徴とする。
【００１９】
また、上記平滑層において微細な砥粒を含有したことを特徴とする。
【００２０】
さらに、上記平滑層と同材料の接着剤を用いて基板を固定治具に接着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
表面に微細な凹凸を有する硬質脆性基板を円盤状の回転ブレードにて切断する基板切断方法において、上記凹凸上にショア硬度３０以上の材質からなる平滑層を形成し、該平滑層の表面の最大高さＲｙを上記回転ブレードの厚みの１／３以下とし、該平滑層と硬質脆性基板を共に切断することにより、凹凸のある基板においても安定した切断抵抗値で継続的に切断が可能となり、切断時のブレード偏摩耗や破損、基板のカケ・クラックの発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明では、表面に微細な凹凸を有する硬質脆性基板を切断する基板の上面に、ショア硬度３０以上の材質で表面の最大高さＲｙをブレードの厚みの１／３以下となるように平滑層を形成し、硬質脆性基板を平滑層とともに切断する。
【００２３】
本発明での切断工程とは、図１に示すように硬質脆性基板１を固定用治具２に接着剤３を介して貼着し、次に、図２、３のように硬質脆性基板１の上面に平滑層８を形成する。次に図４のように切断装置にセットし平滑層８と硬質脆性基板１を同時に切断する。
【００２４】
平滑層８の形成方法としては、塗布・表面形状整形・硬化の工程が必要になる。塗布についてはディッピング・スプレー・刷毛塗布等が考えられる。
【００２５】
表面形状整形の方法については、スキージまたはプレス等で簡単に平滑面に加工できる。
【００２６】
平滑層８の硬化については、乾燥、冷却、紫外線照射等の平滑層８の材料に応じた硬化方法を選択する。
【００２７】
以下にロジン酸を含む熱軟化性樹脂を平滑層８として使用する場合の形成方法について説明する。
【００２８】
図１に示すように、固定用治具２に接着剤３を塗布し、硬質脆性基板１を接着固定する。次に図２に示すように平滑層剤１０をディップ漕９に入れ平滑層剤１０が液化する温度まで加温する。その後、固定用治具２に接着した硬質脆性基板１の表面側をディップ漕９に浸し、平滑層１０を塗布し取り出す。
【００２９】
その後、図３に示すように平滑層８の表面をスキージ１１にて余分な量を取り平滑にする。その後冷却し硬化させる。このとき、平滑層８表面の最大高さＲｙがブレード４の厚みの１／３以下となるようにする。
【００３０】
次に切断工程について説明をする。
【００３１】
図４に示すように平滑層８を形成した被加工物をダイシング装置のテーブルにバキュームチャックで固定し、例えば、φ３”×０．３ｍｍｔのブレード４を回転させながらＸ方向に移動させ切断溝を加工する。ブレード４の材質として、レジンボンド、メタルボンド及びレジンメタルボンドにダイヤ砥粒を使用した物が好ましく、ブレード４の厚みとしては０．３〜０．７mmｔが好ましい。ブレード４が被加工物通過後ブレード位置を原点に戻しＺ軸を下げて、再度切断溝を加工する。５回同様にＺ軸を下げて完全切断し基板を分割する。被加工物を固定用治具から剥がす。剥がした被加工物を加温したアルカリ洗剤で洗浄し平滑層８の除去を行えば、チッピング及びクラックの発生がない基板が作成出来る。その後仕様に応じて、面の研削及び研磨を実施する。
【００３２】
ブレード４の剛性はブレード４の厚みに大きく依存している。平滑層８表面の最大高さＲｙをブレード４の厚みの１／３以下にし、該平滑層８をショア硬度３０以上の硬度とすることで、ブレード４の傾きを防止する効果及び凹凸７の切断応力を分散させる効果が得られる。硬度が低い場合では、ブレード４の振れを抑える効果が得られなくなる。
【００３３】
また平滑層８の厚みについては、所定の表面の最大高さＲｙを達成できる厚みであれば良いがブレード４の振れを抑える効果を得るには０．０４ｍｍ以上が好ましい。平滑層８としてより硬度が高い材料を使用すれば、ブレード４の硬質脆性基板１に対しての垂直保持の効果が高いため膜厚を薄くすることが可能となる。
【００３４】
平滑層８の形成は、ディッピングや刷毛塗布が簡素で望ましいため、容易に平滑面を得るには形成時の流動粘度が３００ｃｐ以上であることが好ましい。粘性が低いと形成時に基板上から流れ落ちるため十分な膜厚を確保することが難しくなる。
【００３５】
平滑層８の材料としては、ディッピングやスプレー及び塗布が簡素で望ましいため、形成時は液化しており、熱硬化、冷却硬化または紫外線硬化し、ある程度の硬度となるビニール系化合物、石油系樹脂、ロジン等の天然樹脂及びそれらの誘導体が望ましい。
【００３６】
平滑層８の材料及び膜厚によっては、切断時にブレード砥石部６側面の目詰まりが発生する可能性がある。この場合には、平滑層８の材料に微細な粒度の砥粒を含有させることにより目詰まりを回避することができ、継続して安定した切断が実施できる。含有させる砥粒の種類としては、ブレード４がダイヤ仕様の場合は炭化珪素砥粒（ＧＣ）または白色アルミナ砥粒（ＷＡ）が好ましく、粒径としては、使用するブレード４の砥粒粒度以下のものが望ましい。含有量としては、多すぎると切断抵抗の上昇につながるため、３％〜３０％程度が好ましい。
【００３７】
また平滑層８が基板を固定治具に接着する接着剤３と同材料とした場合、切断後の洗浄にて平滑層８と接着剤３を同一の洗剤で洗浄できるため、洗浄工程が簡素化できるメリットが期待できる。また平滑層８がディッピングで形成できるため、平滑層８の形成工程が簡易に構築できる。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
厚さ１．５ｍｍ、最大高さＲｙ０．１３ｍｍの凸部のあるサファイア基板を準備し、これに、シェア硬度が異なる数種の熱軟化性樹脂を準備し、これを用いて平滑層８を形成し、評価用試料とした。
【００３９】
ここで、平滑層８の整形方法は、まず、上記のサファイア基板を１２０℃に加熱し、このサファイア基板の表面に上記の熱軟化性樹脂を０．２ｍｍの厚みで塗布し、スキージ１１で熱軟化性樹脂の表面を平滑に整えた後に常温まで冷却し硬化させたることにより形成した。
【００４０】
ここで、得られた平滑層８の表面の最大高さＲｙ、およびシェア硬度は、表１に記載の通りである。
【００４１】
こうして得られた評価用サンプルを、固定治具２に接着し１．５ｋｗエアースピンドル仕様のダイシング装置にて４ｍｍ／ｓの速度で切断した。ここで、ブレード４は、厚み０．３ｍｍｔとし、材質としてレジンボンドに＃２７０のダイヤ砥粒を含有させたものを使用した。
【００４２】
また、平滑層８を形成しないサファイア基板（厚さ１．５ｍｍ、表面の最大高さＲｙ０．１３ｍｍ）も試料Ｎｏ．５として同様に切断を行った。
【００４３】
表１に切断後のサファイア基板におけるチッピングの発生率、および切削抵抗の最大値を示す。なお、各々のサンプル数は１００個とし、チッピング不良は、幅、深さがいずれも５０μｍ以上のものを対象とした。
【表１】
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【００４４】
表１から明らかなように、試料Ｎｏ．１、２では、チッピングによる不良を抑制することができた。これは、平滑層８の表面の最大高さＲｙがブレード４の厚みの１／３以下であり、平滑層８のシェア硬度が３０以上であるため、ブレード４の傾きを防止するとともに、平滑層８の凸部の切断応力を分散させるためと考えられる。
【００４５】
これに対し、試料Ｎｏ．３では、平滑層８のシェア硬度が２７であるために、ブレード４の振れを防止することができずチッピング不良が発生した。また、試料Ｎｏ．４では、平滑層８のシェア硬度が３０以上であるにもかかわらず、平滑層８の表面の最大高さＲｙが０．１２ｍｍとブレード４の厚さの１／３以上であるためにチッピング不良が発生した。
【００４６】
さらに、平滑層８を形成していない試料Ｎｏ．５は、ブレード４の傾き振れおよび切断応力の分散がなされないために、チッピング不良率が高い値となった。
【００４７】
（実施例２）
さらに、実施例１の試料Ｎｏ．１、試料Ｎｏ．５と同様に作製した試料を用いて、切断時の切断抵抗の変化を評価した。なお、切断の条件は、実施例１と同様にして行った。
【００４８】
試料Ｎｏ．１の結果を図５に、試料Ｎｏ．５の結果を図６に示す。
【００４９】
平滑層８を形成している試料Ｎｏ．１では、基板凸部にブレード４がさしかかってもブレード４の砥石部６が平滑層８により保持されているため傾きが発生しないため切断抵抗値が大きく振れることなく安定している。
【００５０】
それに対して、平滑層８を形成していない試料Ｎｏ．５では、ブレード４が凸部にさしかかった時点で切断抵抗値が大きくなっており、ブレード４及びサファイア基板に負荷がかかっていることがわかり、これもチッピング不良の発生であることが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、微細な凹凸を有する硬質脆性基板の切断を、高精度・高品質で継続的に好適に行う基板切断方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の硬質脆性基板の切断方法における固定用治具貼着状態を説明するための図である
【図２】本発明の硬質脆性基板の切断方法におけるディッピングの状態を説明するための図である
【図３】本発明の硬質脆性基板の切断方法における平滑層表面整形を説明するための図である
【図４】本発明の硬質脆性基板の切断方法における切断加工を説明するための図である
【図５】本発明の実施例における表面状態と切削抵抗値の関係を示すグラフである
【図６】比較例の表面形状と切断抵抗値の関係を示すグラフである
【図７】従来の切断方法を示す図である
【図８】従来の切断方法を示す拡大図である
【符号の説明】
【００５３】
１：硬質脆性基板
２：固定用治具
３：接着剤
４：ブレード
５：ブレード台金部
６：ブレード砥石部
７：凹凸
８：平滑層
９：ディップ漕
１０：平滑層剤
１１：スキージ
【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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