(57)【要約】レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが、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に沿って照射される。これにより、マザーガラス基板５０上に、レーザスポットが形成される。レーザスポットに近接して冷却ノズル３７から冷却水が吹き付けられる。レーザスポットは、冷却水が吹き付けられる領域に近接した端部においてのみ、熱エネルギー強度が最大になっており、冷却水が吹き付けられる領域との間に大きな応力勾配が形成される。これにより、マザーガラス基板５０には垂直方向に沿ったクラックが確実に形成される。これにより、マザーガラス基板に対して、確実に、しかも、効率よくスクライブラインを形成することができる。
2003013816.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つつ移動させ、そのレーザスポットに追従して、そのレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却することにより、スクライブ予定ラインに沿ってクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記レーザスポットは、冷却される領域に近接した一方の端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になってい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】
前記冷却領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って長くなっている請求項１に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項３】
前記冷却領域に対して前記レーザスポットとは反対側の、前記冷却領域に近接した領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って前記冷却領域に追従して連続的に加熱される第２加熱領域として追加されている請求項１に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項４】
前記第２加熱領域は、レーザビームによって形成されるレーザスポットによって加熱される請求項３に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項５】
前記第２加熱領域のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部において最大の熱エネルギー強度になっている請求項４に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項６】
前記第２加熱領域のレーザスポットは、該脆性材料基板をアニール処理することを特徴とする請求項記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項７】
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つつ移動させ、そのレーザスポットに追従して、そのレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却することにより、スクライブ予定ラインに沿ってクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記レーザスポットによって加熱された脆性材料基板の温度分布が、冷却される領域に近接した一方の端部おいてのみ最高温度になってい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８】
前記冷却領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って長くなっている請求項７に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項９】
前記冷却領域に対して前記レーザスポットとは反対側の、前記冷却領域に近接した領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って前記冷却領域に追従して連続的に加熱される第２加熱領域として追加されていることを特徴とする請求項７に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１０】
前記第２加熱領域は、冷却される領域に近接した端部において最高温度になっていることを特徴とする請求項９に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１１】
前記第２加熱領域のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部において最大の熱エネルギー強度になっていることを特徴とする請求項１０に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１２】
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クラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、
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する手段と、
そのレーザスポットによって加熱される領域の近傍の領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却する手段とを具備し、
前記レーザスポットは、冷却される領域に近接した端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっていることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ装置。
【請求項１３】
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クラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、
該脆性材料基板の軟化点よりも低い温度の第１のレーザスポットと第２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する手段と、
前記第１のレーザスポットによって加熱される領域の近傍の領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却する手段とを具備し、
前記第１のレーザスポットおよび第２のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になってい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
脆性材料基板の一種であるガラス基板が貼り合わされて構成される液晶表示パネルのマザーガラス基板に、スクライブラインを形成することを一例として説明する。
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、大寸法の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を構成するガラス基板の大きさ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、そのスクライブラインに沿って分断される。
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には、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、分断された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、応力が蓄積されて応力溜りが形成される。このような応力溜りには、ガラス基板の表面付近にクラックを伸張させる潜在的な応力が蓄積されており、この応力溜りに蓄積された応力が開放されると、クラックが発生してエッジ部が欠ける恐れがある。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に悪影響を及ぼす恐れがある。
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４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は、マザーガラス基板５０上に形成される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、レーザビームによって、マザーガラス基板５０が溶融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が照射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。
また、マザーガラス基板５０の表面におけるレーザビームの照射領域の近傍には、スクライブラインが形成される様に、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て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発生し、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に沿った垂直クラックが発生する。
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ことにより、ブラインドクラックと称せられている。
図５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の形成状態を示す模式的斜視図、図６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、例えば、長径ｂが３０．０ｍｍ、短径ａが１．０ｍｍの長円形状になっており、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強度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２．５ｍｍ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から冷却水が吹き付けられる。
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マザーガラス基板５０の厚さｔ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、その表面から熱が垂直方向に沿って内部に伝わっていくが、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の表面の溶融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に冷却水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、冷却水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が広が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。
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るために、各端部における熱エネルギー強度の絶対値が相対的に小さくなっている。このために、レーザスポットＬＳとマザーガラス基板５０との相対移動速度が速くなると、冷却ポイントＣＰに近接したレーザスポットＬＳの後端部は、最大の熱エネルギー強度になっているにもかかわらず、マザーガラス基板５０が十分に加熱されないおそれがあり、冷却ポイントＣＰとの間において、十分な応力勾配が得られないおそれがある。
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つつ、そのレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却することにより、スクライブ予定ラインに沿ってクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、前記レーザスポットは、冷却される領域に近接した一方の端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっていることを特徴とする。
前記冷却領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って長くなっていることを特徴とする。
前記冷却領域に対して前記レーザスポットとは反対側の、前記冷却領域に近接した領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って連続的に加熱される第２加熱領域になっていることを特徴とする。
前記第２加熱領域は、レーザビームによって形成されるレーザスポットによって加熱されることを特徴とする。
前記第２加熱領域のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部において最大の熱エネルギー強度になっていることを特徴とする。
また、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つつ移動させ、そのレーザスポットに追従して、そのレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却することにより、スクライブ予定ラインに沿ってクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、前記レーザスポットによって加熱された脆性材料基板の温度分布が、冷却される領域に近接した一方の端部においてのみ最高温度になっていることを特徴とする。
前記冷却領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って長くなっていることを特徴とする。
前記冷却領域に対して前記レーザスポットとは反対側の、前記冷却領域に近接した領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って前記冷却領域に追従して連続的に加熱される第２加熱領域として追加されていることを特徴とする。
前記第２加熱領域は、冷却される領域に近接した端部において最高温度になっていることを特徴とする。
本発明の脆性材料基板のスクライブ装置は、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿ってクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、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する手段と、そのレーザスポットによって加熱される領域の近傍の領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却する手段とを具備し、前記レーザスポットは、冷却される領域に近接した端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっていることを特徴とする。
また、本発明の脆性材料基板のスクライブ装置は、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿ってクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、該脆性材料基板の軟化点よりも低い温度の第１のレーザスポットと第２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する手段と、前記第１のレーザスポットによって加熱される領域の近傍の領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却する手段とを具備し、前記第１のレーザスポットおよび第２のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっていることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）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、大面積の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（ａ）に示すように、マザーガラス基板の表面には、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第１レーザスポットＬＳ１が形成される。なお、マザーガラス基板表面におけるスクライブ予定ラインＳＬの延長線状のマザーガラス基板の端部には、そのスクライブ予定ラインに沿った切り込みが形成されている。
第１レーザスポットＬＳ１は、例えば、長径が３０．０ｍｍ、短径が１．０ｍｍの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、マザーガラスの表面に形成される第１レーザスポットＬＳ１の長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布は、図１（ｂ）に示すように、マザーガラス基板に対する進行方向の前端部から後端部にかけて、緩やかに増加しているが、その強度レベルは、比較的小さくなっており、進行方向の後端部においては、その強度レベルが急激に増加しており、その後端部においてのみ、最大の熱エネルギー強度になっている。楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１は、マザーガラス基板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。
第１レーザスポットＬＳ１は、マザーガラス基板が溶融される温度よりも低い温度で、しかも、マザーガラス基板に対して高速で移動しつつ、マザーガラス基板を加熱する。これにより、レーザスポットＬＳ１が照射されたマザーガラス基板の表面は、溶融されることなく加熱される。
マザーガラス基板の表面には、第１レーザスポットＬＳ１の進行方向の後方に、第１レーザスポットＬＳ１に近接して、スクライブ予定ラインＳＬに沿って延びる長方形状の冷却ポイントＣＡが形成される。冷却ポイントＣＡは、冷却ノズルからマザーガラス基板の表面に冷却水、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形成され、マザーガラス基板に対する第１レーザスポットＬＳ１と同方向に同様の速度で、マザーガラス基板の表面のスクライブ予定ラインＳＬに沿って移動される。
マザーガラス基板の表面には、冷却ポイントＣＡの進行方向の後方であって、冷却ポイントＣＡに近接して、スクライブ予定ラインに沿って延びる楕円形状の第２レーザスポットＬＳ２が形成される。第２レーザスポットＬＳ２は、例えば、第１レーザスポットＬＳ１と同様に、長径が３０．０ｍｍ、短径が１．０ｍｍの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、マザーガラス基板の表面に対して、第１レーザスポットＬＳ１および冷却ポイントＣＡと同方向に同様の速度で移動される。
この場合、マザーガラス基板の表面に形成される第２レーザスポットＬＳ２の長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布は、図１（ｂ）に示すように、第１レーザスポットＬＳ１の強度分布とは対称的に、マザーガラス基板に対する進行方向の前端部においてのみ、最大の熱エネルギー強度レベルになっており、最大熱エネルギー強度レベルの部分から後端部にかけて、比較的小さな熱エネルギー強度レベルで緩やかに減少している。
第２レーザスポットＬＳ２も、マザーガラス基板が溶融される温度よりも低い温度で、しかも、マザーガラス基板に対して高速で移動しつつ、マザーガラス基板を加熱する。
マザーガラス基板の表面は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、第１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、冷却ポイントＣＡによって順次冷却され、さらにその後に、その冷却部分が、第２レーザスポットＬＳ２によって順次加熱される。
この場合、第１レーザスポットＬＳ１は、マザーガラス基板の表面に対する進行方向の後端部においてのみ、熱エネルギーの強度が最大になっており、マザーガラス基板の表面が緩やかに加熱された後に、その後端部において強く加熱される。そして、第１レーザスポットＬＳ１の後端部によって強く加熱された部分は、冷却ポイントＣＡによって冷却される。
このように、第１レーザビームＬＳ１の後端部における最大の熱エネルギー強度による加熱によって圧縮応力が生じ、冷却ポイントＣＡによって冷却されると、引張り応力が生じる。この場合、第１レーザビームＬＳ１の後端部における熱エネルギー強度の絶対値が大きく、大きな圧縮応力が生じているために、冷却ポイントＣＰに生じる引張り応力との応力勾配が大きくなる。
このように、第１レーザビームＬＳ１の後端部における熱エネルギー強度の絶対値が大きくなっていることにより、スクライブ予定ラインＳＬの加熱時間を短くすることができ、これにより、第１レーザビームＬＳ１とマザーガラス基板との相対移動速度を高速にすることができる。その結果、第１レーザビームＬＳ１と冷却ポイントＣＡとの距離を短くすることができ、これによっても、第１レーザビームＬＳ１と冷却ポイントＣＰとの間の応力勾配を大きくすることができる。
このように、第１レーザビームＬＳ１と冷却ポイントＣＡとの間に大きな応力勾配が発生することにより、マザーガラス基板には、スクライブ予定ラインＳＬに沿って垂直方向のブラインドクラックが確実に形成される。しかも、第１レーザビームＬＳ１とマザーガラス基板との相対移動速度を高速にすることができるために、ブラインドクラックを効率よく形成することができる。
このようにして、スクライブ予定ラインＳＬに沿って垂直クラックが形成されると、ブラインドクラックが形成された領域が、第２レーザスポットＬＳ２によって、再度加熱される。これにより、冷却ポイントＣＡによる冷却によって引張り応力が発生した領域と、第２レーザスポットＬＳ２による加熱によって圧縮応力が発生した領域との間に応力勾配が発生し、その応力勾配によって、マザーガラス基板に形成された垂直クラックがさらに垂直方向に沿って深く形成される。
この場合、冷却ポイントＣＡは、スクライブ予定ラインＳＬに沿って長く形成されているために、第１レーザスポットＬＳ１によって加熱された領域が、確実に冷却されることになる。冷却ポイントＣＡによって冷却された領域の後方に形成された第２レーザスポットＬＳ２は、冷却ポイントＣＡに近接した前端部にのみ、最大の熱エネルギー強度が設けられているために、その前端部における熱エネルギー強度の絶対値が大きくなっており、冷却ポイントＣＡとの間に大きな応力勾配が発生する。これにより、スクライブ予定ラインＳＬに沿って形成された垂直クラックは、マザーガラス基板の裏面に向かってさらに深く形成されることになる。
しかも、第２レーザスポットＬＳ２は、前端部のみが最大の熱エネルギー強度を有しており、その後は、比較的小さな熱エネルギー強度によって加熱される。これにより、垂直クラックが形成された周辺領域の組織がアニールされることにより変化し、マザーガラス基板に残留する応力を緩和することができる。
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、大寸法のマザーガラス基板から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第１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。第１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、第１レーザビームを発振する第１レーザ発振器３４が設けられており、第１レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが、第１光学ホルダー３３内に保持された光学系に照射される。
第１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、第１光学ホルダー３３内に設けられた光学系によって、図１（ｂ）に示すような所定の熱エネルギー強度分布を有する楕円形状の第１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上に載置されたマザーガラス基板５０のＸ方向に平行になるように、照射される。
また、取付台３２には、第１レーザ発振器３４に隣接して、第２レーザビームを発振する第２レーザ発振器４１が設けられており、この第２レーザ発振器４１から発振されたレーザビームが、支持台３１に第１光学ホルダー３３に隣接して設けられた第２光学ホルダー４２内の光学系に照射される。第２レーザ発振器４１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となっており、第２光学ホルダー４２内に設けられた光学系によって、図１（ｂ）に示すような所定の熱エネルギー強度分布を有する楕円形状の第２レーザビームＬＳ２とされて、その長軸方向が、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０のＸ方向に沿った状態で、第１レーザスポットＬＳ１に適当な間隔をあけた状態で照射される。
支持台３１における第１光学ホルダー３３と第２光学ホルダー４２との間には、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス５０に対向して、冷却ノズル３７が配置されている。この冷却ノズル３７は、第１光学ホルダー３３から照射される第１レーザスポットＬＳ１および第２光学ホルダー４２から照射される第２レーザスポットＬＳ２の間に、長軸方向に沿った長方形状に冷却水を吹き付けるようになっている。
なお、冷却ノズル３７としては、このように長方形状に冷却水を吹き付ける構成にかえて、小さな領域に冷却水を吹き付ける多数の冷却ノズルを、Ｘ方向に並べるようにしてもよい。
また、支持台３１には、第１光学ホルダー３３から照射される第１レーザスポットＬＳ１に対して、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５０に対向して、ホイールカッタ３５が設けられている。ホイールカッタ３５は、第１光学ホルダー３３から照射される第１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の制御、第１レーザ発振器３４、第２レーザ発振器４１等は、制御部によって制御される。
図３は、第１光学ホルダー３３内に設けられる光学系の概略構成図である。第１レーザ発振器３４から発振された第１レーザビームは、第１光学ホルダー３３内に設けられた反射ミラー３３ａによって全反射されて、回折格子レンズ３３ｂに照射される。回折格子レンズ３３ｂは、照射されるレーザビームの熱エネルギー強度分布が、図１（ｂ）に示す第１レーザスポットＬＳ１の強度分布、すなわち、長軸方向に沿って順次変化し、一方の端部において最大になるように、格子ピッチおよび格子幅が設定されている。
なお、第２光学ホルダー４２内にも、第２レーザ発振器４１から発振された第２レーザビームを全反射する反射ミラーと、反射ミラーによって反射された光が照射される回折格子レンズとを有しており、回折格子レンズによって、照射されるレーザビームの熱エネルギー強度分布が、図１（ｂ）に示す第２レーザスポットＬＳ２の強度分布、すなわち、長軸方向に沿って順次変化し、一方の端部において最大になるように、格子ピッチおよび格子幅が設定されている。
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、ホイールカッタ３５に対向される。そして、ホイールカッタ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端部に沿って切り込みが形成される。
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、第１レーザ発振装置３４および第２レーザ発振装置４１から、それぞれ、第１レーザビームおよび第２レーザビームが発振されるとともに、冷却ノズル３７から冷却水が圧縮エアーとともに噴射され、スクライブ予定ラインに沿って長くなった長方形状の冷却ポイントＣＡが形成される。
第１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第１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、冷却水がスクライブ予定ラインに沿って吹き付けられて冷却ポイントＣＡが形成される。さらに、第２レーザ発振装置４１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、冷却ポイントＣＡの後方に、Ｘ軸方向に沿って長くなった楕円形状の第２レーザスポットＬＳ２が形成される。
この場合、マザーガラス基板５０の表面に形成される第１レーザスポットＬＳ１は、冷却水が吹き付けられる冷却ポイントＣＡに近接した後端部においてのみ、熱エネルギー強度が最大になっており、従って、その後端部において、マザーガラス基板５０が確実に加熱される。そして、前述したように、そのレーザスポットＬＳ１の端部における加熱と、冷却ポイントＣＡによる冷却との応力勾配により、マザーガラス基板５０に、ブラインドクラックが形成される。また、第２レーザスポットＬＳ２も、冷却水が吹き付けられる冷却ポイントＣＡに近接した前端部においてのみ、熱エネルギー強度が最大になっており、従って、その前端部において、マザーガラス基板５０が確実に加熱され、すでに形成されたブラインドクラックは、マザーガラス基板５０の裏面に向かってさらに深く進展する。
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、その端部に設けられた切り込みから、ブラインドクラックに沿って分断される。
上述の説明においては、第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２が、図１のような熱エネルギー強度分布である例を説明したが、第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２により加熱される脆性材料基板の温度分布のみが、図１の第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２の強度分布と同様の分布になっていてもよい。
また、第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２の強度分布が図１に示されるようなものであることにより、第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２によって加熱される加熱領域の温度分布が、第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２の強度分布と同様の分布になることが好ましい。
上記実施の形態では、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、貼り合わせガラス基板、単板ガラス、半導体ウェハー、セラミックス等のスクライブ加工においても同様の効果が得られる。
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が、冷却ポイントに近接した端部においてのみ、最大の熱エネルギー強度になっているために、冷却ポイントとの間に大きな応力勾配を形成することができ、ブラインドクラックを確実に、しかも効率よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）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、図１（ｂ）は、その方法に使用される各レーザスポットの熱エネルギーの強度分布である。
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、本発明のスクライブ装置に使用されるレーザ発振装置および光学系の一例を示す概略構成図である
図４は、レーザビームを使用したスクライブ装置の動作説明のための概略図である。
図５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６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上の物理変化状態を模式的に示す平面図である。
【図１】
2003013816.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月20日(2003.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（補正後）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つつ移動させ、該レーザスポットに追従して、該レーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却することにより、スクライブ予定ラインに沿って垂直クラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記レーザスポットは、冷却される領域に近接した一方の端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっており、かつ前記冷却領域は前記スクライブ予定ラインに沿って長くなってい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】
（補正後）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第１のレーザスポットと第２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つつ移動させ、該第１のレーザスポットに追従して、該第１のレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却し、該冷却領域に対して前記第１のレーザスポットとは反対側の、該冷却領域に近接した領域が、該スクライブ予定ラインに沿って該冷却領域に追従する前記第２のレーザスポットにより連続的に加熱されて、前記スクライブ予定ラインに沿って垂直クラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記第１のレーザスポットおよび前記第２のレーザスポットは前記冷却領域に近接した一方の端部においてのみ最大の熱エネルギー強度になってい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３】
（補正後）前記冷却領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って長くなっている請求項２に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項４】
（補正後）前記冷却領域に対して前記レーザスポットとは反対側の、前記冷却領域に近接した領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って前記冷却領域に追従して連続的に加熱される第２加熱領域として追加されている請求項１に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項５】
（補正後）前記第２加熱領域は、レーザビームによって形成されるレーザスポットによって加熱される請求項４に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項６】
（補正後）前記第２加熱領域のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部において最大の熱エネルギー強度になっている請求項５に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項７】
（補正後）前記第２加熱領域のレーザスポットは、該脆性材料基板をアニール処理することを特徴とする請求項６に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項８】
（補正後）前記第２のレーザスポットは、該脆性材料基板をアニール処理することを特徴とする請求項２に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項９】
（補正後）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つつ移動させ、そのレーザスポットに追従して、そのレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却することにより、スクライブ予定ラインに沿って垂直クラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記レーザスポットによって加熱された脆性材料基板の温度分布が、冷却される領域に近接した一方の端部おいてのみ最高温度になっており、かつ前記冷却領域は前記スクライブ予定ラインに沿って長くな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１０】
（補正後）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第１のレーザスポットと第２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つつ移動させ、該第１のレーザスポットに追従して、該第１のレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却し、該冷却領域に対して前記第１のレーザスポットとは反対側の、該冷却領域に近接した領域が、該スクライブ予定ラインに沿って前記冷却領域に追従する前記第２のレーザスポットにより連続的に加熱されて、該スクライブ予定ラインに沿って垂直クラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記第１のレーザスポットおよび前記第２のレーザスポットは前記冷却領域に近接した一方の端部においてのみ最高温度になってい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１１】
（補正後）前記冷却領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って長くなっている請求項１０に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１２】
（補正後）前記冷却領域に対して前記レーザスポットとは反対側の、前記冷却領域に近接した領域が、前記スクライブ予定ラインに沿って前記冷却領域に追従して連続的に加熱される第２加熱領域として追加されていることを特徴とする請求項９に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１３】
（補正後）前記第２加熱領域は、冷却される領域に近接した端部において最高温度になっていることを特徴とする請求項１２に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１４】
（追加）前記第２加熱領域のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部において最大の熱エネルギー強度になっていることを特徴とする請求項１３に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１５】
（追加）前記第２加熱領域のレーザスポットは、該脆性材料基板をアニール処理することを特徴とする請求項１４に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１６】
（追加）前記第２のレーザスポットは、該脆性材料基板をアニール処理することを特徴とする請求項１０に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
【請求項１７】
（追加）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する手段と、
該レーザスポットによって加熱される領域の近傍の領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却する手段とを具備し、
前記レーザスポットは、冷却される領域に近接した端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっていることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ装置。
【請求項１８】
（追加）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、
該脆性材料基板の軟化点よりも低い温度の第１のレーザスポットと第２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する手段と、
前記第１のレーザスポットによって加熱される領域の近傍の領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却する手段とを具備し、
前記第１のレーザスポットおよび第２のレーザスポットは、冷却される領域に近接した端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっていることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ装置。
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月7日(2003.7.7)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
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
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する手段と、
該レーザスポットによって加熱される領域の近傍の領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却する手段とを具備し、
前記レーザスポットは、冷却される領域に近接した端部においてのみ最大の熱エネルギーの強度になっており、かつ前記冷却領域は前記スクライブ予定ラインに沿って長くなっていることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ装置。
【国際調査報告】
2003013816.tif 000009
2003013816.tif 000010
2003013816.tif 000011
2003013816.tif 000012