(57)【要約】【課題】  曲線形状の分断予定ラインに沿ってクラックを形成する方法を提供する。【解決手段】  中心線が前記分断予定ラインＣＬと一致する帯状の開口領域Ｒを有し、分断予定ラインに沿って加熱スポットＨＳを相対移動させたときに開口領域以外の基板表面上を加熱スポットが通過しないよう遮蔽する被覆手段ＭＬ，ＭＲを基板表面に設け、開口領域の横幅Ｗ０より幅広な加熱スポットＨＳを形成し、この加熱スポットが開口領域の一部を覆うようにして分断予定ラインＣＬに沿って相対移動させる。【選択図】図１
2009090598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなる基板に対して曲線形状の分断予定ラインを設定し、レーザビームにより形成される加熱スポットを前記分断予定ラインに沿って相対移動させて軟化点以下の温度で加熱することにより前記基板にクラックを形成する脆性材料基板の曲線状クラック形成方法であって、
中心線が前記分断予定ラインと一致する帯状の開口領域を有し、分断予定ラインに沿って前記加熱スポットを相対移動させたときに開口領域以外の前記基板表面上を加熱スポットが通過しないよう遮蔽する被覆手段を基板表面に設け、
前記開口領域の横幅より幅広な加熱スポットを形成し、この加熱スポットが開口領域の一部を覆いながら分断予定ラインに沿って相対移動させることを特徴とする脆性材料基板の曲線状クラック形成方法。
【請求項２】
脆性材料からなる基板に対して曲線形状の分断予定ラインを設定し、レーザビームにより形成される加熱スポットを前記分断予定ラインに沿って相対移動させて軟化点以下の温度で加熱し、次いで冷媒が噴射される冷却スポットを前記分断予定ラインに沿って相対移動させることにより前記基板にクラックを形成する脆性材料基板の曲線状クラック形成方法であって、
中心線が前記分断予定ラインと一致する帯状の開口領域を有し、分断予定ラインに沿って前記加熱スポットおよび冷却スポットを相対移動させたときに開口領域以外の前記基板表面上を加熱スポットおよび冷却スポットが通過しないよう遮蔽する被覆手段を基板表面に設け、
前記開口領域の横幅より幅広な加熱スポットを形成し、この加熱スポットが開口領域の一部を覆いながら分断予定ラインに沿って相対移動させ、
前記開口領域の横幅より幅広な冷却スポットを形成し、この冷却スポットが開口領域の一部を覆いながら前記加熱スポットが通過した直後を分断予定ラインに沿って相対移動させることを特徴とする脆性材料基板の曲線状クラック形成方法。
【請求項３】
前記被覆手段は前記基板表面に形成される被膜からなる請求項１または請求項２に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項４】
前記被膜は、被膜上を通過する加熱スポットのレーザビームを反射し、被膜上を冷却スポットが通過する場合は冷媒による冷熱を熱伝導により拡散する金属膜、透明導電膜のいずれかである請求項３に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項５】
前記脆性材料基板には、基板の一部に機能を生じさせるための金属膜または透明導電膜からなる機能膜領域が形成され、前記被膜は機能膜領域が形成されるときに機能膜領域と同材料を用いて同時に形成される請求項４に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項６】
クラックが形成された後に、前記機能膜領域を残して前記被膜を除去する請求項５に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項７】
前記被覆手段は、前記基板の表面に載置または固着されるシート部材からなる請求項１または請求項２に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項８】
前記シート部材は、シート部材上を通過する前記加熱スポットのレーザビームを反射し、シート部材上を前記冷却スポットが通過する場合は冷媒による冷熱を熱伝導により拡散する金属マスクからなる請求項７に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項９】
前記シート部材は、開口領域の左側に配置される左側シート部材と、開口領域の右側に配置される右側シート部材と、左側シート部材と右側シート部材とを開口領域の上で接続する複数の連結部とからなり、各連結部は加熱スポット、冷却スポットが通過したときに各連結部直下でクラックの形成が妨げられることのない縦幅で左側シート部材と右側シート部材とが接続される請求項７または請求項８に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項１０】
前記各連結部の縦幅は、０．１ｍｍ〜２ｍｍである請求項９に記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項１１】
前記開口領域の横幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍである請求項１〜請求項９のいずれかに記載の曲線状クラック形成方法。
【請求項１２】
曲線形状の分断予定ラインが設定され、前記分断予定ラインを中心線として帯状の開口領域を形成するように基板表面に被膜が形成されていることを特徴とする脆性材料基板。
【請求項１３】
前記開口領域の横幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍである請求項１２に記載の脆性材料基板。
【請求項１４】
レーザビームは、基板表面から基板内部にかけて吸収可能な波長のレーザ光が用いられ、閉曲線を形成する分断予定ラインに沿って基板に対し斜め入射するように照射して抜き勾配を形成することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の曲線状クラック形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脆性材料基板に曲線形状のクラックを形成する方法に関し、さらに詳細には脆性材料基板に設定した曲線形状の分断予定ラインに沿ってレーザビームを相対移動しながら照射することにより加熱し、その後、冷却することにより、このとき基板に生じる応力を利用して基板にクラックを形成する方法に関する。
【０００２】
ここで脆性材料には、ガラス基板の他に、セラミックス、単結晶シリコン、半導体ウエハ、サファイア等の材料が含まれる。
また、クラックには、基板の表面から裏面まで浸透するクラックであって、基板がクラックにより一挙に分断される場合（フルカットと呼ばれる）と、基板の表面近傍に浅く形成されるクラックであって、基板が完全に分断されることなくスクライブラインが形成される場合（スクライブと呼ばれる）とが含まれる。
【背景技術】
【０００３】
ガラス基板等の脆性材料基板を分断する際に、優れた品質の分断面が得られる加工方法として、基板の軟化点以下の温度でレーザ照射による局所加熱を行い、次いで冷却を行うことによって、基板に応力勾配を発生させ、予め基板の端縁に形成した初期亀裂を起点として、クラックを形成する方法が実用化されている。
【０００４】
一般に、レーザ照射によるクラック形成方法は、直線形状の分断予定ラインに沿って基板を分断するときに利用されることが多い。そのため、レーザビームの加熱スポット（基板表面に照射されるレーザビームの照射断面）を、直線形状の分断予定ラインに対して左右対称な形状にし、さらに効率よく加熱するために、分断予定ライン方向を長軸にした楕円形、長円形等の加熱スポットにしている。
【０００５】
例えば、集束レンズ等で楕円形状の加熱スポットを形成し、基板上に設定した分断予定ラインに沿って加熱スポットを相対移動させ、次いでノズルから冷媒を噴射することにより形成した円形の冷却スポットを、加熱スポットが通過した軌跡を追うように相対移動させることにより、直線状にクラックを形成し分断する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、別の文献によれば、設定した分断予定ラインに沿ってレーザ照射位置を移動しながら基板をレーザ加熱し、このとき熱源（照射部）付近に発生した圧縮応力と熱源（照射部）周辺に発生した引張り応力を利用して、基板を分断することが開示されている（特許文献２参照）。すなわちレーザ照射後に、積極的に冷媒を噴射して強制冷却することなく、基板が自然冷却されることによる応力分布によって基板を切断することが開示されている。
【０００７】
一方、ガラス基板等の用途によっては、例えば基板を円形に加工したり、基板を長方形に加工し四隅のコーナー部分に丸みを持たせたりする場合のように、基板を曲線形状に沿って切り出したい場合がある。このとき、曲線形状の分断予定ラインを設定し、このラインに沿って、加熱スポットや冷却スポットを移動させてクラックを形成することが必要になる。
【０００８】
曲線形状の分断ラインに沿ってクラックを形成する場合に、直線状に分断するときと同様の加熱スポット（例えば楕円形の加熱スポット）、冷却スポットを用いて、曲線形状の分断予定ラインに沿ってこれらを移動させると、分断予定ラインから外れた位置にクラックが形成されてしまう位置ずれ現象が生じることがある（特許文献２の図５（ｃ）参照）。
【０００９】
図１４は、曲線形状の分断予定ラインに沿って加熱スポット、冷却スポットを移動したときに、分断予定ラインＣＬと実際に形成されるクラックＣＲとの間で生じる位置ずれの典型例を示す図である。この場合は、分断予定ラインＣＬに対し、発生するクラックＣＲがオーバーシュートしている。この位置ずれは、加熱スポットＨＳ、冷却スポットＣＳを分断予定ラインＣＬに沿って移動させたときに、基板に生じる熱分布が、分断予定ラインＣＬの左右で非対称になることによる。
【００１０】
分断予定ラインＣＬの左右で熱分布が非対称になる理由のひとつは、通常、加熱スポットＨＳを作るレーザと冷却スポットＣＳを作る冷媒噴射ノズルとは、互いの位置関係を維持しながら移動することによる。この場合、単に、直線形状の分断予定ラインに沿ってまっすぐ加熱スポットＨＳ、冷却スポットＣＳを移動するだけのときは、両スポットの軌跡を同じ分断予定ラインＣＬ上にすることができる。しかし曲線形状の分断予定ラインＣＬに沿って移動させようとするときは、加熱スポットＨＳが通過する軌跡と冷却スポットＣＳの通過する軌跡とを一致させることは困難になる。
【００１１】
図１５は、曲線形状の分断予定ラインＣＬに沿って加熱スポットＨＳを移動させたときの加熱スポットＨＳの軌跡と冷却スポットＣＳの軌跡との一例を示す図である。ここでは楕円形の加熱スポットＨＳの中心（図中白丸で示す）を、分断予定ラインＣＬに沿って移動させるものとする。冷却スポットＣＳは円形であるとし、円の中心(図中黒丸で示す)が楕円の中心から一定距離Ｌだけ後方に離れた位置にあるものとする。
【００１２】
この場合、加熱スポットＨＳの中心を分断予定ラインＣＬに沿って移動するようにするとき、加熱スポットの中心と冷却スポットの中心とを結ぶ線（すなわち楕円形の長軸方向）が分断予定ラインの接線方向になるように加熱スポットＨＳが回転しながら進むようにすると、冷却スポットＣＳの中心は分断予定ラインＣＬの外側を移動するようになる。
【００１３】
その結果、加熱スポットＨＳの中心が通過する分断予定ラインＣＬから外れた位置にクラックが形成され、オーバーシュートが生じることになる。このオーバーシュート現象は、分断予定ラインＣＬの曲線形状の曲率半径が小さくなるほど顕著に現れる。
【００１４】
熱分布が非対称になる第二の理由は、加熱スポットＨＳを曲線形状の分断予定ラインＣＬに沿って移動する場合に、加熱スポットＨＳの移動速度が大きくなるにつれて、加熱スポットＨＳ中の加熱ピーク位置（最も高温に加熱される位置）が、熱緩和によるタイムラグにより、後方側にシフトすることによる。
【００１５】
図１６は、停止中および移動中の加熱スポットＨＳについて、最も高温になる加熱のピーク位置ＨＳＴを示す図である。加熱スポットＨＳは楕円形であって、図１６（ａ）に示すように、停止状態のときに加熱ピーク位置ＨＳＴが加熱スポットＨＳの中心になるようにレーザビームのエネルギー密度を調整してあるものとする（例えばガウス分布）。このような加熱スポットＨＳであっても、これを移動させると、熱緩和によるタイムラグにより、図１６（ｂ）に示すように、見かけ上、移動中の加熱のピーク位置ＨＳＴは加熱スポットＨＳの中心より少し後方にシフトすることになる。すなわち、移動中の加熱スポットＨＳは、見かけ上は中心から距離ΔＬだけ後方にシフトした位置に加熱ピーク位置ＨＳＴがあるものとして加熱されるようになる。このシフト量ΔＬは、加熱スポットＨＳの基板に対する移動速度により変動するため、移動中の加熱スポットＨＳにおける加熱ピーク位置ＨＳＴを特定することは困難である。
したがって、加熱スポットＨＳの中心が曲線形状の分断予定ラインＣＬの真上を通過するよう移動させると、加熱のピーク位置ＨＳＴの軌跡は分断予定ラインＣＬから外れてしまうことになり、クラックの形成される位置が分断予定ラインＣＬから外れてしまうことになる。
【００１６】
なお、上記説明では停止状態での加熱ピーク位置ＨＳＴが加熱スポットＨＳの中心にある場合（ガウス分布等）について説明したが、加熱スポットＨＳの停止状態のピーク位置ＨＳＴがどこにあってもまた、加熱スポットＨＳがどんな形状であっても、加熱スポットＨＳが移動すると、熱緩和によるタイムラグにより、後方にシフトすることになるので、移動中の加熱ピーク位置を予測して分断予定ライン上を通過させることは困難である。
【００１７】
そして、実際の基板においては、これらの２つの理由による位置ずれが複合して生じることになる。このように、曲線形状の分断予定ラインに沿ってクラックを形成する場合に、直線形状に対してなされていた従来の加熱スポットの移動、あるいは加熱スポットと冷却スポットとの移動によるクラック形成方法をそのまま適用するだけでは、分断予定ラインから外れてしまうことがあった。
【００１８】
これに対し、曲線形状の分断予定ラインに沿って正確に分断することが可能な方法が開示されている（特許文献３参照）。これによれば、曲線形状の分断予定ライン（自由形態の分割線）の各部の輪郭に応じて、レーザビームの「線状焦点」の形状が調整可能にしてあり、レーザビームの照射位置が移動することにより分断予定ラインの曲率が変化すると、これに合わせて「線状焦点」の湾曲形状が調整され、「線状焦点」が分断予定ライン上に維持されるようにしてレーザ照射が行われる。さらに「線状焦点」に沿ってコールドスポット（冷却スポット）の位置が調整されながら案内される。したがって、どんな形状の分断であっても分断が可能とされている。
【特許文献１】特許第３０２７７６８号公報
【特許文献２】特許第３４９８８９５号公報
【特許文献３】特表２００３−５２０６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
レーザ照射によるクラック形成方法を用いて、ガラス基板等を所望の曲線形状に沿って分断することは、上述した特許文献３に記載された方法により可能とされている。
しかしながら、この方法により基板を分断するには、分断予定ラインに沿って線状焦点全体の位置を代表する基準点（通常は線状焦点の中央の位置を基準点とする）を移動するためのプログラムが必要であるだけでなく、分断予定ラインの各部の曲線形状に合わせて線状焦点の形状を変化させるプログラムを形成することが必要になる。さらに、曲率半径が小さくなるほど線状焦点の長さを短くするように、曲線の曲率半径に応じて線状焦点の長さを調整するプログラムが必要になる。
【００２０】
このように、複雑な制御プログラムを用意する必要がある。さらに、レーザを照射する際に、曲線形状と線状焦点とを正確に位置合わせしておかないと、曲線形状と線状焦点との位置ずれが生じ、分断予定ラインから外れた形状で分断されることになる。
また、コールドスポット（冷却スポット）の調整機構を設けるとともに、線状焦点に対応させてコールドスポット（冷却スポット）の位置を調整することが必要になる。
【００２１】
そこで、本発明は、曲線形状の各部分で線状焦点の形状を変化させるプログラムや、曲率半径に応じて線状焦点の長さを調整するプログラムを用意することなく、簡単な形状の加熱スポットや冷却スポットを利用することができ、それでいて曲線形状の分断予定ラインに沿ってクラック形成を行うことができる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】
【００２２】
上記課題を解決するためになされた第一のクラック形成方法は、脆性材料からなる基板に対して曲線形状の分断予定ラインを設定し、レーザビームにより形成される加熱スポットを前記分断予定ラインに沿って相対移動させて軟化点以下の温度で加熱することにより前記基板にクラックを形成する脆性材料基板の曲線状クラック形成方法であって、中心線が前記分断予定ラインと一致する帯状の開口領域を有し、分断予定ラインに沿って前記加熱スポットを相対移動させたときに開口領域以外の前記基板表面上を加熱スポットが通過しないよう遮蔽する被覆手段を基板表面に設け、前記開口領域の横幅より幅広な加熱スポットを形成し、この加熱スポットが開口領域の一部を覆いながら分断予定ラインに沿って相対移動させるようにしている。
【００２３】
また、上記課題を解決するためになされた第二のクラック形成方法は、脆性材料からなる基板に対して曲線形状の分断予定ラインを設定し、レーザビームにより形成される加熱スポットを前記分断予定ラインに沿って相対移動させて軟化点以下の温度で加熱し、次いで冷媒が噴射される冷却スポットを前記分断予定ラインに沿って相対移動させることにより前記基板にクラックを形成する脆性材料基板の曲線状クラック形成方法であって、中心線が前記分断予定ラインと一致する帯状の開口領域を有し、分断予定ラインに沿って前記加熱スポットおよび冷却スポットを相対移動させたときに開口領域以外の前記基板表面上を加熱スポットおよび冷却スポットが通過しないよう遮蔽する被覆手段を基板表面に設け、前記開口領域の横幅より幅広な加熱スポットを形成し、この加熱スポットが開口領域の一部を覆いながら分断予定ラインに沿って相対移動させ、前記開口領域の横幅より幅広な冷却スポットを形成し、この冷却スポットが開口領域の一部を覆いながら前記加熱スポットが通過した直後を分断予定ラインに沿って相対移動させるようにしている。
【００２４】
ここで、レーザビームは、脆性材料基板に照射したときに基板がレーザ光を吸収して加熱することができる種類のレーザ光源を使用すればよく、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、一酸化炭素レーザ等から脆性材料基板に応じて、適当な光源を使用すればよい。具体的には、例えばガラス基板の場合、炭酸ガスレーザを用いることができる。
【００２５】
また、加熱スポットの照射面や冷却スポットの噴射面の形状は、開口領域の横幅より幅広であり、開口領域の一部を覆いながら移動できさえすれば、円、楕円など簡単な形状でよく、どのような形状であってもよい。
【００２６】
第一のクラック形成方法によれば、脆性材料基板の基板表面上に被覆手段が設けられる。この被覆手段は、帯状の開口領域を有しており、開口領域の中心線が曲線形状の分断予定ラインに沿うようにしてある。そして被覆手段は、レーザビームにより形成される加熱スポットが分断予定ラインに沿って移動するときに、開口領域以外では基板表面に加熱スポットが照射されないように基板表面を遮蔽している。一方、加熱スポットは開口領域の横幅（中心線に垂直な方向の開口幅）より幅広に形成してあり、この加熱スポットを分断予定ラインに沿って移動させることにより、加熱スポットが分断予定ラインに沿って移動すると、帯状の開口領域が満遍なく加熱されるようになる。このとき開口領域の外側も加熱スポットの一部が通過するようになるが被覆手段が基板への直接の照射を妨げる結果、開口領域に比べて加熱の影響はほとんどなくなる。したがって、開口領域の内側は、ほぼ均等に加熱がなされるようになり、その結果、開口領域の中心線、すなわち分断予定ラインに沿って熱応力が形成され、分断予定ラインに沿ってクラックが形成される。
【００２７】
また、第二のクラック形成方法によれば、上記第一のクラック形成方法において、加熱スポットを分断予定ラインに沿って相対移動させて加熱した直後に、さらに冷却スポットを分断予定ラインに沿って相対移動させる。このとき、冷却スポットについても、開口領域の横幅より幅広になるようにする。これにより加熱スポットが分断予定ラインに沿って移動すると、帯状の開口領域を満遍なく加熱され、その後、冷却スポットによって開口領域が万遍なく急冷されるようになる。このとき開口領域の外側においても、加熱スポットおよび冷却スポットの一部が通過するようになるが、被覆手段が基板への直接の加熱スポットの照射、基板への直接の冷却スポットの噴射を妨げる結果、開口領域に比べて加熱、冷却の影響はほとんどなくなる。したがって、開口領域に沿ってほぼ均等に加熱がなされた後、急冷されるようになり、その結果、開口領域の中心線、すなわち分断予定ラインに沿って大きな熱応力が形成され、分断予定ラインに沿ってクラックが形成される。
【発明の効果】
【００２８】
上述した第一のクラック形成方法によれば、簡単な形状の加熱スポットを形成し、また、第二のクラック形成方法によれば、簡単な形状の加熱スポットおよび冷却スポットを形成し、これらを分断予定ラインに沿って移動させるだけで、曲線形状の分断予定ラインに沿った曲線形状のクラックを形成することができる。
しかも、加熱スポットや冷却スポットは、開口領域の一部を覆いながら移動することができればよいので、分断予定ラインに対して高い精度での位置合わせを行う必要がなくなる。
【００２９】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、被覆手段は基板表面に形成される被膜からなるようにしてもよい。具体的には、電極膜、レジスト膜、各種保護膜、各種機能膜として基板表面に形成される材料であって、レーザ光を透過しない材料であればよい。これによれば、塗布により、あるいは真空蒸着、スパッタ等の既存の薄膜形成技術により、基板表面に簡単に被膜を形成することができる。
【００３０】
また、前記被膜は、被膜上を通過する加熱スポットのレーザビームを反射し、被膜上を冷却スポットが通過する場合は冷媒による冷熱を熱伝導により拡散する金属膜（例えばアルミニウム、銀、金）、透明導電膜（例えばＩＴＯ膜、ＳｎＯ２膜）のいずれかであるのが好ましい。
これによれば、被膜である金属膜または透明導電膜に、加熱スポットの一部が照射されても、また、冷却スポットの一部が噴射されても、金属膜または透明導電膜が基板への熱の伝達を効率よく、かつ、有効に阻止することができる。
【００３１】
また、前記脆性材料基板には、基板の一部に機能を生じさせるための金属膜または透明導電膜からなる機能膜領域が形成され、前記被膜は機能膜領域が形成されるときに機能膜領域と同材料を用いて同時に形成されるようにしてもよい。
これによれば、脆性材料基板に機能膜を形成するときに、機能膜と同じ材料を用いて、同時に被膜を形成することができるので、被膜を形成するための工程を追加する必要がなくなる。
【００３２】
また、上記発明において、被覆手段は、前記基板の表面に載置または固着されるシート部材からなるようにしてもよい。
これによれば、シート部材を基板表面に載置したり、固着したりすることにより、基板表面に簡単に被覆手段を取り付けてレーザ光を遮蔽することができる。
【００３３】
シート部材は、シート部材上を通過する加熱スポットのレーザビームを反射し、シート部材上を冷却スポットが通過する場合は冷媒による冷熱を熱伝導により拡散する金属マスクまたは金属テープからなるようにしてもよい。
これによれば、金属マスクまたは金属テープに、加熱スポットの一部が照射された場合であっても、冷却スポットの一部が噴射された場合であっても、金属マスクまたは金属テープにより、基板への熱の伝達を効率よく、かつ、有効に阻止することができる。
【００３４】
シート部材は、開口領域の左側に配置される左側シート部材と、開口領域の右側に配置される右側シート部材と、左側シート部材と右側シート部材とを開口領域の上で接続する複数の連結部とからなり、各連結部は加熱スポット、冷却スポットが通過したときに各連結部直下でクラックの進行が妨げられることのない縦幅で左側シート部材と右側シート部材とが接続されるようにしてもよい。
これによれば、連結部により左右のシート部材を接続することにより一体構造にすることができるので、左側シート部材と右側シート部材との位置合わせをする必要がなくなる。しかも、各連結部は加熱スポット、冷却スポットが通過したときに各連結部直下でクラックの進行が妨げられることのないように狭い幅で左側シート部材と右側シート部材とが接続されるようにしてあるので、クラックの進行にも影響を与えることがない。
【００３５】
各連結部の縦幅は、０．１ｍｍ〜２ｍｍであるのが好ましい。開口領域の縦幅をこの範囲にすることにより、連結部がクラックの進行を妨げないようにすることができる。
【００３６】
また、開口領域の横幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍであるようにするのが好ましい。
これによれば、開口領域に横幅をこの範囲にすることにより、実用上要求される精度で、開口領域の中心線にある分断予定ラインに沿ってクラックを形成することができる。
【００３７】
また、レーザビームは、基板表面から内部にかけて吸収される波長のレーザが用いられ、曲線形状の分断予定ラインに沿って基板に対し斜めに入射するようにしてもよい。
これによれば、曲線形状に沿ってくり抜き加工を行う場合に、抜き勾配を容易に形成することができる。
【００３８】
また、別の観点からなされた本発明の脆性材料基板は、曲線形状の分断予定ラインが設定され、前記分断予定ラインを中心線として帯状の開口領域を形成するように基板表面に被膜が形成されている。
これによれば、帯状の開口領域の横幅より幅広な加熱スポット、または加熱スポットと冷却スポットとを形成して、開口領域の上を移動させることにより、帯状の開口領域が満遍なく加熱、冷却されるようになる。したがって、開口領域の内側の基板表面は、ほぼ均等に加熱、冷却されるようになり、その結果、開口領域の中心線、すなわち分断予定ラインに沿って熱応力が形成され、分断予定ラインに沿ってクラックが形成される。
【００３９】
上記基板において、開口領域の横幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍであるようにするのが好ましい。これによれば、開口領域に横幅をこの範囲にすることにより、実用上要求される精度で、開口領域の中心線にある分断予定ラインに沿ってクラックを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、ガラス基板に曲線形状のクラックを形成する場合について説明しているが、他の脆性材料基板にクラックを形成する場合においても適用することができる。
【００４１】
（実施形態１）
図１は本発明の一実施形態である曲線状クラック形成方法の各工程におけるガラス基板の平面図である。図２は図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）におけるＡ−Ａ’断面図である。図１、図２に基づいて、ガラス基板に曲線形状のクラックを形成する方法について説明する。ここでは、円形基板を切り出す場合を例に説明を行う。
【００４２】
（基板準備工程）
まず、加工用基板として、方形のガラス基板Ｇが用意される（図１（ａ））。ガラス基板Ｇには、予め、位置決め用のマーカＧｍ、Ｇｎが形成してあり、加工の際の基準点として用いられる。また、ガラス基板Ｇには、分断予定ラインＣＬが設定されている。この分断予定ラインＣＬは、形成しようとするクラックの位置を示す仮想線であり、基板Ｇに対する分断予定ラインＣＬの形状および位置（座標）は、正確に定められている。したがって、加工基準点のマーカＧｍ、Ｇｎに対する分断予定ラインＣＬの形状および位置が一意的に定められていることになる。
【００４３】
なお、分断予定ラインＣＬは、図１（ａ）に示されるように、切り出そうとする円形基板の外形となる円形部分ＣＬ１と、基板Ｇの一辺から始まり円形部分ＣＬ１に接するまで引かれる直線部分ＣＬ０とからなる。直線部分ＣＬ０は、後述する初期亀裂ＴＲ（図１（ｃ））からクラックを進行させて、円形部分ＣＬ１にクラックを導くために利用される。
【００４４】
（被膜形成工程）
続いて、ガラス基板Ｇの表面に、開口領域Ｒを残してレーザ光を反射させるための被膜として、金属膜ＭＲ、ＭＬを形成する（図１（ｂ））。この金属膜ＭＲ、ＭＬは、例えばアルミ膜が用いられ、スパッタリング法等によりパターン形成される。すなわち、分断予定ラインＣＬを中心線とする帯状の部分（後に開口領域Ｒとなる部分）を覆うためのパターニング用マスク（不図示）が、基板Ｇに載置される。このときパターニング用マスクに設けてあるマーカ（不図示）と、基板ＧのマーカＧｍ、Ｇｎとにより、基板とマスクとの位置合わせが行われる。そして、位置合わせを終えた状態で、スパッタリング法等による膜形成を行うことにより、開口領域Ｒを残して基板Ｇの表面に金属膜ＭＲ、ＭＬが形成されることになる。
【００４５】
パターニング用マスクにより形成される開口領域Ｒの横幅（開口領域を横断する幅）は、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲で設定する。開口領域Ｒの横幅がこの範囲より小さ過ぎると、加熱不足でクラックが形成されにくくなり、横幅がこの範囲より大き過ぎるとクラックの位置と分断予定ラインＣＬ（中心線）との位置誤差が目立つようになる。
【００４６】
本実施形態では、被膜材料にアルミ膜を用いているが、加熱に使用されるレーザ光を反射することができ、レーザ照射時の熱、冷媒噴射時の冷熱を熱伝導により拡散させることができる材料であれば、他の金属膜やＩＴＯ膜等の透明導電膜を用いてもよい。これらの他の被膜もスパッタリング法や蒸着法、あるいは塗布法等の従来からよく知られた被膜形成技術により形成することができる。また、本実施形態では、開口領域Ｒを残して基板の表面全体を被膜で被覆しているが、レーザ光が照射される開口領域Ｒの近くを部分的に被覆するようにして、レーザ光が照射されない部分は露出させておいてもよい。
【００４７】
（クラック形成工程）
続いて、基板Ｇの端面に初期亀裂ＴＲを形成した後、レーザビームによる加熱スポットＨＳを初期亀裂ＴＲから分断予定ラインＣＬ（直線部分ＣＬ０）に沿って移動する（図１（ｃ））。初期亀裂ＴＲは、後述するクラック形成装置ＬＳ１（図３）のカッターホイール１８を、分断予定ラインＣＬの起点Ｐ０の位置に押し当てることにより形成される。また加熱スポットＨＳの形状や大きさは、後述するクラック形成装置ＬＳ１において、レーザ１３からの照射光を調整するための調整機構を内蔵した光学ホルダー１４により調整される。図２に示すように、加熱スポットＨＳが基板Ｇ（金属膜ＭＲ、ＭＬの一部も含む）を照射する幅Ｗｈは、開口領域Ｒの横幅Ｗｏ（開口領域Ｒを横断する幅）よりも幅広になるようにして、加熱スポットＨＳが移動するときに加熱スポットＨＳの照射範囲が開口領域Ｒから外れないように調整される。なお、幅Ｗｈは加熱スポットＨＳの形状が円形に調整される場合は直径に相当し、楕円形や長円形に調整する場合は楕円、長円の短径に相当する。
【００４８】
さらに加熱スポットＨＳを移動していき、曲線形状の分断予定ラインＣＬ（円形部分ＣＬ１）に沿って移動する（図１（ｄ））。曲線形状の分断予定ラインＣＬに沿って移動するときにも、加熱スポットＨＳの照射範囲が開口領域Ｒから外れないように加熱スポットの幅Ｗｈが調整されている。
加熱スポットＨＳが移動すると、加熱スポットが通過した直後の開口領域Ｒ内の基板表面近傍には圧縮応力が生じる。一方、加熱スポットＨＳが通過してしばらく経過した基板表面は、一旦加熱された後に自然冷却されて引張応力が生じる。それゆえ、開口領域Ｒに沿って応力勾配が生じる結果、図に示すように、加熱スポットＨＳから少し距離を隔てた位置で、加熱スポットＨＳを追うようにクラックＣＲ（直線部分ＣＲ０、円形部分ＣＲ１）が形成される。
【００４９】
さらに加熱スポットＨＳの移動を続け、分断予定ラインＣＬの終点Ｐ１まで移動した時点で、加熱スポットＨＳの照射を終える（図１（ｅ））。本実施形態では、円形基板を切り出すのが目的であるため、分断予定ラインＣＬの円形部分ＣＬ１の全周を照射し終えた点で終了する。なお、切り出す形状が円のような閉曲線でない場合は、基板Ｇのいずれかの辺が終点になる。加熱スポットＨＳの照射を終えてからしばらくすると、クラックが終点Ｐ１まで進行するようになる。
【００５０】
（被膜除去工程）
続いて、金属膜ＭＲ、ＭＬを除去する（図１（ｆ））。金属膜ＭＲ、ＭＬの除去には、例えばＨＣＬガスや塩素含有ガスをエッチャントとするドライプロセス、あるいは希塩酸等のウェットプロセス等のエッチングプロセスが用いられる。なお、被膜に他の金属膜や透明導電膜を用いたときは、それぞれの被膜の除去に適したエッチャントを用いる。
【００５１】
以上の工程を実行することにより、分断予定ラインＣＬに沿ってクラックＣＲが形成された基板Ｇが形成される。
【００５２】
次に、図１、図２を用いて説明した曲線状クラック形成方法を実施する際に用いるクラック形成装置について説明する。
図３は図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）の工程で用いるクラック形成装置の一例を示す概略構成図である。図４は図３のクラック形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。図５は、図３のクラック形成装置における光学ホルダーの調整機構を説明する図である。図６は図３のクラック形成装置に対するティーチングを示す図である。
【００５３】
まず、図３を参照しながら、クラック形成装置ＬＳ１の全体構成について説明する。
水平な架台１上に平行に配置された一対のガイドレール３，４に沿って、図３の紙面前後方向（以下Ｙ方向という）に往復移動するスライドテーブル２が設けられている。両ガイドレール３，４の間に、スクリューネジ５が前後方向に沿って配置され、このスクリューネジ５に、スライドテーブル２に固定されたステー６が螺合されており、スクリューネジ５をモータ（不図示）によって正、逆転することにより、スライドテーブル２がガイドレール３，４に沿ってＹ方向に往復移動するように形成されている。
【００５４】
スライドテーブル２上に、水平な台座７がガイドレール８に沿って、図３の左右方向（以下Ｘ方向という）に往復移動するように配置されている。台座７に固定されたステー１０に、モータ９によって回転するスクリューネジ１０ａが貫通螺合されており、スクリューネジ１０ａが正、逆転することにより、台座７がガイドレール８に沿って、Ｘ方向に往復移動する。
【００５５】
台座７上には、回転機構１１によって回転する回転テーブル１２が設けられており、この回転テーブル１２に、ガラス基板Ｇが水平な状態で取り付けられる。回転機構１１は、回転テーブル１２を、垂直な軸の周りで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になるように回転できるように形成されている。また、基板Ｇは、例えば吸引チャックによって回転テーブル１２に固定される。
【００５６】
回転テーブル１２の上方には、レーザ１３に連なる光学ホルダー１４がフレーム１５に保持されている。図５に示すように、光学ホルダー１４には、レーザ１３から発信されたレーザビームを、予め設定した形状（円形、楕円形等）の加熱スポットＨＳとして基板Ｇ上に照射するためのレンズ光学系１４ａが設けられている。本実施形態ではレンズ光学系１４ａにより、円形の加熱スポットＨＳを照射するものとする。また、レンズ光学系１４ａの下には、基板表面からの高さｈを変化させて焦点位置Ｆを上下に移動することにより，加熱スポットＨＳの直径Ｗｈ（図２の幅Ｗｈに相当）を拡大、縮小する調整レンズ１４ｂが設けられている。なお、加熱スポットのＨＳが拡大、縮小されると、基板面に照射されるエネルギー密度も変化するので、調整レンズ１４ｂにより加熱スポットＨＳが拡大されるとレーザ発信器１３の出力を増大し、加熱スポットＨＳが縮小されるとレーザ発信器１３の出力を減少するよう調整している。
【００５７】
クラック形成装置ＬＳ１の左上方には、一対のＣＣＤカメラ２０（２１）が固定されている。図１で説明したように、回転テーブル１２に載置されたガラス基板Ｇには加工基準点となる一対のマーカＧｍ、Ｇｎ（アラインメントマーク）が付されており、一対のＣＣＤカメラ２０（２１）は、回転テーブル１２が原点位置に復帰した状態（図３の回転テーブル１２を左端に移動した状態）で、これらマーカＧｍ、Ｇｎを撮像する。なお、図３では紙面手前のＣＣＤカメラ２０のみが図示され、紙面奥側のＣＣＤカメラ２１は図示されていない。
【００５８】
このＣＣＤカメラ２０、２１により映し出された基板Ｇの画像をモニタしながら、スライドテーブル２、台座７、回転テーブル１２の調整を行うことにより、クラック形成装置ＬＳ１に対する基板Ｇの位置合わせが行われる。この位置合わせを終えることで、基板Ｇの各点が、クラック形成装置ＬＳ１に設定された座標系と対応付けられることになる。
【００５９】
回転テーブル１２の上方には、上下移動調節機構１７を介してカッターホイール１８が取り付けられている。このカッターホイール１８は、焼結ダイヤモンドまたは超硬合金を材料とし、外周面に頂点を刃先とするＶ字形の稜線部を備えたものであって、ガラス基板Ｇへの圧接力が上下移動調節機構１７によって微細に調整できるようになっている。カッターホイール１８は、専ら、ガラス基板Ｇの端縁に初期亀裂ＴＲを形成するときに、台座７を待機位置からＸ方向に移動させつつ一時的に下降させ待機位置へ戻るようにして用いる。
【００６０】
続いて、図４を参照しながら制御系について説明する。クラック形成装置ＬＳ１において、スライドテーブル２および台座７の位置決めを行うためのモータ（モータ９等）を駆動するテーブル駆動部５１、レーザビーム照射のためにレーザ１３および光学ホルダー１４の調整レンズ１４ｂを駆動するレーザ駆動部５２、カッターホイール１８の位置決めおよびガラス基板Ｇに対する圧接力の調整を行うカッター駆動部５４、ＣＣＤカメラ２０、２１による撮像を行うカメラ駆動部５５の各駆動系が、コンピュータ（ＣＰＵ）で構成される制御部５０によってコントロールされる。
【００６１】
制御部５０には、キーボード、マウス等の入力装置からなる入力部５６、および各種の表示を行う表示画面からなる表示部５７が接続され、必要なメッセージが表示画面に表示されるとともに、必要な指示や設定が入力できるようにしてある。
【００６２】
また、制御部５０には、ティーチング操作あるいはキーボード等によるデータ入力操作により分断予定ラインＣＬに関する位置データの入力を受ける分断予定ライン情報入力部５８と、ハードディスク等のメモリからなり、分断予定ライン情報入力部５８に入力されたデータを記憶する分断予定ライン情報記憶部５９とを備えている。
【００６３】
ここで、ティーチング操作によるクラック形成装置ＬＳ１への分断予定ライン情報の入力について、図６を参照しながら説明する。以下に説明するティーチングは、画面上に表示された基板の画像に対し、マウス等を用いて位置を指定することにより行う。ティーチングは、通常の加工モードからティーチングモードに移行する入力操作が行われ、分断予定ラインＣＬの位置に関する入力データを分断予定ライン情報入力部５８が分断予定ライン情報記憶部５９に記憶するプログラムを実行することにより行われる。
【００６４】
予め、回転テーブル１２に載置した基板Ｇの位置合わせをしておく。すなわち、ＣＣＤカメラ２０、２１により表示部５８に映し出された基板ＧのマーカＧｍ、Ｇｎの画像をモニタしながら、スライドテーブル２、台座７、回転テーブル１２の調整を行うことにより、基板Ｇのクラック形成装置ＬＳ１に対する位置合わせを行い、基板Ｇの各点をクラック形成装置ＬＳ１に設定された座標系に対応付けておく。
【００６５】
次いで、図６に示すように、表示部５７に映し出された画像上で、クラックを形成しようとする帯状開口領域Ｒの起点Ｐ０から終点Ｐ１までの中心線（すなわち分断予定ラインＣＬ）に沿った多数の点（図中Ｘで示す）を、マウス等の入力部５６により順次指定し、ティーチングを行う。指定された各点の座標が算出され、これら各点をつないだ折れ線（曲線）が、分断予定ラインＣＬの入力データとして、分断予定ライン情報記憶部５９に記憶する。このとき、数学的な近似処理を行って、分断予定ラインＣＬを滑らかな曲線にするための処理を行ってもよい。
【００６６】
なお、以上のティーチング操作による入力に代えて、分断予定ラインＣＬに対応する座標データを直接入力してもよいし、分断予定ラインＣＬが関数で表現できる場合は関数式を入力してもよい。
ティーチング操作により記憶された分断予定ラインＣＬの情報は、クラック形成装置ＬＳ１を加工モードに戻してクラックを形成する際に参照される。
【００６７】
次に、クラック形成装置ＬＳ１の動作について説明する。まず、クラック形成装置ＬＳ１をティーチングモードにしてティーチングを行い、分断予定ライン情報記憶部５９に分断予定ラインＣＬを記憶する。
【００６８】
続いて、通常の加工モードに切り換え、クラック形成を開始する。処理がスタートすると、記憶された分断予定ラインＣＬの位置データが読み出され、起点Ｐ０にカッターホイール１８が近づくようにスライドテーブル２、台座７が移動する。さらにカッターホイールが降下した状態で、基板端がカッターホイールに近づくことにより、基板端に初期亀裂ＴＲが形成される。
【００６９】
続いて、加熱スポットＨＳが初期亀裂ＴＲの直前の位置にくるように、スライドテーブル２、台座７が移動する。その後、終点Ｐ１に至るまで分断予定ラインＣＬに沿って加熱スポットＨＳが走査され、これにより、分断予定ラインＣＬに沿ったクラックＣＲが形成される（図１（ｃ）〜図１（ｅ）参照）。
【００７０】
（実施形態２）
次に、本発明の第二の実施形態について図面を参照しながら説明する。図７は本発明の第二の実施形態である曲線状クラック形成方法の各工程における基板の平面図である。図８は図７（ｃ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。本実施形態では、第一の実施形態において、加熱スポットにより基板を加熱した直後に、冷却スポットによる冷却を行うようにしている。なお、図１、図２で説明した構成と共通部分については、同符号を付すことにより、説明の一部を省略する。また、本実施形態でも円形基板を切り出す場合を例に説明を行う。
【００７１】
（基板準備工程）
加工用基板として、方形のガラス基板Ｇが用意される（図７（ａ））。この工程は、実施形態１において図１（ａ）を用いて説明した内容と同じであり、説明を省略する。
【００７２】
（被膜形成工程）
続いて、ガラス基板Ｇの表面に、レーザ光を反射させる被膜として、金属膜ＭＲ、ＭＬを形成する（図７（ｂ））。この工程も、実施形態１において図１（ｂ）を用いて説明した内容と同じであり、説明を省略する。
【００７３】
（クラック形成工程）
続いて、基板Ｇの端面に初期亀裂ＴＲを形成した後、レーザビームの加熱スポットＨＳを初期亀裂ＴＲから分断予定ラインＣＬ（最初は直線部分ＣＬ０）に沿って移動し、さらに、加熱スポットＨＳが移動した後を追うように、冷却スポットＣＳを移動する（図７（ｃ））。初期亀裂ＴＲは、後述するクラック形成装置ＬＳ２（図９）のカッターホイール１８を、分断予定ラインＣＬの起点Ｐ０の位置に押し当てることにより形成される。
【００７４】
加熱スポットＨＳの形状や大きさは、後述するクラック形成装置ＬＳ２において、レーザ１３からの照射光を調整するための調整機構を内蔵した光学ホルダー１４により調整される。実施形態１の図２で説明したように、加熱スポットＨＳが基板Ｇ（金属膜ＭＲ、ＭＬの一部も含む）を照射する幅Ｗｈは、開口領域Ｒの横幅Ｗｏ（開口領域Ｒを横断する幅）よりも幅広になるようにして、加熱スポットＨＳが移動するときに加熱スポットＨＳの照射範囲が開口領域Ｒから外れないように調整される。なお、幅Ｗｈは加熱スポットＨＳの形状が円形に調整される場合は直径に相当し、楕円形や長円形に調整する場合は楕円、長円の短径に相当する。
【００７５】
冷却スポットＣＳは、後述するクラック形成装置ＬＳ２（図９）において、冷却ノズル１６から噴射される冷却媒体により形成される。図８に示すように、冷却スポットＣＳが基板Ｇ（金属膜ＭＲ、ＭＬの一部も含む）に吹き付ける幅Ｗｃは、開口領域Ｒの横幅Ｗｏ（開口領域Ｒを横断する幅）よりも幅広になるようにして、冷却スポットＣＳが移動するときに冷却スポットＣＳの照射範囲が開口領域Ｒから外れないように調整される。なお、幅Ｗｃは冷却スポットＣＳの形状を円形にした場合は直径に相当する。通常、冷却媒体は、図８に示すように斜めに配置された冷却ノズルから吹き付けられるので、冷却スポットＣＳは円形が少し歪んだ卵形になるが、その場合、幅Ｗｃは短径側に相当する。
【００７６】
さらに加熱スポットＨＳおよび冷却スポットＣＳを移動し、曲線形状の分断予定ラインＣＬ（円形部分ＣＬ１）に沿って移動する（図７（ｄ））。このとき、曲線形状に合わせて基板Ｇを回転させることにより、加熱スポットＨＳと冷却スポットＣＳとがともに基板Ｇの分断予定ラインＣＬから外れないように移動する。これは、後述するクラック形成装置ＬＳ２（図９）においては、スライドテーブル２と台座７とによる並進移動（ＸＹ方向移動）に、回転テーブル１２による回転移動を加えるようにして基板Ｇを移動する。
【００７７】
加熱スポットＨＳが移動すると、加熱スポットが通過した直後の開口領域Ｒ内の基板表面近傍には圧縮応力が生じる。続いて、加熱スポットＨＳが通過した直後を冷却スポットＣＳが通過すると、基板表面近傍は一旦加熱された直後に強制的に急冷されて、強い引張応力が生じる。このとき冷却スポットが通過した近傍では、基板内部に圧縮応力が残っており、強制冷却によりその上の基板表面に引張応力が生じた結果、深さ（上下）方向に強い応力勾配がる。その結果、図７（ｄ）に示すように、冷却スポットＣＳの直後から直ちに開口領域Ｒに沿ってクラックＣＲ（直線部分ＣＲ０、円形部分ＣＲ１）が形成される。
【００７８】
さらに加熱スポットＨＳおよび冷却スポットＣＳの移動を続け、冷却スポットＣＳが分断予定ラインＣＬの終点Ｐ１まで移動した時点で、加熱スポットＨＳの照射および冷却スポットの冷媒噴射を終える（図７（ｅ））。
【００７９】
（被膜除去工程）
続いて、金属膜ＭＲ、ＭＬを除去する（図７（ｆ））。この工程は、実施形態１において図１（ｆ）を用いて説明した内容と同じであり、説明を省略する。
以上の結果、分断予定ラインＣＬに沿ってクラックＣＲが形成された基板Ｇが形成される。
【００８０】
次に、図７、図８を用いて説明した曲線状クラック形成方法を実施する際に用いるクラック形成装置について説明する。
図９は図７（ｃ）、図７（ｄ）、図７（ｅ）の工程で用いるクラック形成装置の一例を示す概略構成図である。図１０は図９のクラック形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。なお、図３、図４で説明した構成と共通部分については、同符号を付すことにより、説明の一部を省略する。
【００８１】
図９に示すように、クラック形成装置ＬＳ２は、クラック形成装置ＬＳ１において説明した構成を基本構造として備えるとともに、フレーム１５には、光学ホルダー１４に近接して、冷却ノズル１６が設けられている。この冷却ノズル１６からは、冷却水、Ｈeガス、炭酸ガス等の冷却媒体がガラス基板Ｇに噴射されるようになっている。冷却媒体は、ガラス基板Ｇに照射された加熱スポットＨＳに近接した位置に吹き付けられて、ガラス基板Ｇの表面に略円形の冷却スポットＣＳを形成する。冷却スポットＣＳの大きさは冷却ノズル１６の先端と基板面との距離により調整する。また、加熱スポットＨＳに対する冷却スポットＣＳの方向を特定しておくため、冷却スポットＣＳの位置は、加熱スポットＨＳに対して−Ｘ軸方向にくるようにする。これにより基板Ｇを特定方向（Ｘ軸方向）に移動すれば、加熱スポットＨＳが通過した直後に、加熱部位を、必ず冷却スポットＣＳが通過するようにしておく。
【００８２】
また、図１０に示すように、クラック形成装置ＬＳ２は制御系についてもクラック形成装置ＬＳ１において説明した各構成を備えており、さらに、冷却ノズル１６に接続され冷媒噴射を制御する開閉弁（不図示）を駆動するノズル駆動部５３を備えている。
なお、テーブル駆動部５１は、スライドテーブル２、台座７のモータ（モータ９等）とともに、回転テーブル１２の位置決めを行う回転機構１１のモータ（不図示）についても駆動する。これにより、ＸＹ方向の移動制御とともに、回転テーブル１２による回転移動の制御も行うことができるようにしてある。
【００８３】
次に、クラック形成装置ＬＳ２の動作について説明する。クラック形成装置ＬＳ１と同様に、クラック形成装置ＬＳ２をティーチングモードにしてティーチングを行い、分断予定ライン情報記憶部５９に分断予定ラインＣＬを記憶する。
【００８４】
続いて、通常の加工モードに切り換え、クラック形成を開始する。処理がスタートすると、記憶された分断予定ラインＣＬのデータが読み出され、起点Ｐ０にカッターホイール１８が近づくようにスライドテーブル２、台座７が移動する。さらにカッターホイールが降下した状態で、基板端がカッターホイールに近づくことにより、基板端に初期亀裂ＴＲが形成される。
【００８５】
続いて、初期亀裂ＴＲの位置（起点Ｐ０）を開始点として、分断予定ラインＣＬに沿って加熱スポットＨＳおよび冷却スポットＣＳが移動するように、スライドテーブル２、台座７、回転テーブル１２を駆動する。
具体的には、分断予定ラインＣＬの各点（最初は起点Ｐ０）において、記憶された分断予定ラインＣＬのデータに基づいて、各点での接線方向を算出する。加熱スポットＨＳと冷却スポットＣＳとは、Ｘ軸方向に並ぶように調整してあるので、分断予定ラインＣＬに沿って加熱スポットＨＳを移動させる際に、各点での分断予定ラインＣＬの接線方向がＸ軸方向になるように回転テーブル１２を回転し、さらにスライドテーブル２、台座７により照射位置の調整を行う。これにより、確実に、分断予定ラインＣＬ上を、加熱スポットＨＳと冷却スポットＣＳとが通過するようになる。
【００８６】
その後、終点Ｐ１に至るまで分断予定ラインＣＬに沿って加熱スポットＨＳおよび冷却スポットが走査され、これにより、分断予定ラインＣＬに沿ったクラックＣＲが形成される（図７（ｃ）〜図７（ｅ）参照）。
【００８７】
（実施形態３）
実施形態１、実施形態２では、方形のガラス基板Ｇから円板基板を切り出す場合について説明した。ここでは、配線用の電極膜（機能膜）が形成された実装用基板について曲線形状の分断を行う場合について説明する。
【００８８】
図１１は、ガラス製の実装用基板の一例を示す平面図である。実装基板Ｇ０は、四隅のコーナー部分を丸く曲線形状に加工した基板形状を有しており、完成品の状態で基板の中央付近にＩＴＯ膜（透明導電膜）からなる電極部Ｅが形成されている。
【００８９】
図１２は、加工用ガラス基板から上記実装基板Ｇ０を作成するときの各工程における基板の平面図である。
まず、図１２（ａ）に示すように、長方形のガラス基板Ｇ１を用意する。
続いて、パターンニング用マスクを用いてスパッタリング法により、ガラス基板Ｇ１上に電極部Ｅをパターン形成する。このとき電極部Ｅを形成するパターニング用マスクを用いて、同時に、被膜ＥＬ、ＥＲをパターン形成する。被膜ＥＬ、ＥＲは、分断予定ラインＣＬが中心線となる帯状の開口領域Ｒを挟むように形成される。これにより、図１２（ｂ）に示したようなパターニングがなされた基板Ｇ２が形成される。
【００９０】
続いて、実施形態１、実施形態２で説明したクラック形成装置ＬＳ１、ＬＳ２のいずれかを用いて、加熱スポットＨＳ（あるいは加熱スポットＨＳおよび冷却スポットＣＳ）を分断予定ラインＣＬに沿って移動する。これにより、分断予定ラインＣＬに沿ってクラックが形成され、ブレイク工程を行うことにより、図１２（ｃ）に示した基板Ｇ３が形成される。
【００９１】
続いて、電極部Ｅの上にレジスト膜を塗布し、被覆ＥＬは露出させて、ＩＴＯ膜除去可能なエッチャントによりエッチングを行う。これにより、図１２（ｄ）に示すように、完成品の基板Ｇ０が形成される。
本実施形態によれば、電極部Ｅを形成するときに、同時に被膜ＥＬ、ＥＲを形成することができるので、余分な工程を追加することなく、曲線形状を切り出すための被膜を作成することができる。
【００９２】
（実施形態４）
これまでの実施形態では、被膜として金属膜、あるいは透明導電膜を用いたが、レーザ光を遮光することができ、レーザ照射により発生する熱の基板への伝達を阻止できる材料の被膜であれば金属膜、透明導電膜以外を開口領域形成用の被膜として利用することもできる。例えば、基板加工の工程中に、レジスト膜、保護膜等を塗布する工程を含み、これらの膜が開口領域を形成するための被膜として利用できる材料である場合は、塗布工程で開口領域形成用の被膜を同時に形成するようにする。これにより、レジスト膜、保護膜等の材料を被膜としてレーザ光を照射し、曲線形状のクラックを形成することができる。
【００９３】
（実施形態５）
実施形態１〜実施形態４では、被膜形成工程により、加工用基板に開口領域形成用の被膜を形成している。本実施形態では、被膜形成工程に代えて、シート部材を基板に載置する工程を実行することにより被覆を行う。
【００９４】
図１３は、方形のガラス基板Ｇ１に載置するシート部材の一例を示す平面図である。シート部材ＳＨは、薄いステンレスの金属マスクで形成され、縦Ｓａ、横Ｓｂの長さを基板Ｇ１に一致させることで、基板との位置合わせが容易になるようにしてある。
【００９５】
シート部材ＳＨは、左側シート部材ＳＨＲと右側シート部材ＳＨＬと複数の連結部材ＳＨＢとからなり、左側シート部材ＳＨＬと右側シート部材ＳＨＲとが分断予定ラインＣＬを中心線とする帯状の開口領域Ｒを挟むように配置される。連結部材ＳＨＢは、シート部材ＳＨを一体化している。これにより、左側シート部材ＳＨＬと右側シート部材ＳＨＲとの間での位置調整の必要がなくなる。なお、連結部材ＳＨＢの上を加熱スポットや冷却スポットが通過したときに、直下でクラックの進行が妨げられることのないように、縦幅ＷＬを十分小さくするようにする。具体的には縦幅ＷＬを０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲で設定している。
【００９６】
基板Ｇ１とシート部材ＳＨとの固定は、レーザ照射や冷媒噴射を妨げない位置に固定治具を用いて行うようにしてもよい。また、シート部材ＳＨに粘着層を設けて基板Ｇ１に固着するようにしてもよい。また、金属マスクをテープ状にして、基板Ｇ１に貼り付けるようにしてもよい。
【００９７】
本実施形態によれば、被膜を形成しない基板に対して、基板上にシート部材を載置するだけで、分断予定ラインに沿った被覆を形成することができる。
【００９８】
（実施形態６）
次に、基板に閉曲線形状のクラックを形成することにより、くり抜き加工を行う場合のさらなる改良について説明する。曲線部を含むスクライブラインを閉曲線状に形成する場合には、元の基板から閉曲線内部の部材となる基板の一部を取り出す必要がある。実際の応用例としては、元の基板の内側の部材（くり抜き部分）を取り出して外側の基板を用いる場合（ケース１）、内側の部材を取り出して用いるが外側の元の基板は端材処理される場合（ケース２）、ＨＤなどの記憶媒体用基板として加工して用いられる様な場合として、一番外側の元の基板は廃材処理され、内側の部材の中央部分はくり抜いてドーナツ状の部材が基板として用いられる場合（ケース３）等が考えられる。
【００９９】
このような異形切りと呼ばれる加工の場合、スクライブ加工が行われた後、基板の所定部分を取り出す作業（くり抜き作業）が楽になる様に、抜き勾配を設けてくり抜き作業が楽になるようにする配慮が必要である。
これまでの説明は、レーザを基板の上方から照射させて形成されるクラックが基板表面から垂直方向に形成されることを想定した内容であった。しかしながら、特に基板の厚みが増えた場合の異形切りでは、垂直なクラックを形成するのではなく、上記説明の抜き勾配を設ける加工処理が有効となってくる。
【０１００】
脆性材料の加工の内、ガラスに対しては一般にＣＯ２レーザが用いられるが、その波長のレーザ光は基板表面近傍で殆どのレーザ光のエネルギーが吸収されてしまい（表面吸収）、その後熱伝導により基板内部へ３次元的に熱が伝導されていく結果、冷却後に形成されるクラックも基板表面から垂直方向に伸びるようになる。
【０１０１】
そこで、抜き勾配を設ける要求がある場合には、表面吸収だけではなく、基板内部深くまでレーザ光が吸収される（内部吸収）波長帯の光を発信させるレーザ発信器を採用し、レーザ照射後の冷却動作を伴うレーザスクライブ後に形成されるクラックが、基板表面の垂直方向から必要な角度だけ傾斜する方向に伸びるクラックを形成させるようにする。  なお、上記の基板内部深くまでレーザ光が吸収される波長帯の光とは、ＣＯ２レーザの場合の様に基板表面近くだけで殆ど全ての照射エネルギーが吸収されてしまうのではなく、基板の内部まで照射エネルギーが届き、熱伝導で熱が伝わる形ではなく直接照射エネルギーが基板内部深くまで熱エネルギーに変換される状況を創出する波長帯のレーザ光の事を指す（例えばＥｒ：ＹＡＧレーザ、Ｈｏ：ＹＡＧレーザ）。こうしたレーザ光を用いて加工することに関しては、関連する先行出願としてＰＣＴ／ＪＰ０３／０２９６１（ＷＯ０３／０７６１５１）がある。
【０１０２】
そうした波長帯のレーザ光を発信するレーザ発信器からのレーザビームを基板表面の垂直方向から必要な角度だけ傾斜させた状態で、加工対象の基板とレーザビームとを必要とされる加工速度で相対移動させてクラックを形成させる。  また、そのクラックの深さを深くして抜き勾配の効果を高める為に、１回目のレーザ照射による加熱と冷却の後、２回目のレーザ照射を行う場合にも同様の波長帯のレーザ光にて同様に斜め方向から照射させることで深くさせることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、ガラス基板を始めとする脆性材料基板に対し、曲線形状のクラックを形成し、基板を分断する際に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態である曲線状クラック形成方法の各工程における基板の平面図。
【図２】図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）におけるＡ−Ａ’断面図。
【図３】図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）の工程で用いるクラック形成装置の一例を示す概略構成図。
【図４】図３のクラック形成装置における制御系の構成を示すブロック図。
【図５】図３のクラック形成装置における光学ホルダーの調整機構を説明する図。
【図６】図３のクラック形成装置に対するティーチングを示す図。
【図７】本発明の他の一実施形態である曲線状クラック形成方法の各工程における基板の平面図。
【図８】図７（ｃ）におけるＢ−Ｂ’断面図。
【図９】図７（ｃ）、図７（ｄ）、図７（ｅ）の工程で用いるクラック形成装置の一例を示す概略構成図。
【図１０】図９のクラック形成装置における制御系の構成を示すブロック図。
【図１１】実装用基板の一例を示す平面図。
【図１２】実装基板を作成するときの各工程を説明する工程図。
【図１３】方形基板に載置するシート部材の一例を示す平面図。
【図１４】曲線形状の分断予定ラインと実際に形成されるクラックとの間で生じる位置ずれの典型例を示す図
【図１５】曲線形状の分断予定ラインに沿って加熱スポットを移動させたときの加熱スポットの軌跡と冷却スポットの軌跡との一例を示す図。
【図１６】停止中の加熱スポットおよび移動中の加熱スポットについての加熱スポット中の加熱のピーク位置ＨＳＴを示す図。
【符号の説明】
【０１０５】
２  スライドテーブル
１２  回転テーブル
１３  レーザ
１４  光学ホルダー
１６  冷却ノズル
１８  カッターホイール
５０  制御部
５１  テーブル駆動部
５２  レーザ駆動部
５３  ノズル駆動部
５４  カッター駆動部
５５  カメラ駆動部
５６  入力部
５７  表示部
５８  分断予定ライン情報入力部
５９  分断予定ライン情報記憶部
２０，２１  カメラ
Ｇ，Ｇ０〜Ｇ４  ガラス基板
ＣＬ  分断予定ライン
ＭＬ，ＭＲ  被膜
Ｒ  開口領域
ＴＲ  初期亀裂
ＣＲ  クラック
Ｅ  電極部
ＥＬ，ＥＲ  被膜
ＳＨ  シート部材
ＳＨＬ，ＳＨＲ  シート部材
ＨＳ  加熱スポット
ＣＳ  冷却スポット
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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