CN1242458C - 脆性材料基板的划线方法及划线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脆性材料基板的划线方法及其装置。将从激光振荡装置(34)发射的激光束，沿着在母玻璃基板(50)表面所设置的划痕预定线进行照射。由此，在母玻璃基板(50)上形成激光光斑。并向靠近激光光斑处从冷却喷嘴(37)喷射冷却液。激光光斑只在靠近被喷射冷却液的区域附近的端部具有最大热能强度，因此，与被喷射冷却液的区域之间形成较大的应力梯度。由此，在母玻璃基板(50)上可充分形成沿着垂直方向的裂纹。因此，对于母玻璃基板可以充分且高效地形成划线。

Description

脆性材料基板的划线方法及划线装置

技术领域

本发明涉及划线方法及划线装置，其用于分割使用于平面显示器(以下简称FPD)的玻璃基板、及半导体晶片等的脆性材料基板，而在脆性材料基板的表面形成划线。

背景技术

下面说明的实例是，在液晶显示板的母玻璃基板上形成划线，上述液晶显示板是由作为一种脆性材料基板的玻璃基板贴合而成的。

由一对玻璃基板贴合而成的液晶显示板等的FPD，是在将一对大尺寸的母玻璃基板彼此相互贴合之后，再将各母玻璃基板分割成构成FPD的玻璃基板的大小。各母玻璃基板是由金刚石制的切割器(カツタ)形成划线，再沿着该划线将其分割。

若通过切割器机械地形成划线，则在所形成的划线周边部分就会形成应力蓄积的状态。而且，若是沿着划线分割母玻璃基板，则在被分割的玻璃基板表面上的侧边缘端部及其周边部，会由于应力蓄积而产生应力积存处。在这样的应力积存处，玻璃基板表面附近就会积蓄能使裂缝扩张的潜在应力，若在该应力积存处所蓄积的应力被释放，则有可能导致产生裂缝和边缘部的缺口。而由于边缘部缺口而产生的碎片将会严重影响所生产的FPD。

近年来，使用激光束在母玻璃基板的表面形成划线的方法被逐渐应用到实践中。使用激光束在母玻璃基板上形成划线的方法，如图4所示，对母玻璃基板50照射来自激光振荡装置61的激光束。从激光振荡装置60发射的激光束，沿着在母玻璃基板50上形成的划痕预定线SL，在母玻璃基板50的表面上形成椭圆形的激光光斑LS。母玻璃基板50和从激光振荡装置61发射出的激光束可以沿着激光光斑LS的纵长方向相对移动。

母玻璃基板50由于激光束，而被加热到比使母玻璃基板50熔化的温度低的温度。由此，被激光光斑LS照射的母玻璃基板50的表面被加热到不会被熔化的温度。

而且，在母玻璃基板50表面上的激光束的照射区域周围，如形成划线那样，从冷却喷嘴62喷出冷却液等的冷却介质。在被激光束照射的母玻璃基板50的表面，通过激光束的加热，在产生压缩应力的同时，还由于冷却介质的喷涂，而产生拉伸应力。这样，由于在靠近产生压缩应力的区域附近产生拉伸应力，因此在两区域之间，产生以各应力为基础的应力梯度，在母玻璃基板50上，从预先形成于母玻璃基板50端部的切入口TR沿着划痕预定线SL产生垂直裂纹。

这样，由于在母玻璃基板50的表面上所形成的垂直裂纹很小，通常用肉眼无法看到，因此被称为暗裂纹(ブラインドクラツク)。

图5是表示在被激光划线装置进行划线的母玻璃基板50上的暗裂纹的形成状态的立体示意图。图6是表示上述母玻璃基板50上的物理变化状态的平面示意图。

从激光振荡装置61所振荡发出的激光束，在母玻璃基板50的表面形成椭圆形的激光光斑LS。激光光斑LS呈例如长径b为30.0mm，短径a为1.0mm的椭圆形，且其长轴与划痕预定线SL相吻合。

这种情况下，形成于母玻璃基板50上的激光光斑LS，其外周边部的热能强度(熱エネルギ一強度)比中央部的热能强度高。这样的激光光斑LS是通过下述方式形成的，即，将热能强度呈高斯(ガウス)分布的激光束的热能强度形成为，在纵轴方向的各端部为最高热能强度。因此，在位于划痕预定线SL上的纵轴方向的各端部，热能强度分别为最高，各端部之间所夹的激光光斑LS的中央部分的热能强度，都要比各端部的热能强度低。

母玻璃基板50可以沿着激光光斑LS的纵轴方向相对移动，因此，母玻璃基板50，沿着划痕预定线SL被激光光斑LS一侧的端部上的高热能强度加热以后，被激光光斑LS中央部分的低热能强度加热，然后由高热能强度加热。而且，此后从激光光斑LS后侧端部开始，例如，在纵轴方向间隔L为2.5mm的划线上的冷却点CP上，从冷却喷嘴62喷射冷却液。

由此，激光光斑LS和冷却点CP之间产生温度梯度，并在相对于冷却点CP、且与激光光斑LS相反一侧的区域内产生大拉伸应力。而且，利用该拉伸应力，就会从母玻璃基板50的端部所形成的切入口TR沿着划痕预定线，在母玻璃基板50的厚度t方向上形成垂直裂纹。

母玻璃基板50被椭圆形的激光光斑LS加热。这种情况下，母玻璃基板50，通过位于激光光斑LS一侧端部的高热能强度，将热量从其表面沿着垂直方向向内部传递下去，通过激光光斑LS相对于母玻璃基板50相对移动，就可使被激光光斑LS前端加热的部分，被位于激光光斑LS中央部的低热能强度加热之后，再次被位于激光光斑LS后端部的高热能强度加热。

这样，母玻璃基板50的表面，被高热能强度加热之后，又被低热能强度加热，在此期间，其热量被充分传递至内部。而且，这时，可防止母玻璃基板50的表面持续被高热能强度加热，可防止母玻璃基板50的表面熔化。然后，若再次由高热能强度将母玻璃基板50加热，则一直到母玻璃基板50的内部都被充分加热，在母玻璃基板50的表面以及内部产生压缩应力。而且，在产生这样的压缩应力的区域附近的冷却点CP，由于喷射冷却液而产生拉伸应力。

若在由激光光斑LS来加热的区域产生压缩应力，在由冷却液冷却的冷却点CP产生拉伸应力，则由于在激光光斑LS和冷却点CP之间的热扩散区域上所产生的压缩应力，就会在相对于冷却点CP与激光光斑LS相反一侧的区域产生较大的拉伸应力。而且，利用该拉伸应力，就会从形成于母玻璃基板50端部的切入口TR，沿着划痕预定线产生暗裂纹。

若在母玻璃基板50上形成作为划线的暗裂纹，则将母玻璃基板50提供至下一分割工序，在母玻璃基板50上会被施加力，该力会在暗裂纹的两侧，产生能使暗裂纹扩开的弯矩。由此，母玻璃基板50就会顺着沿划痕预定线SL形成的暗裂纹被分割开。

在这样的划线装置中，母玻璃基板50的表面所形成的激光光斑LS会形成下述的热能强度分布状态，即，在纵轴方向的热能强度最大。这样，由于热能强度在纵轴各端部为最大，则位于各端部的热能强度的绝对值要相对变小。因此，若加快激光光斑LS和母玻璃基板50的相对移动速度，虽然冷却点CP附近的激光光斑LS的后端部，成为最大热能强度，但母玻璃基板50也可能无法被充分加热，且与冷却点CP之间也不会得到充分的应力梯度。

这种情况下，就必须减慢母玻璃基板50和激光光斑LS的相对移动速度，从而延长由激光光斑LS端部的加热时间，结果就可能不会高效的形成暗裂纹。

发明内容

本发明目的是为了解决上述问题，提供一种脆性材料基板的划线方法及划线装置，其可在母玻璃基板等的脆性材料基板上高效且切实地形成划线。

本发明的脆性材料基板的划线方法，其是沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线，连续照射激光束并使其移动，以形成比上述脆性材料基板的软化点温度低的第1激光光斑，且通过沿着划痕预定线、并跟随着该第1激光光斑将靠近该第1激光光斑的区域连续冷却，而形成沿着划痕预定线的垂直裂纹，其特征在于，沿着上述划痕预定线并跟随上述冷却区域而连续加热在上述冷却区域的移动方向的后方、靠近上述冷却区域的第2加热区域。

所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第1激光光斑的强度分布为，只在靠近上述冷却区域一侧的端部具有最大热能强度。

所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述冷却区域沿着上述划痕预定线而伸长。

所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2加热区域，为由激光束形成的第2激光光斑。

所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2激光光斑的强度分布，在靠近上述冷却区域的端部具有最大热能强度。

所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2加热区域，是将脆性材料基板进行退火处理。

所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，被上述第1激光光斑加热的区域的温度分布为，只在靠近上述冷却区域一侧的端部具有最高温度。

所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2加热区域的温度分布为，只在靠近上述冷却区域一侧的端部具有最高温度。

本发明的脆性材料基板的划线装置，其具有：第1激光束照射机构，其连续照射激光束以形成比脆性材料基板的软化点温度低的第1激光光斑；冷却机构，其跟随上述第1激光光斑并沿着划痕预定线连续冷却靠近第1激光光斑的冷却区域；以及，移动机构，其使上述第1激光束照射机构与上述冷却机构沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线在该脆性材料基板上相对移动；并且，沿着该脆性材料基板的划痕预定线形成裂纹，其特征在于，具有：第2激光束照射机构，其连续照射激光束以在上述冷却区域的移动方向后方的靠近上述冷却区域的区域形成比上述脆性材料基板的软化点温度低的第2激光光斑。

所述的脆性材料基板的划线装置，其特征在于，上述第1激光光斑和上述第2激光光斑的强度分布为，只在靠近上述冷却区域的各自的端部分别具有最大热能强度。

本发明的脆性材料基板的划线方法是，沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线，连续照射激光束并使其移动，以便形成具有比上述脆性材料基板软化点低的温度的激光光斑，且通过沿着划痕预定线、并追随着该激光光斑使该激光光斑附近的区域连续冷却，而形成沿着划痕预定线的裂纹，其特征在于，上述激光光斑，只在靠近被冷却的区域一侧的端部具有最大热能强度。

其特征还在于，上述冷却区域沿着上述划痕预定线而伸长。

其特征还在于，相对于上述冷却区域、与上述激光光斑相反一侧的、靠近上述冷却区域的区域，是作为沿着上述划痕预定线、且追随着上述冷却区域而被连续加热的第2加热区域而增加的。

其特征还在于，上述第2加热区域，通过由激光束形成的激光光斑而被加热。

其特征还在于，上述第2加热区域的激光光斑，在靠近被冷却的区域的端部具有最大热能强度。

其特征还在于，上述第2加热区域的激光光斑，是将该脆性材料基板进行退火处理。

本发明的脆性材料基板的划线方法是，沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线，连续照射激光束并使其移动，以便形成具有比上述脆性材料基板软化点低的温度的激光光斑，通过跟随该激光光斑、并沿着划痕预定线接近该激光光斑的区域连续冷却，而形成沿着划痕预定线的裂纹，其特征在于，被上述激光光斑加热的脆性材料基板的温度分布为，只在靠近冷却区域一侧的端部具有最高温度。

其特征还在于，上述冷却区域沿着上述划痕预定线而伸长。

其特征还在于，相对于上述冷却区域、与上述激光光斑相反一侧的、靠近上述冷却区域的区域，是作为沿着上述划痕预定线并跟随上述冷却区域被连续加热的第2加热区域而添加的。

其特征还在于，上述第2加热区域，在靠近被冷却的区域的端部具有最高温度。

其特征还在于，上述第2加热区域的激光光斑，在靠近被冷却的区域的端部具有最大热能强度。

本发明的脆性材料的划线装置，其可沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线形成裂纹，其特征在于，具有：连续照射激光束的机构，以便形成具有比上述脆性材料基板软化点低的温度的激光光斑；以及冷却机构，其可使被上述激光光斑所加热的区域附近的区域，沿着划痕预定线被连续冷却，上述激光光斑只在靠近被冷却的区域的端部具有最大热能强度。

本发明的脆性材料的划线装置，其可沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线而形成裂纹，其特征在于，具有：连续照射激光束的机构，以便形成具有比上述脆性材料基板软化点低的温度的第1激光光斑和第2激光光斑；以及冷却机构，其可沿着划痕预定线，连续冷却被上述第1激光光斑加热的区域附近的区域，上述第1激光光斑和第2激光光斑只在靠近被冷却的区域的端部具有最大热能强度。

附图说明

图1(a)是表示本发明划线方法实施状态的平面示意图，图1(b)表示的是使用该方法的各激光光斑的热能强度分布。

图2是表示本发明划线装置实施方式的一实例的主视图。

图3是表示用于本发明划线装置的激光振荡装置及光学系统的一实例的简要结构图。

图4是用于说明使用激光束的划线装置动作的示意图。

图5是表示被激光划线装置划线的母玻璃基板上的暗裂纹的形成状态的立体示意图。

图6是表示被激光划线装置划线的母玻璃基板上的物理变化状态的平面示意图。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施方式。

图1(a)是表示本发明划线方法实施状态的母玻璃基板表面的平面示意图。该划线方法的实施目的为，例如，形成构成液晶显示板等的FPD的多个玻璃基板而分割大面积的母玻璃基板时，在分割母玻璃基板前，在母玻璃基板上形成作为划线的暗裂纹。

如图1(a)所示，在母玻璃基板的表面，沿着划痕预定线SL通过激光束的照射，而形成第1激光光斑LS1。而且，在位于母玻璃基板表面的划痕预定线SL的延长线的母玻璃基板的端部，形成有沿着上述划痕预定线的切入口。

第1激光光斑LS1是例如长径为30.0mm，短径为1.0mm的椭圆形，且形成为使其长径沿着划痕预定线SL的状态，并相对于母玻璃基板的表面，在箭头A所示的方向作相对运动。

这种情况下，沿着在母玻璃基板表面所形成的第1激光光斑LS1的长轴方向的热能强度分布为，如图1(b)所示，虽然从相对于母玻璃基板的前进方向的前端部到后端部缓慢的增加，但该强度能级(level)较小，在前进方向的后端部，其强度能级迅速增加，只在其后端部才具有最大热能强度。椭圆形的第1激光光斑LS1沿着位于母玻璃基板表面的划痕预定线SL移动，并将划痕预定线SL顺次加热。

第1激光光斑LS1的温度比可使母玻璃基板熔化的温度低，并且在相对母玻璃基板高速运动的同时，加热母玻璃基板。由此，被激光光斑LS1照射的母玻璃基板的表面在不被熔化的状态下被加热。

在母玻璃基板的表面形成有长方形的冷却点CA，其在第1激光光斑LS1的前进方向的后方，并与第1激光光斑LS1相接近，且沿着划痕预定线SL延伸。冷却点CA是通过将冷却液、He气、N₂气、CO₂气体等的冷却介质，从冷却喷嘴喷射到母玻璃基板的表面而形成的，并且在相对于母玻璃基板的与第1激光光斑LS1的相同方向上，以同样的速度，沿着母玻璃基板表面的划痕预定线移动。

在母玻璃基板的表面，形成有椭圆形的第2激光光斑LS2，其位于冷却点CA前进方向的后方，并靠近冷却点CA，且沿着划痕预定线延伸。第2激光光斑LS2例如与第1激光光斑LS1相同，是长径为30.0mm，短径为1.0mm的椭圆形，且形成为使其长径沿着划痕预定线SL的状态，并相对于母玻璃基板的表面，在与第1激光光斑LS1和冷却点CA相同的方向上，以相同速度作移动。

这时，沿着在母玻璃基板的表面所形成的第2激光光斑LS2的纵轴方向的热能强度分布，如图1(b)所示，与第1激光光斑LS1的热能强度分布对称，只在相对于母玻璃基板的前进方向的前端部，具有最大热能强度，从具有最大热能强度能级的部分起到后端部，以较小的热能强度能级缓慢地减小。

第2激光光斑LS2的温度也比可使母玻璃基板熔化的温度低，并且在相对母玻璃基板高速运动的同时，加热母玻璃基板。

在母玻璃基板的表面被第1激光光斑LS1沿着划痕预定线SL顺次加热以后，再将该加热部分由冷却点CA顺次冷却，然后再将该冷却部分由第2激光光斑LS2顺次加热。

这时，第1激光光斑LS1只在相对于母玻璃基板表面的前进方向的后端部，具有最大热能强度，在母玻璃基板的表面被缓慢加热以后，于该后端部被强烈加热。而且，将被第1激光光斑LS1的后端部强烈加热的部分，由冷却点CA进行冷却。

这样，通过第1激光光斑LS1后端部所具有的最大热能强度加热，而产生压缩应力，若再由冷却点CA进行冷却，则会产生拉伸应力。这时，第1激光光斑LS1后端部的热能强度的绝对值较大，会产生较大的压缩应力，因此，与在冷却点CP所产生的拉伸应力之间的应力梯度也会增大。

这样，通过使第1激光光斑LS1的后端部所具有的热能强度绝对值增大，就可以缩短划痕预定线SL的加热时间，由此，可以提高第1激光光斑LS1和母玻璃基板的相对移动速度。结果，可以缩短第1激光光斑LS1和冷却点CA之间的距离，由此还可以增大第1激光光斑LS1和冷却点CP之间的应力梯度。

由此，通过在第1激光光斑LS1和冷却点CA之间产生较大的应力梯度，就可以在母玻璃基板上，沿着划痕预定线SL确实形成垂直方向的暗裂纹。而且，由于提高了第1激光光斑LS1和母玻璃基板的相对移动速度，就可以高效的形成暗裂纹。

这样，若是沿着划痕预定线SL形成垂直裂纹，则形成有暗裂纹的区域被第2激光光斑LS2再次加热。由此，在由于冷却点CA的冷却而产生拉伸应力的区域、和由于第2激光光斑LS2的加热而产生压缩应力的区域之间，产生应力梯度，由于该应力梯度，使得形成在母玻璃基板上的垂直裂纹沿着垂直方向进一步加深。

这种情况下，由于冷却点CA沿着划痕预定线SL被较长的形成，因此被第1激光光斑LS1加热的区域可以被充分冷却。在被冷却点CA冷却的区域后方所形成的第2激光光斑LS2，只在靠近冷却点CA的前端部具有最大热能强度，因此，该前端部的热能强度的绝对值增大，与冷却点CA之间就会产生较大的应力梯度。因此，沿着划痕预定线SL所形成的垂直裂纹，向母玻璃基板的背面更进一步的加深。

而且，第2激光光斑LS2只在前端部具有最大热能强度，其后，就会被较小的热能强度所加热。因此，形成有垂直裂纹的周边区域的组织由于被进行了退火而产生变化，因此可以减缓残留在母玻璃基板上的应力。

图2是表示本发明脆性基板材料的划线装置实施方式的结构示意图。本发明的划线装置用于，例如，将大尺寸的母玻璃基板分割成用于FPD的多个玻璃基板的划线。如图2所示，该划线装置具有滑动台12，其可在水平的架台11上沿预定的水平方向(Y方向)进行往复运动。

滑动台12被支撑于，在架台11上面沿Y方向平行设置的一对导轨14、15上，且可在水平状态下沿各导轨14、15滑动。两导轨14、15的中间部上设有与各导轨14、15平行的滚珠丝杠13，并可在电动机(图未示)的带动下旋转。滚珠丝杠13可正转或逆转，且在该滚珠丝杠13上以螺合的状态安装有滚珠螺母16。滚珠螺母16以不能旋转的状态被固定在滑动台12上而与其成为一体，其可通过滚珠丝杠13的正转和逆转，沿滚珠丝杠13向两个方向移动。由此，与滚珠螺母16固定成一体的滑动台12可沿着各导轨14、15在Y方向上滑动。

在滑动台12上水平设置有台座19。台座19被支撑在平行设置于滑动台12上的一对导轨21上，且可进行滑动。各导轨21被设置成沿着X方向，该X方向与作为滑动台12的滑动方向的Y方向相垂直。而且，各导轨21之间的中央部设置有与各导轨21相平行的滚珠丝杠22，该滚珠丝杠22可通过电动机23的带动正转及逆转。

在滚珠丝杠22上以螺和状态安装有滚珠螺母24。滚珠螺母24被安装在台座19上而与之成为一体，且不能旋转，通过滚珠丝杠22的正转及逆转，可沿滚珠丝杠22向两个方向移动。因此，台座19可沿着各导轨21在X方向上滑动。

在台座19上，设有旋转机构25，在该旋转机构25上，水平设有旋转台26，该旋转台26用来载置作为切割对象的母玻璃基板50。旋转机构25可以使旋转台26围绕沿垂直方向的中心轴旋转，并可使其相对于标准位置呈任意旋转角度θ那样地旋转。在旋转台26上，母玻璃基板50通过例如吸盘被固定。

在旋转台26的上方，设置有支撑台31，其与该旋转台26保持有适当间隔。该支撑台31被水平支撑在被设置成垂直状态的第1光学支架33的下端部。第1光学支架33的上端部被安装在设于架台11上的安装台32的下面。在安装台32上，设有可振荡发出第1激光束的第1激光振荡装置34，由第1激光振荡装置34所振荡发出的激光束照射在固定于第1光学支架33内的光学系统上。

第1激光振荡装置34所发出的激光束的热能强度呈正态分布，通过在第1光学支架33内所设置的光学系统，形成椭圆形的第1激光光斑LS1，其具有如图1(b)所示那样预定的热能强度分布，并且其纵轴方向，在与装载于旋转台26上的母玻璃基板50的X方向相平行的状态下，被照射。

而且，在安装台32上，设有与第1激光振荡装置34相邻，且可振荡发出第2激光束的第2激光振荡装置41，且由该第2激光振荡装置41所振荡发出的激光束，被照射在第2光学支架42内的光学系统上，该第2光学支架42被设置于支撑台31，且与第1光学支架33相邻。由第2激光振荡装置41所发出的激光束的热能强度成正态分布，通过设置在第2光学支架42内的光学系统，形成有椭圆形的第2激光光斑LS2，其具有图1(b)所示那样预定的热能强度分布，其纵轴方向在下述状态下被照射，即，在沿着装载于旋转台26上的母玻璃基板50的X方向，且与第1激光光斑LS1间隔有适当的距离的状态下。

在支撑台31上的第1光学支架33与第2光学支架42之间，设有冷却喷嘴37，其与装载在旋转台26上的母玻璃基板50相面对。该冷却喷嘴37可在由第1光学支架33射出的第1激光光斑LS1、和由第2光学支架42射出的第2激光光斑LS2之间，喷射冷却液，并使其沿纵轴方向呈长方形。

此外，作为冷却喷嘴37，也可以在能够如上述那样形成长方形地喷射冷却液的结构的基础上，在X方向并排设置多个可小范围喷射冷却液的冷却喷嘴。

而且，在支撑台31上，相对于从第1光学支架33射出的第1激光光斑LS1的、在冷却喷嘴37的另一侧，设置有轮刀式切割器(ホイ一ルカツタ)35，且其与旋转台26上所装载的母玻璃基板50相面对。轮刀式切割器35，被沿着由第1光学支架33射出的第1激光光斑LS1的纵轴方向而设置，且在旋转台26上所装载的母玻璃基板50的侧边缘部，形成沿着划痕预定线的方向的切入口。

而且，通过控制部来进行滑动台12及台座19的定位、旋转机构25的控制、第1激光振荡装置34和第2激光振荡装置41等的控制。

图3是表示设于第1光学支架33内的光学系统的简要结构图。由第1激光振荡装置34所振荡发出的第1激光束，通过第1光学支架33内所设置的反射镜33a进行全反射，照射到衍射光栅透镜33b上。衍射光栅透镜33b在下述状态下设定其光栅距及光栅宽度，即，在所照射的激光束的热能强度分布为图1(b)所示的第1激光光斑LS1的热能强度分布的状态下，也就是说，该强度分布是沿纵轴方向逐渐变化，在一侧的端部具有最大值。

而且，在第2光学支架42内，也具有：反射镜，其可将由第2激光振荡装置41所发出的第2激光束进行全反射；以及衍射光栅透镜，其可将通过反射镜而被反射的光进行照射，通过衍射光栅透镜，可以在下述状态下设定光栅距及光栅宽度，即，在所照射的激光束的热能强度分布为图1(b)所示的第2激光光斑LS2的热能强度分布的状态下，也就是说，该强度分布是沿纵轴方向逐渐变化，在一侧的端部具有最大值。

通过这样的划线装置在母玻璃基板50的表面形成暗裂纹时，首先需要在控制部输入母玻璃基板50的尺寸、划痕预定线的位置等信息。

而且，母玻璃基板50被装载在旋转台26上，并通过吸引装置被固定。在这种状态时，通过CCD摄像机38、39，对设于母玻璃基板50的对准标记(アライメントマ一ク)进行摄像。被拍摄的对准标记由显示器28、29进行显示，并在图像处理装置中处理对准标记的位置信息。

若将旋转台26相对于支撑台31进行定位，则旋转台26沿着X方向被滑动，母玻璃基板50的侧边缘部上的划痕预定线与轮刀式切割器35相面对。然后，使轮刀式切割器35下降，沿着母玻璃基板50的划痕预定线的端部形成切入口。

然后，在将旋转台26沿着划痕预定线在X方向滑动的同时，从第1激光振荡装置34以及第2激光振荡装置41分别发射第1激光束和第2激光束，而且将冷却液和压缩空气一起从冷却喷嘴37进行喷射，形成其长边沿着划痕预定线的长方形冷却点CA。

通过从第1激光振荡装置34发出的激光束，沿着母玻璃基板50的扫描方向，在母玻璃基板50上，形成其长径沿着X周方向的椭圆形第1激光光斑LS1。而且，在该激光光斑LS1的后方，形成沿着划痕预定线喷射冷却液的冷却点CA。此外，通过由第2激光振荡装置41发射的激光束，在母玻璃基板50上的冷却点CA的后方，形成有其长径沿X轴方向的椭圆形第2激光光斑LS2。

这种情况下，母玻璃基板50表面所形成的第1激光光斑LS1，只在靠近被喷射冷却液的冷却点CA的后端部具有最大热能强度，因此，在其后端部，母玻璃基板50可以被充分加热。而且，如上所述，由于该激光光斑LS1的端部的加热、与冷却点CA的冷却所形成的应力梯度，在母玻璃基板50上形成暗裂纹。而且，第2激光光斑LS2，也只在靠近被喷射冷却液的冷却点CA的前端部具有最大热能强度，因此，在其前端部，母玻璃基板50可以被充分加热，从而可以使已经形成的暗裂纹向母玻璃基板50的背面进一步加深。

将暗裂纹形成在母玻璃基板50上后，把该母玻璃基板50提供至下一分割工序，则通过在暗裂纹宽度方向的弯矩作用对母玻璃基板施加力。因此，母玻璃基板50从设于其端部的切入口，沿着暗裂纹被分割。

虽然在上述说明中说明的是，第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的热能强度分布如图1所示的实例，也可以使被第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2加热的脆性材料基板的温度分布，与图1的第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的热能强度分布相同。

而且，将第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的热能强度分布为图1所示的状态，最好使被第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2加热的加热区域的温度分布，与第1激光光斑LS1和第2激光光斑LS2的热能强度分布相同。

在上述实施方式中，虽然说明的是使用作为脆性材料基板一例的液晶显示板的母玻璃基板，但在粘合玻璃基板、单层玻璃基板、半导体晶片、陶瓷等的划线加工中可产生同样效果。

产业上的实用性

本发明的脆性材料基板的划线方法及装置，如上所述，使在母玻璃基板等的脆性材料基板表面所形成的激光光斑，只在靠近冷却点的端部具有最大热能强度，因此可在与冷却点之间形成较大应力梯度，由此可充分且高效地形成暗裂纹。

Claims (10)

1.脆性材料基板的划线方法，其是沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线，连续照射激光束并使其移动，以形成比上述脆性材料基板的软化点温度低的第1激光光斑，且通过沿着划痕预定线、并跟随着该第1激光光斑将靠近该第1激光光斑的区域连续冷却，而形成沿着划痕预定线的垂直裂纹，其特征在于，沿着上述划痕预定线并跟随上述冷却区域而连续加热在上述冷却区域的移动方向的后方、靠近上述冷却区域的第2加热区域。

2.如权利要求1所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第1激光光斑的强度分布为，只在靠近上述冷却区域一侧的端部具有最大热能强度。

3.如权利要求1所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述冷却区域沿着上述划痕预定线而伸长。

4.如权利要求1所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2加热区域，为由激光束形成的第2激光光斑。

5.如权利要求4所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2激光光斑的强度分布，在靠近上述冷却区域的端部具有最大热能强度。

6.如权利要求1所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2加热区域，是将脆性材料基板进行退火处理。

7.如权利要求1所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，被上述第1激光光斑加热的区域的温度分布为，只在靠近上述冷却区域一侧的端部具有最高温度。

8.如权利要求1所述的脆性材料基板的划线方法，其特征在于，上述第2加热区域的温度分布为，只在靠近上述冷却区域一侧的端部具有最高温度。

9.脆性材料基板的划线装置，其具有：第1激光束照射机构，其连续照射激光束以形成比脆性材料基板的软化点温度低的第1激光光斑；冷却机构，其跟随上述第1激光光斑并沿着划痕预定线连续冷却靠近第1激光光斑的冷却区域；以及，移动机构，其使上述第1激光束照射机构与上述冷却机构沿着位于脆性材料基板表面的划痕预定线在该脆性材料基板上相对移动；并且，沿着该脆性材料基板的划痕预定线形成裂纹，其特征在于，具有：第2激光束照射机构，其连续照射激光束以在上述冷却区域的移动方向后方的靠近上述冷却区域的区域形成比上述脆性材料基板的软化点温度低的第2激光光斑。

10.如权利要求9所述的脆性材料基板的划线装置，其特征在于，上述第1激光光斑和上述第2激光光斑的强度分布为，只在靠近上述冷却区域的各自的端部分别具有最大热能强度。

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