JP2008246808A

JP2008246808A - 高脆性非金属材料製の被加工物の加工方法及びその装置

Info

Publication number: JP2008246808A
Application number: JP2007090043A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Omori; 賢一大森; Toshifumi Yoneuchi; 敏文米内; Hiroshi Fujimura; 浩藤村; Katsuhiro Ozawa; 勝洋小澤; Yasuhito Mochizuki; 保仁望月
Original assignee: Japan Steel Works Ltd; Joyo Engineering Co Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd; Joyo Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】貼り合わされた被加工物をレーザを用いて分断するとき、１枚目のスクライブ、反転、１枚目の割断、２枚目のスクライブ、反転、２枚目の割断といつた複雑な工程が必要になる。
【解決手段】貼り合わされた被加工物１において、第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂに対し、加熱エネルギーを加熱領域３に照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第１の工程と、加熱領域３の後方に位置する冷却領域４ａに冷熱エネルギーを照射して、スクライブ線を形成する第２の工程と、冷却領域４ａの後方に位置する再加熱領域５ａに加熱エネルギーを照射する第３の工程とを順次に与えると共に、第２の被加工物１Ｂに生成するスクライブ亀裂５ｂＢの深さよりも第１の被加工物１Ａに生成するスクライブ亀裂５ｂＡの深さを浅くし、反転させた被加工物１の第２の被加工物１Ｂ側から機械力を加えて被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂを割断し、複数枚の部材を得る。
【選択図】図５

Description

本発明は、高脆性非金属材料製の被加工物の加工方法及びその装置に関し、特に、熱応力を利用した非金属材料製の被加工物の加工方法及びその装置であつて、レーザー光を被加工物表面に集光照射して形成されるスクライブを利用する加工方法及びその装置に関するものである。

この種の従来の装置として、特許文献１で提案されているものが知られている。

図９に示すものは特許文献１（特表平８−５０９９４７号公報）により提案されているものであり、高脆性非金属材料製の被加工物１２１の加工予定線において表面から内部に至る亀裂を形成して分断するに当たり、加工予定線上にレーザー光等の加熱帯域になる加熱ビーム１２２を移動させながら照射し、その後、加熱ビーム１２２によつて照射された加熱領域に対し、加熱ビーム１２２の後方に位置する冷却ノズルから噴射させた冷却媒体によつて冷却させて冷却帯域１２３を形成し、Ｖ＝ｋ×ａ（ｂ＋ｌ）／δ１よつて規定される速度で割断させるものである。

これにより、冷却条件及び割断速度に関係する加熱ビーム１２２のパラメータの選択によつて与えられた特性の被加工物１２１に必要な深さの盲亀裂１２４（以下、「ブラインドクラック」という。）（スクライビング）を形成させることができる。また、この加工法にあつては、被加工物１２１の表面近傍のみに加熱及び冷熱を与えることで実施可能なので、割断速度の高速化が実現できるとしている。

ここで、Ｖ：ビームスポット及び被加工物１２１の相対的な移動速度
ｋ：被加工物１２１の材料の熱物理特性及びビームの出力密度
ａ：被加工物１２１の材料の表面上の加熱ビームスポットの横方向長さ
ｂ：被加工物１２１の材料の表面上の加熱ビームスポットの縦方向長さ
ｌ：加熱ビームスポットの後端縁から冷却帯域１３３の前端縁までの距離（以下、「加熱・冷却間距離」という。）
δ１：ブラインドクラックの深さ
特表平８−５０９９４７号公報

特許文献１記載の発明は、ブラインドクラック１２４の深さを任意かつ正確に変えることが困難である。本発明者等は、例えば同一被加工物１２１の加工途中でブラインドクラック１２４の深さを変える場合、移動速度Ｖ、加熱ビーム１２２（加熱帯域）の縦・横方向長さａ，ｂ、加熱・冷却間距離ｌ、或いはビームの出力密度ｋの何れか一つ又は複数のパラメータを変更・制御する必要があることを知得した。この中では移動速度Ｖの変更が最も簡便であると思われるが、これによつて被加工物１２１の表面が受ける加熱熱量及び冷却熱量が変動してしまう。従つて、過熱により被加工物１２１の表面が溶融したり、逆に熱量不足によつて十分な熱応力が発生しなくなる現象や、加熱・冷却間距離ｌが適正値から外れる等の現象が生じ、ブラインドクラック１２４自体が形成されなくなる。結果的に、同一被加工物１２１の加工中に、ブラインドクラック１２４深さを任意に変更することは困難である。

加えて、ブラインドクラックを被加工物の全厚さに入れることが困難である。従つて、当然であるが、全厚さに渡つてブラインドクラック深さを任意に制御することが困難である等の問題がある。また、ブラインドクラック１２４の深さが浅いため、その後に完全に割断するためにはブレイク工程が必要となり、２枚が貼り合わされた高脆性非金属材料製の被加工物の上方からの作業による割断の場合、１枚目の被加工物の上方からのブラインドクラック１２４（スクライブ亀裂）の生成、被加工物の反転、上方からのブレイク力の付与による１枚目の被加工物の割断、２枚目の被加工物の上方からのブラインドクラック１２４（スクライブ亀裂）の生成、被加工物の反転、上方からのブレイク力の付与による２枚目の被加工物の割断といつた複雑な工程が必要になる。更に、割断のために大きなブレイク力が必要となり、割断面に微小なカレットが発生し易い。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、ガラス、セラミック或いは半導体材料等の高脆性非金属材料からなる貼り合わせガラスなどの組合せ体からなる被加工物に複数の加熱エネルギーと冷熱エネルギーとを組み合わせて照射し、被加工物の欠損を生じさせずに該材料中に発生する熱応力によつてスクライブ亀裂を所望する方向に進展させ、かつ、スクライブ亀裂を所定の深さに形成できるフレキシブルで実用的な非金属材料の加工方法及びその装置を提供することを目的としている。その構成は、次の通りである。

請求項１記載の発明は、高脆性非金属材料製の第１の被加工物１Ａと高脆性非金属材料製の第２の被加工物１Ｂとがシール剤１Ｃを介在して貼り合わされて被加工物１を構成し、該被加工物１の可及的にシール剤１Ｃが存在しない個所をスクライブ亀裂５ｂに沿つて割断する高脆性非金属材料製の被加工物の加工方法において、
第１の被加工物１Ａに対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域３に照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域３の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域４ａに冷熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域４ａの相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域５ａに強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第１の被加工物１Ａにスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂５ｂＡを形成し、次いで、被加工物１を反転させ、
第２の被加工物１Ｂに対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域３に照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域３の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域４ａに冷熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域４ａの相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域５ａに強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第２の被加工物１Ｂにスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂５ｂＢを形成し、
スクライブ亀裂５ｂを所定の深さに形成するために、加熱エネルギーの量を再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量Ｐとして増減調節し、
第２の被加工物１Ｂに生成するスクライブ亀裂５ｂＢの深さよりも第１の被加工物１Ａに生成するスクライブ亀裂５ｂＡの深さを浅くし、上記反転させた被加工物１の第２の被加工物１Ｂ側から機械的作用力を加えて被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂを割断し、複数枚の部材を得ることを特徴とする高脆性非金属材料製の被加工物の加工方法である。
請求項２記載の発明は、高脆性非金属材料製の第１の被加工物１Ａと高脆性非金属材料製の第２の被加工物１Ｂとがシール剤１Ｃを介在して貼り合わされて被加工物１を構成し、該被加工物１の可及的にシール剤１Ｃが存在しない個所をスクライブ亀裂５ｂに沿つて割断する高脆性非金属材料製の被加工物の加工装置において、
第１の被加工物１Ａに対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域３に照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域３の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域４ａに冷熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域４ａの相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域５ａに強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第１の被加工物１Ａにスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂５ｂＡを形成し、次いで、被加工物１を反転させ、第２の被加工物１Ｂに対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域３に照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域３の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域４ａに冷熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域４ａの相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域５ａに強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線２ｂに沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第２の被加工物１Ｂにスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂５ｂＢを形成し、
スクライブ亀裂５ｂを所定の深さに形成するために、加熱エネルギーの量を再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量Ｐとして増減調節し、
第２の被加工物１Ｂに生成するスクライブ亀裂５ｂＢの深さよりも第１の被加工物１Ａに生成するスクライブ亀裂５ｂＡの深さを浅くし、上記反転させた被加工物１の第２の被加工物１Ｂ側から機械的作用力を加えて被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂを割断し、複数枚の部材を得ることを特徴とする高脆性非金属材料製の被加工物の加工装置である。
請求項３記載の発明は、前記第１の被加工物１Ａに第３の工程でスクライブ亀裂５ｂＡを所定の深さに形成し、かつ、第２の被加工物１Ｂに第３の工程でスクライブ亀裂５ｂＢを所定の深さに形成するために、
δ：スクライブ亀裂５ｂの所定深さ、
δ₀：第２の工程の終了後におけるスクライブ線の深さ、
Ｐ：第３の工程の再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量、
Ａ：被加工物１の形状特性及び熱特性に依存した比例係数、
ｍ：ｍ≧１の実数係数として、
スクライブ亀裂５ｂの深さ特性式δ＝δ₀＋Ａ・Ｐ^m
を満足するように各第３の工程の再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量Ｐを調整することを特徴とする請求項２の高脆性非金属材料製の被加工物の加工装置である。

独立請求項１，２記載の発明によれば、被加工物を相対移動させながら、一連の工程つまり第１の工程から第３の工程を被加工物の第１，第２の被加工物のそれぞれに順次一体的に作用させるので、第１の工程及び第２の工程の適用によつて加工予定線に沿つて形成した亀裂状のスクライブ線を第３の工程の適用によつて所望する任意の深さに制御しながら、より深いスクライブ面を有するスクライブ亀裂に比較的高速度で進展させる効果が第１，第２の被加工物の両者で得られる。また、スクライブ亀裂を所定の深さに形成するために行う加熱エネルギーの量の調整が、レーザー光による再加熱領域の単位面積当たりの加熱エネルギー量を増減調節し、レーザー発振装置から出射されるレーザー光（再加熱ビーム）のパワーを調整して行われる場合、基本的にビームプロファイルは変わらず全体的なパワーのみが変化することになる。これにより、再加熱領域と冷却領域の相対位置に変化がなく、亀裂状のスクライブ線に作用する引張応力つまり亀裂を開口させる力をレーザー光のパワーのみに依存して変えることが可能となる。従つて、亀裂を開口させる力をレーザー光（再加熱ビーム）のパワーに応じて連続的にコントロールできることになり、第１，第２の被加工物の両者でスクライブ亀裂を所望する所定深さに形成させることが容易になる。

加えて、第１，第２の被加工物の両者で制御された再加熱領域によつてスクライブ亀裂を所望の深さに入れることができるように構成したので、２枚貼り合わされた被加工物の内、１枚目のスクライブ亀裂を比較的浅く、２枚目のスクライブ亀裂を深くすることによつて、従来の装置では必要であつた２回のブレイク工程の内の１回を省略して、第１，第２の被加工物の両者にスクライブ亀裂を所望の深さに入れた後、１枚目となる第１の被加工物に対するブレイク工程の作用で第２の被加工物を含む被加工物の全体を完全に割断することができる。その結果、工程の短縮化、装置設置スペースの縮小化が得られる効果がある。

また、被加工物を蒸散させてスクライビングするのではなく、熱応力によつて安定的に切り開いて行くので、材料欠損による割断環境の悪化（微粉末の飛散等）や割断面強度・断面品位の低下を防ぐことができる。特に、スクライブ亀裂を適正な深さに入れることにより、割断面に微小なカレットが発生することを抑制できる。更に、被加工物の端部を加工する場合、従来の技術では加工予定線に対して実際の加工線が逸脱し湾曲し易いが、本発明によればスクライブ深さを任意に制御することができるので、加工予定線に沿つた加工線の軌道を加工途中でも修正できる効果を奏する。

請求項３記載の発明によれば、被加工物を相対移動させながら、一連の工程つまり第１の工程から第３の工程を被加工物に順次一体的に作用させると共に、第３の工程の加熱エネルギーの量をスクライブ亀裂の深さ特性式に従つて増減調整するので、第１の工程及び第２の工程の適用によつて加工予定線に沿つて形成した亀裂状のスクライブ線を第３の工程の適用によつて所望する任意の深さに制御しながら、より深いスクライブ面を有するスクライブ亀裂に比較的高速度で進展させる効果が得られる。特に、第１の工程の加熱領域に付与する加熱エネルギーの量を同一面積かつ同一量に維持しながら、同一面積に維持した後部の再加熱領域の加熱エネルギーの量をスクライブ亀裂の深さ特性式に従つて増減調整することにより、亀裂状のスクライブ線を任意の深さのスクライブ亀裂に高精度に進展させることが可能になる。

以下、この発明の一実施の形態について図１〜図８を参照して説明する。
図中において符号１は切込み生成つまりスクライビングの加工対象となる脆性材料製の基板状の被加工物であり、ガラスにて代表される非金属材料によつて製作されて貼り合わせガラスのように組合せ体を構成している。すなわち、図８に示すように、高脆性非金属材料製の第１の被加工物１Ａと高脆性非金属材料製の第２の被加工物１Ｂとが軟質のシール剤１Ｃを介在して貼り合わされて組合せ体を構成し、該被加工物１の間の空間部１Ｄつまり可及的にシール剤１Ｃが存在しない個所を後記するスクライブ亀裂（５ｂＡ，５ｂＢ）に沿つて割断する。通常、被加工物１（脆性非金属材料製の被加工物）は、透明体である。なお、シール剤１Ｃは、通常、矩形状をなす被加工物１の外縁部に矩形状をなすようにも形成されているから、その場合には被加工物１の外縁部に存在する一部のシール剤１Ｃの個所を割断することになる。但し、シール剤１Ｃの厚さは誇張して示してある。

被加工物１の割断までの工程の概略は、図７に示す通りであり、複数の被加工物１を収容するストッカー５０から１枚の被加工物１を取り出し、第１のスクライブ装置５１Ａのステージに搬送すると共に、第１のスクライブ装置５１Ａでのスクライブ処理が終了した被加工物１を第１のスクライブ装置５１Ａのステージから取り出し、反転機５３に移送する第１のロボット５２と、反転機５３で表裏を反転させた被加工物１を取り出し、第２のスクライブ装置５１Ｂに搬送すると共に、第２のスクライブ装置５１Ｂでのスクライブ処理が終了した被加工物１を第２のスクライブ装置５１Ｂのステージから取り出し、搬送機５５に移送する第２のロボット５４と、搬送機５５から被加工物１を取り出し、ブレイク装置５７に搬送すると共に、ブレイク装置５７での割断処理が終了した被加工物１を次工程に送る第３のロボット５６とを有する。第１，第２のスクライブ装置５１Ａ，５１Ｂを共用すれば、第２のスクライブ装置５１Ｂ及び第２のロボット５４を省略することができるので、以下においては、第１，第２のスクライブ装置５１Ａ，５１Ｂをスクライブ装置５１として共用するものとして主に説明する。

被加工物１は、図２に示すようにスクライブ装置５１のステージ６上に交換可能に載置され、第１の被加工物１Ａ及び第２の被加工物１Ｂのそれぞれの対応位置に直線状に設定される加工予定線２ｂに沿つて切断するために、図１，図３に示すように第１の工程として形成する加熱領域３、第２の工程として形成する冷却領域４ａ及び第３の工程として形成する再加熱領域５ａの各中心が加工予定線２ｂ上に間隔を置いて順次に設定され、必要に応じ、被加工物１の第１の被加工物１Ａ及び第２の被加工物１Ｂの被加工面の少なくともスクライビング開始端部に微小亀裂２ａを施す微小亀裂形成工程を第１の被加工物１Ａ及び第２の被加工物１Ｂのそれぞれに行う。加熱領域３と再加熱領域５ａとは間隔を置いて生成され、また、加熱領域３及び再加熱領域５ａは、被加工物１の脆性非金属材料の軟化点より低い温度で加熱する。第１の工程ないし第３の工程及び微小亀裂２ａを施す微小亀裂形成工程は、第１の被加工物１Ａ及び第２の被加工物１Ｂに対し、個別に実施するため、第１の被加工物１Ａに第３の工程を施した後、反転機５３によつて被加工物１の表裏を反転させて、第２の被加工物１Ｂに第１の工程ないし第３の工程を施す。

ステージ６を有するスクライブ装置５１には、微小亀裂２ａを施すための亀裂生成手段４０、加熱領域３を生成するための加熱手段の要部となる第１のレーザー発振装置１０、その後に冷却領域を生成するための冷却手段３０及び更にその後に加熱領域を再度生成するための再加熱手段の要部となる専用の第２のレーザー発振装置２０が一体的に装備される。すなわち、亀裂生成手段４０、第１のレーザー発振装置１０、冷却手段３０及び第２のレーザー発振装置２０が加工系用ステージ（図示せず）に設定され、この加工系用ステージ又は基板戴置用のステージ６の少なくとも一方は駆動装置（図示せず）を備え、それによつて被加工物１及びステージ６と加工系（つまり加熱領域３、冷却領域４ａ及び再加熱領域５ａ）が加工予定線２ｂに沿つて矢印Ａ１方向に連続的相対移動をする。なお、ステージ６は、回転機能を有し、スクライブ亀裂（５ｂＡ，５ｂＢ）を直交させて生成できるものが望ましいが、回転機能は、第１のロボット５２に付与することもできる。

この加工系（加熱領域３、冷却領域４ａ及び再加熱領域５ａ）を加工予定線２ｂに沿つて矢印Ａ１方向に一体的に相対移動させるために、第１のレーザー発振装置１０、冷却手段３０及び第２のレーザー発振装置２０が加工系用ステージ（図示せず）に設置されるのみならず、ビームエキスパンダー１２，２２、赤外線用ミラー１３，２３及びシリンドリカルレンズ１４，２４、更に冷却手段３０についても加工系用ステージに設置させ、一体的に保持させる。第１，第２のレーザー発振装置１０，２０は、別個独立のレーザー発振装置であり、個別にレーザー光のパワー（加熱エネルギー密度（単位面積当たりの加熱エネルギー量））を増減調節することができる。

亀裂生成手段４０は、図２に示すよう駆動機構がなく、被加工物１との接触により自由に回転する回転刃を有する。この亀裂生成手段４０は、被加工物１への加工系による加工開始前に加工予定線２ｂの延長線上に沿つて被加工物１の外側から矢印Ａ１方向に相対移動つまり走査させ、被加工物１の第１の被加工物１Ａ及び第２の被加工物１Ｂの加工予定線２ｂの少なくともスクライビング開始端部に、微小亀裂２ａを形成すればよく、スクライビング開始端部にスクライビングのきつかけとなる初期亀裂を形成させ、亀裂生成後に加工予定線２ｂから速やかに退避させる。しかして、亀裂生成手段４０を用いて必要に応じて行う微小亀裂形成工程は、加熱領域３を形成する第１の工程の前に、第１の被加工物１Ａ及び第２の被加工物１Ｂの被加工面のスクライビング開始端部（図２上で被加工物１の左端）に、必要に応じて微小亀裂を施す工程として実施される。

第１のレーザー発振装置１０は、図２に示すように第１のレーザー光である赤外線レーザー光１１を出射する。第１のレーザー発振装置１０から出射される赤外線レーザー光１１は、赤外線レーザー用エキスパンダー１２を通過して長軸ビーム径を調整され、赤外線用ミラー１３によつて反射してシリンドリカルレンズ１４を透過した後、被加工物１の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂに照射され、被加工物１が楕円形状に局部的に加熱される加熱領域３を生成する。その際、赤外線レーザー光１１の焦点が被加工物１の表層つまり上側の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの内部に位置し、かつ、レーザー光１１のビームがビームの相対的移動方向（矢印Ａ１方向）の前方から斜めに照射されるように調整する。すなわち、被加工物１に照射される部分の赤外線レーザー光１１は、平面視で、加工予定線２ｂ上に位置している。

この被加工物１の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂに形成される加熱領域３は、赤外線レーザー光１１によつて加熱されて圧縮応力を有する領域であり、シリンドリカルレンズ１４によつて赤外線レーザー光１１のビーム形状を楕円に集光され、長軸を加工予定線２ｂ方向に合致させて照射される。加熱領域３の短軸幅は、シリンドリカルレンズ１４で制御するため、長軸幅の調整用としてビームエキスパンダー１２を使用する。

加熱領域３を生成する赤外線レーザー光１１には、例えば波長１０．６μｍのCO₂レーザーを使用する。そして、CO₂レーザーの照射によつて被加工物１の軟化点より低い温度で加熱するに当たり、CO₂レーザーを照射する領域の形状が加工予定線２ｂの接線方向に長い楕円形状とし、かつ、楕円形状の後部に、前部に比較してエネルギー密度を多く分布させることが望ましい。第１の工程は、第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの所定の領域に加熱エネルギーを照射するように、加工予定線２ｂに沿つて赤外線レーザー光１１を走査して行う。

そして、第１の工程の加熱エネルギーとして用いるCO₂レーザーの出力は、適正に亀裂状のスクライブ線を形成し、第３の工程までの実施によつて、第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂに所望する深さの破断面を有するスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢを形成するために、３０〜３００Ｗの範囲に維持する条件を満たすように第１のレーザー発振装置１０に設定する。また、ａ１は加熱領域３の楕円の短軸長さ、ｂ１は加熱領域３の楕円の長軸長さ、ｈは被加工物１の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの板厚として、
ａ１＝（１〜４０）×ｈ、及びｂ１＝（１０〜１００）×ｈ
の関係を満たすように設定する。

冷却手段３０は、水補給槽３２から配管３１を通じて供給される水と、エアコンプレッサー３４から配管３３を通じて供給される圧縮空気とを混合して霧状の冷却媒体３５となし、この霧状の冷却媒体３５をノズルから被加工物１の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの加熱領域３の直後に吹出すことで加工予定線２ｂ上の被加工物１が冷却されて引張応力を有する冷却領域４ａを生成する。冷却領域４ａは、相対的移動方向Ａ１の加熱領域３の後方に局所的に生成されることが望ましく、特に、加熱領域３の短軸長さ程度に相対的移動方向Ａ１に延在させることが望ましい。水、圧縮空気共に、調整弁（図示せず）によつて流量を増減調整できる。液晶パネルなどのデバイスの切断では、水滴の付着が問題となることもあるので水の供給量は少ない方が望ましく、従つてノズル先端は細い方がよい。相対的に移動する冷却領域４ａによつて第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの加工予定線２ｂ上に発生した引張応力が微小亀裂２ａを亀裂先端４ｂの位置に進行させる。この亀裂がスクライブ線になる。第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂの材料により、微小亀裂２ａを省略した場合でも、加熱領域３及び冷却領域４ａを順次に形成することにより、微小亀裂２ａと同様の亀裂を被加工物１の端部から進展させることも可能な場合がある。

冷熱エネルギーとして水を噴霧した微粒子を含む空気流を放射（放出）するに当たつては、水分量を適正に設定することが望まれる。すなわち、第１の工程の加熱エネルギーの照射によつて昇温した第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの被加工面を室温程度に十分冷却させるに足る潜熱量を有する水分量を与え、かつ、第２の工程の終了後に被加工物１の被加工面、少なくとも加工予定線２ｂ又はその付近に残存する水の微粒子が第３の工程の加熱エネルギーによつて全て蒸発する程度に抑えた水分量とすることが望ましい。第２の工程は、第１の工程の加熱エネルギーを照射する領域の後方に位置して、冷熱エネルギーを照射・供給して加工予定線２ｂに沿つて走査する。

熱応力を利用する非金属材料の赤外線レーザーの照射によるスクライビングは、被加工物１の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの表面部が圧縮応力場となり、次いで冷却媒体によつて冷却領域を形成して引張応力を誘起し、この応力が材料の引張り強度を超えたときに起こる。

第２のレーザー発振装置２０は、赤外線レーザー、例えば波長１０．６μｍの再加熱用のCO₂レーザーを出射する。第２のレーザー発振装置２０から出射される第２のレーザー光であるレーザー光２１は、赤外線レーザー用エキスパンダー２２を通過して長軸ビーム径を調整され、赤外線用ミラー２３によつて反射してシリンドリカルレンズ２４を透過した後、第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂに照射され、楕円形状に局部的に加熱される再加熱領域５ａを生成する。再加熱領域５ａを生成するレーザー光２１は、再加熱領域５ａに専用のものである。その際、赤外線レーザー光２１の焦点が上側の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの内部に位置し、かつ、レーザー光２１のビームがビームの相対的移動方向（矢印Ａ１方向）の後方から斜めに照射されるように調整する。すなわち、被加工物１に照射される部分の赤外線レーザー光２１は、平面視で、加工予定線２ｂ上に位置している。また、再加熱領域５ａの前端と冷却領域４ａの後端との間には、所定の間隔距離を設けるように調整することが望まれる。この所定の間隔距離は、具体的には０〜１０ｍｍの距離とする。

しかして、再加熱領域５ａは、赤外線レーザー光２１によつて第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂの軟化点より低い温度で加熱させてスクライブ線の先端である亀裂先端４ｂを切り開く領域であり、シリンドリカルレンズ２４によつて赤外線レーザー光２１のビーム形状を楕円に集光され、長軸を加工予定線２ｂの直角方向に合致させて照射される。再加熱領域５ａの短軸幅は、シリンドリカルレンズ２４で制御するため、長軸幅の調整用としてビームエキスパンダー２２を使用する。この再加熱領域５ａを生成する第３の工程は、強度が制御された加熱エネルギーを所定の再加熱領域５ａに照射して加工予定線２ｂに沿つて走査して行う。

第３の工程は、加熱エネルギーとして再加熱用のCO₂レーザーを用い、かつ、再加熱用のCO₂レーザーの照射によつて被加工物１の軟化点より低い温度で加熱するに当たり、冷却領域４ａに付与される冷熱エネルギーによるスクライブ線の形成作用を殆ど減殺しないように選択された距離だけ離した位置に照射し、かつ、照射する領域の形状を加工予定線２ｂの直角方向に長い楕円形状とし、かつ、楕円形状の進行方向前部に、後部に比較してエネルギー密度を多く分布させる。第３の工程の加熱エネルギーは、その全体の量（出力）を増減調節することにより、第１の工程及び第２の工程の実施によつて形成されたスクライブ線を所望する深さに進展させてスクライブ亀裂５ｂ（５ｂＡ，５ｂＢ）を形成することができる。

そして、第３の工程の再加熱領域５ａは、第２の工程の冷却領域４ａの相対的移動方向Ａ１の後方に（０〜１０）×１０^-3ｍの範囲の距離を隔てた位置として形成させ、かつ、加熱エネルギーとして用いる再加熱用のCO₂レーザー（赤外線レーザー光２１）のビームの出力が１００〜１０００Ｗの範囲に調整・維持する条件を満たすように設定する。また、ａ２は再加熱領域５ａの楕円の短軸長さ、ｂ２は再加熱領域５ａの楕円の長軸長さ、ｈは被加工物１の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂの板厚として、
ａ２＝（４〜２５）×ｈ、及びｂ２＝（１０〜６０）×ｈ
の関係を満たすように設定する。

冷却領域４ａと再加熱領域５ａとの位置関係は、実際には、再加熱エネルギー量が最も少ないエネルギー量で所定深さのスクライブ亀裂５ｂを形成することができる位置関係を実験的に求める。被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂの板厚によつて後工程で完全切断できるスクライブ亀裂５ｂの深さひいては冷却領域４ａと再加熱領域５ａとの位置関係が異なるので、実験的に求めざるを得ない。

また、第２の工程の冷却領域４ａはほぼ円形状をなし、冷却領域４ａの加工予定線２ｂの直角方向の幅及び接線方向の幅が、いずれも第１の工程のCO₂レーザーによる加熱領域３の楕円の短軸長さａ１より大きく、かつ、第３の工程の再加熱用のCO₂レーザーによる再加熱領域５ａの楕円の長軸長さｂ２より小さく設定する。また、楕円形状をなす再加熱領域５ａの長軸長さｂ２は、加熱領域３の短軸長さよりも大きく、再加熱領域５ａの短軸長さは加熱領域３の長軸長さよりも小さい。

なお、赤外線レーザー光１１の照射に際しては、第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂの軟化点を超えるような密度で熱を加えると冷却された後に熱応力が残留してしまい材料のスクライブ亀裂５ｂの形成を制御不能にしてしまうため、加熱しすぎない配慮が必要である。また、加熱領域３の後方に生成される冷却領域４ａ及び冷却領域４ａの後方に生成される再加熱領域５ａは、上述したように第１の工程として形成する加熱領域３、第２の工程として形成する冷却領域４ａ及び第３の工程として形成する再加熱領域５ａの各中心が加工予定線２ｂ上に間隔を置いて反相対的移動方向Ａ１に順次に設定されている状態をいう。

次に作用について説明する。
先ず、第１の被加工物１Ａを上側として被加工物１をステージ６上に載置させ、必要に応じて微小亀裂形成工程を行う。すなわち、第１の被加工物１Ａの被加工面の加工予定線２ｂのスクライビング開始端部に微小亀裂を施し、スクライビングを円滑に開始させると共に、円滑に継続させる。また、第１のレーザー発振装置１０から赤外線レーザー光１１を出射させ、第２のレーザー発振装置２０からレーザー光２１を出射させ、また、冷却手段３０から冷却媒体３５を吹き出させる状態にする。

この状態から、右端位置にあるステージ６を反矢印Ａ１の方向に相対移動させ、加工系（加熱領域３、冷却領域４ａ及び再加熱領域５ａ）を加工予定線２ｂに沿つて相対的移動方向（矢印Ａ１方向）に一体的に相対移動させる。これにより、赤外線レーザー光１１が第１の被加工物１Ａの加工予定線２ｂの左端から局所的に照射され始め、赤外線レーザー光１１が上側から照射された被加工物１の箇所に、被加工物１Ａの軟化点より低い所定温度にまで上昇した加熱領域３が生成される。微小亀裂２ａが形成されている場合には、微小亀裂２ａを含む部分から赤外線レーザー光１１が局所的に照射され始める。加熱領域３では、加熱中心に比較的強い圧縮応力が発生し、その外周には緩衝帯を挟んで弱い引張応力が発生する。加熱領域３の大きさは、微調整機構を持つ図示しない支持台を介して加工系用ステージに設置されるシリンドリカルレンズ１４により任意に変更することができる。

引き続き、ステージ６の相対移動により、加熱領域３つまりレーザー光１１の照射領域の直後に、水と空気が冷却手段３０内で混合されて霧状をなす冷却媒体３５が第１の被加工物１Ａの加工予定線２ｂの左端（微小亀裂２ａ）から噴霧され始め、冷却領域４ａを作成する。これにより、比較的強い引張応力が発生し、強い応力集中が局所的に生じるため、第１の被加工物１Ａの引張強度を超え、端部から生じた亀裂が亀裂先端４ｂへと進行し始める。この進行する亀裂はスクライブ線である。亀裂状のスクライブ線は、第１の被加工物１Ａの表面付近に形成され、第１の被加工物１Ａが切断されることはない。微小亀裂２ａが形成されている場合には、微小亀裂２ａの鋭利な先端箇所に強い引張応力が発生し、微小亀裂２ａの先端内部に強い応力集中が生じるため、第１の被加工物１Ａの引張強度を容易に超え、微小亀裂２ａが亀裂先端４ｂへと安定的に進行し始め、スクライブ線が生成される。

引き続き、ステージ６の相対移動により、冷却領域４ａつまり冷却媒体３５の噴霧領域から適当な距離を置いて、赤外線レーザー光２１が第１の被加工物１Ａの加工予定線２ｂの左端（微小亀裂２ａ）から局所的に照射され始め、第１の被加工物１Ａの軟化点より低い所定温度にまで上昇した再加熱領域５ａが生成される。再加熱領域５ａでは、一旦冷却された第１の被加工物１Ａを再度加熱することになり、しかも加工予定線２ｂと直角方向に長い圧縮応力場となるため、亀裂先端４ｂ及びその付近となる第１の被加工物１Ａの内部に大きな曲げ応力が生じ、亀裂先端４ｂが第１の被加工物１Ａの内部方向つまり深さ方向に進展し始める。すなわち、スクライブ線が亀裂先端４ｂ位置に進行し更に再加熱領域５ａに達することにより、スクライブ線が深さ方向にも進展し、所定のスクライブ深さのスクライブ亀裂５ｂＡが得られる。

第１の工程での赤外線レーザー光１１による縦長の加熱ビーム（加工予定線２ｂに対し接線方向に細長い楕円形状のビーム）の照射により、加工予定線２ｂの近傍に圧縮応力が生じ、その直後に第２の工程での冷熱エネルギーを照射つまり当てることで加熱領域が冷却領域４ａに達して急激に冷却されるため、加工予定線２ｂの開始端部（必要に応じて入れた微小な亀裂）に大きな引張応力が発生し、加工予定線２ｂに沿つて安定的にその亀裂が進展し始め、スクライブ線が形成される。その進展し始めた亀裂つまりスクライブ線に対し第３の工程での横長の加熱ビーム（加工予定線２ｂに対し直交方向に細長い楕円形状のレーザー光２１）を照射するとスクライブ線の先端周辺つまり亀裂先端周辺が広い面積に亘つて圧縮応力場となり、亀裂を深さ方向に進展させるに足る曲げモーメントが発生する。この亀裂深さは曲げモーメントの大きさによつて制御することができるので、この横長の加熱ビームのパワーを調整することで所望の深さの亀裂が連続するスクライブ亀裂５ｂ（５ｂＡ）が得られる。この加熱ビームのパワーの調整は、照射面積を同一に維持しながら第３の工程として単独で行うことができると共に、１つの第１の被加工物１Ａの加工予定線２ｂに対する加工の途中でも単独で行うことができる。スクライブ亀裂５ｂ（５ｂＡ）の深さの変更は、第１の被加工物１Ａの端部付近をスクライブする場合に、スクライビングが垂直になされずに湾曲することがあるので、深さを変えて湾曲を抑えたりするために必要がある。

図４は、３種類の板厚（０．７ｍｍ，０．５ｍｍ，０．３ｍｍ）のガラス基板からなる被加工物１について再加熱領域５ａを生成する赤外線レーザー光２１のパワー（レーザー光２１のエネルギー密度）に対するスクライビング深さ（スクライブ亀裂５ｂの深さ）を求めた試験結果の一例を示す。具体的には、約０．０２〜０．２２（Ｗ／ｍｍ²）の範囲のエネルギー密度のレーザー光２１を照射した。これは、第２のレーザー発振装置２０のパワーを５０Ｗから２００〜２５０Ｗの範囲で調節して実現できる。

これにより、ガラス基板の板厚に係わらず赤外線レーザー光２１のエネルギー密度を約０．０２Ｗ／ｍｍ²から約０．０９〜０．２２Ｗ／ｍｍ²に向けて増加させるにつれて、スクライビング深さ（スクライブ亀裂５ｂの深さ）が連続的に大きくなり、ガラス基板が分断に至るまでの間で、スクライビング深さ（スクライブ亀裂５ｂの深さ）を任意に変化させることができることが分かる。すなわち、第３の工程での赤外線レーザー光２１のパワー（エネルギー密度）の増減変更により、再加熱領域５ａの圧縮応力、つまりは亀裂先端４ｂ（スクライブ線の内端部）に作用する曲げ応力を任意に制御できることを意味している。但し、再加熱領域５ａを生成するために加熱エネルギーとして用いる再加熱用のCO₂レーザーのビームの出力は、上述したように第２のレーザー発振装置２０のパワーを１００〜１０００Ｗの範囲に調整・維持すればよい。

実験によれば、第３の工程の赤外線レーザー光２１による加熱エネルギー密度Ｐ（再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量）によつて、スクライブ亀裂５ｂの深さδは、次式で関係付けられることが見出された。すなわち、δ＝δ₀＋Ａ・Ｐ^m（スクライブ亀裂５ｂの深さ特性式）
ここで、δ：スクライブ亀裂５ｂの深さ（所望する所定深さ）、
δ₀：第２の工程の終了後におけるスクライブ線の深さ、
Ｐ：第３の工程の加熱エネルギー密度（再加熱領域（５ａ）の単位面積（ｍｍ²）当たりの加熱エネルギー量）、
Ａ：被加工物（１）の形状特性及び熱特性に依存した比例係数、
ｍ：ｍ≧１の実数係数

このスクライブ亀裂５ｂの深さ特性式におけるパラメター、すなわち、第２の工程の終了後におけるスクライブ線の深さδ₀、被加工物１の形状特性及び熱特性に依存した比例係数Ａ、並びに実数係数ｍは、以下の実験的な手順にて決定することができる。なお、被加工物１の形状特性とは、被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂの厚さ以外にパネル構造の違いによるものを含む。パネル構造になつた貼り合わせガラスからなる被加工物１は、ガラス同士（第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂ同士）を接着させるシール剤１Ｃを有しているが、そのシールのパターンによつてスクライブ亀裂５ｂの深さが異なつてくる。被加工物１の熱特性とは、比熱の他、熱伝導率、熱膨張率等を含む。但し、再加熱領域５ａの大きさ及び形状は、１枚の被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂの処理において変化させず同じである。

実際には、加工対象である被加工物１に対して、次の手順１〜３を実施する。
予め、第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂに形成すべきスクライブ亀裂５ｂの深さδを定める。スクライブ亀裂５ｂの深さは、完全破断を行うか否か、また、次工程の割断工程（ブレイク装置５７）での割断手段やロボット５２反転機５３、搬送機５５による移動中の割れ防止を図る観点から全厚を考慮して定まる。所定の厚さ（全厚）の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂに対して、所定の相対移動速度で所定の深さのスクライブ亀裂５ｂ（５ｂＡ，５ｂＢ）を形成するとき、スクライブ線の深さδ₀を手順１）にて求める。スクライブ線の深さδ₀は、形成すべきスクライブ亀裂５ｂの深さδからほぼ定まる。

手順１）所望する所定相対移動速度において、第１及び第２の工程の加工条件を実験的に決定し、第２の工程終了後におけるスクライブ線の深さδ₀を求める。ここで、第１の工程の加工条件とは、加熱エネルギー量と加熱領域３の大きさ及び形状で決まる。第２の工程の加工条件とは、冷熱エネルギー量及び加熱領域３と冷却領域４ａとの位置関係等をさす。

手順２）次に、当該相対移動速度における手順１で求めた加工条件において、第３の工程の再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量Ｐ（赤外線レーザ光パワー）を実験的に変化させ、加熱エネルギー密度に換算した適当な代表値（Ｐ₁，Ｐ₂・・・）に対する、スクライブ亀裂５ｂの深さδ₁，δ₂・・・）を求める。再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量Ｐは、加工予定線２ｂに対して所定位置の走査線上でのものである。

手順３）手順１及び手順２で求めたδ₀（第２の工程の終了後におけるスクライブ線の深さ）、並びに（Ｐ₁，δ₁）、（Ｐ₂，δ₂）・・・をスクライブ亀裂５ｂの深さ特性式δに当てはめ、最小自乗法により比例係数Ａ及び実数係数ｍを算出する。

実験によつて得られた図４の３種類の板厚に対して、それぞれスクライブ線の深さδ₀、比例係数Ａ、及び実数係数ｍを求め、表１にまとめた。表１より、スクライブ亀裂５ｂの深さδは、３種類の板厚ともに、適合率Ｒが０．９８以上であることから、δ＝δ₀＋Ａ・Ｐ^mの式でほぼ関係付けられることが分かる。これらの特性式から、それぞれ所定の相対移動速度（１８０ｍｍ／ｓｅｃ，３１０ｍｍ／ｓｅｃ，３７０ｍｍ／ｓｅｃ）において第２の工程の終了後における所定のスクライブ線の深さδ₀が得られるとき、第３の工程の赤外線レーザ光（CO₂レーザー）の加熱エネルギー量Ｐ（Ｗ／ｍｍ²）を適当な値に調整することで、所望するスクライブ亀裂５ｂの深さδが得られることが分かる。つまり、１枚の被加工物１の第１の被加工物１Ａ又は第２の被加工物１Ｂに対する処理の途中で加熱エネルギー量Ｐを変化させて、スクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢの深さδを個別に調整変更することができる。

表２は、２種類のレーザー光１１，２１のビームパラメータ、及びガラス基板（被加工物）の板厚を変更して、スクライビング方法を試験した結果をＮｏ．１〜２１に集約したものである。第１の工程での加熱エネルギーとして用いるCO₂レーザーのパラメターを前方加熱ビームパラメターとし、第３の工程での加熱エネルギーとして用いるCO₂レーザーのパラメターを後方加熱ビームパラメターとし、第２の工程の冷却領域４ａの後端縁と第３の工程の再加熱領域５ａの前端縁との間の距離を冷熱−後方加熱ビーム間距離とし、被加工物及びステージ６と加工系（つまり加熱領域３、冷却領域４ａ及び再加熱領域５ａ）との連続的相対移動速度を走査速度としてある。

これにより、無アルカリガラス製のガラス基板（１）の各板厚（１．１ｍｍ，０．７ｍｍ，０．６３ｍｍ，０．５ｍｍ，０．３ｍｍ，０．２ｍｍ及び０．０５ｍｍ）におけるスクライブ深さ（スクライブ亀裂５ｂの深さδ）は、楕円形状をなすレーザー光１１，２１のビーム寸法（ａ１，ｂ１、ａ２，ｂ２）、第１，第２のレーザー発振装置１０，２０のビームパワー（出力）、冷却領域４ａと再加熱領域５ａとの距離、及びスクライビング速度（走査速度）に影響されるだけでなく、これらのパラメータ間の特定な関係にあることが分かる。

スクライブ装置５１においては、図６に示すように上側の第１の被加工物１ＡにＸ方向の比較的浅い切断面（スクライブ亀裂５ｂＡ）を上側から生成し（図６（ｂ））、次いで被加工物１を相対的に９０度回転させて第１の被加工物１ＡにＹ方向の比較的浅い切断面（スクライブ亀裂５ｂＡ）を上側から生成する（図６（ｃ））。このとき、Ｙ方向の切断面（スクライブ亀裂５ｂＡ）は、再加熱領域５ａの単位面積当たりの加熱エネルギー量Ｐを増加させて、Ｘ方向の切断面（スクライブ亀裂５ｂＡ）よりも深く生成させることができる。第１の被加工物１ＡにＸ，Ｙ方向の切断面（スクライブ亀裂５ｂＡ）が生成したなら、ロボット５２によつて反転機５３に被加工物１を送り、被加工物１の表裏を反転させた後に（図６（ｄ））、ロボット５２（又は５４）によつてスクライブ装置５１に被加工物１を送り、スクライブ装置５１において同様に第１の工程ないし第３の工程とを順次に与え、上側の第２の被加工物１ＢにＸ，Ｙ方向の比較的深い切断面（スクライブ亀裂５ｂＢ）を上側から生成する（図６（ｅ），図６（ｆ））。

図６（ｃ）で第１の被加工物１ＡにＹ方向の切断面（スクライブ亀裂５ｂ）を生成した後に反転させて第２の被加工物１ＢにＸ方向の切断面（スクライブ亀裂５ｂ）を深く生成し、その後に、第２の被加工物１ＢにＹ方向の切断面（スクライブ亀裂５ｂ）を更に深く生成すれば、従来、スクライブが直交する箇所に必要であつたクラック生成を必要とせずにスクライブをすることができるので、簡易な構成にすることができる。つまり、図６（ｆ）で浅いスクライブに交差する深いスクライブをＹ方向に生成する際には、深いスクライブを生成する際の交差個所にクラック生成を必要としない。勿論、第１の被加工物１Ａのスクライブ亀裂５ｂＡと第２の被加工物１Ｂのスクライブ亀裂５ｂＢとは、平面視で同一個所として重なつている。

被加工物１Ａ，１Ｂの厚さにもよるが、切断面（スクライブ亀裂５ｂ）が各被加工物１Ａ，１Ｂの裏面にまで伸展すれば、加工予定線２ｂ上に進行方向前側から順次に加熱領域３、冷却領域４ａ及び再加熱領域５ａを生成させながら、加熱領域３、冷却領域４ａ及び再加熱領域５ａと被加工物１とに相対移動を与えることで、被加工物１Ａ，１Ｂを完全に分断することが可能になる。被加工物１Ａ，１Ｂが分断されれば、（もし分断する位置にシール剤があれば）薄く軟質のシール剤１Ｃは容易にちぎれる。図６（ｆ）に示すようにＹ方向のスクライブ亀裂５ｂを第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂに裏面にまで伸展させて生成すれば、格別のブレイク力を作用させることなく、被加工物１をＹ方向に分断させることが可能である。

切断面（スクライブ亀裂５ｂ）の伸展によつては被加工物１を完全に切断させない場合には、その後、ブレイク装置５７に搬送し、次工程として被加工物１にブレイク力を作用させ、被加工物１を切断面（スクライブ亀裂５ｂ）に案内させて切断する（図６（ｇ））。このとき、ブレイク力は、深いスクライブ亀裂５ｂを生成した第２の被加工物１Ｂの側つまり上側から作用させる。図５に示す第１の被加工物１Ａに１本の比較的浅い切断面（スクライブ亀裂５ｂＡ）のみをＸ方向に生成し、第２の被加工物１Ｂに１本の比較的深い切断面（スクライブ亀裂５ｂＢ）のみを上側からＸ方向に生成した状態で、Ｘ方向に延在する上側からの比較的小さなブレイク力の押圧作用により、下側の第１の被加工物１Ａの下側の浅いスクライブ亀裂５ｂＡから亀裂が進展し、第１の被加工物１Ａが割断された後、対応する個所に深いスクライブ亀裂５ｂＢを生成した第２の被加工物１Ｂも割断される。従つて、切断面（スクライブ亀裂５ｂ）の伸展のみによつては被加工物１を完全に切断させない場合には、スクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢ上への同方向に延在する上側からの比較的小さなブレイク力の押圧作用により、第１の被加工物１Ａを割断させた後、同様に第２の被加工物１Ｂを割断させることができる。このため、ブレイク力は、少なくとも１方向（Ｘ方向）にのみ延在させて作用させればよい。図６（ｇ）は、Ｙ方向は深いスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢの生成のみで割断し、Ｘ方向のみをブレイク力の作用によつて割断する状態を示す。かくして、図６（ｈ）に示すように複数個（図上では４個）の部材を得ることができる。

このように、ステージ６上の被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂのそれぞれの対応個所に線状の加工予定線２ｂに沿つてスクライビングし、スクライブ線を成長させたスクライブ亀裂５ｂを所定の深さに形成するとき、第２の被加工物１Ｂに生成するスクライブ亀裂５ｂの深さよりも第１の被加工物１Ａに生成するスクライブ亀裂５ｂの深さを浅くし、第２の被加工物１Ｂに上側から機械的作用力（ブレイク力）を加えて組合せ体の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂを切断し、複数枚の部材を得る。

更に、被加工物１の第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂを完全に分断させずに、スクライブ亀裂５ｂの深さを所望する所定の深さで止めるメリットについて説明する。

パネルからなる被加工物１を最後には所定形状の複数のパネル（部材）に細かく分断する際、レーザー光１１，２１の照射によつて完全に分断してバラバラにするより、スクライブ線を成長させたスクライブ亀裂５ｂの深さを所望する途中で止めて一部を残して一体化させたままとし、搬送機５５及び第３のロボット５６で被加工物１を移送し、後工程のブレイク装置５７でバラバラにする方がハンドリングしやすい場合がある。しかしながら、スクライブ亀裂５ｂが深過ぎる場合には、被加工物１の次工程へのロボット５２，５４，５６及び搬送機５５による移送途中や反転機５３などのハンドリング時にスクライブ亀裂５ｂが進行し、被加工物１が不用意に分断されることがあり、逆にスクライブ亀裂５ｂが浅過ぎる場合、後工程のブレイク装置５７で分断させ難くなり、一体化させることがかえつて手間になることがある。

その場合、ブレイク装置５７での分断工程まで、少なくともＸ方向に切断されることなく被加工物１が一体化を維持するように、１枚の被加工物１の場所に応じてスクライビング深さ（スクライブ亀裂５ｂ）を変えておけば、最適なハンドリングひいては能率的な処理が可能となる。つまり、ブレイク装置５７に送られた第１の被加工物１Ａのスクライブ亀裂５ｂＡの深さが均一に生成され、かつ、ブレイク装置５７に送られた第２の被加工物１Ｂのスクライブ亀裂５ｂＢの深さが均一に生成されている状態にあれば、ブレイク装置５７において作用させる分断力つまり第２の被加工物１Ｂの側からの機械的作用力を加えて被加工物１を切断するとき、切断が均一に進行し、第１の被加工物１Ａ及び第２の被加工物１Ｂの切断面が平滑になる。例えば、１枚の被加工物１において、移送途中でスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢの深さが進行し分断し易い個所はスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢを浅く形成しておき、分断しにくい個所はスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢを深く形成しておき、機械的作用力を加えて被加工物１を切断するときに、第１，第２の被加工物１Ａ，１Ｂのスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢの深さが均一に生成されている状態にする。これにより、ハンドリングの容易さと後工程での分断の容易さとが良好に両立する。

このため、第１の被加工物１Ａに第３の工程で生成するスクライブ亀裂５ｂＡの深さが、被加工物１を第１のロボット５２，反転機５３，第２のロボット５４及び搬送機５５を経てブレイク装置５７に送る間に第１の被加工物１Ａのスクライブ亀裂５ｂＡが成長する分を考慮して生成され、ブレイク装置５７に送られた第１の被加工物１Ａのスクライブ亀裂５ｂＡの深さが、均一に生成され、かつ、第２の被加工物１Ｂに第３の工程で生成するスクライブ亀裂５ｂＢの深さが、被加工物１を第２のロボット５４（又は５２）及び搬送機５５を経てブレイク装置５７に送る間にスクライブ亀裂５ｂＢが成長する分を考慮して生成され、ブレイク装置５７に送られた第２の被加工物１Ｂのスクライブ亀裂５ｂＢの深さが、均一に生成されている状態にする。但し、ブレイク装置５７に送られた第１の被加工物１Ａが完全に割断しているように第３の工程で割断させない状態のスクライブ亀裂５ｂＡを生成し、又は、ブレイク装置５７に送られた第２の被加工物１Ｂが完全に割断しているように第３の工程で割断させない状態のスクライブ亀裂５ｂＢを生成することも可能である。つまり、第１，２の被加工物１Ａ，１Ｂの少なくとも一方に生成するスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢを、ブレイク装置５７に送る間に成長することで完全に割断するように生成することも可能である。勿論、第１，２の被加工物１Ａ，１Ｂの両方に生成するスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢをブレイク装置５７に送る間に完全に割断するように生成する場合には、ブレイク装置５７が不要になるから、割断させない状態のスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢを生成した被加工物１が、ブレイク装置５７又はブレイク装置５７に相当する所定位置に送られる間に第１，２の被加工物１Ａ，１Ｂの少なくとも一方に生成したスクライブ亀裂５ｂＡ，５ｂＢが完全に割断するように生成すれば良い。また、上述したように第１，第２のスクライブ装置５１Ａ，５１Ｂを共用すれば、第２のスクライブ装置５１Ｂ及び第２のロボット５４を省略することができる。

被加工物１に機械的作用力を加えた当初は、第１の被加工物１Ａに引つ張り力が作用し、第２の被加工物１Ｂに圧縮力が作用することになるが、浅いスクライブ亀裂５ｂＡの1
枚目が比較的容易に割れるため、その後、２枚目にも引つ張り力が作用し、深いスクライブ亀裂５ｂＢの２枚目もスクライブ亀裂５ｂＢに沿つて割断される。

本発明の１実施の形態に係る高脆性非金属材料製の被加工物の加工方法の原理を示す斜視図。同じくスクライブ装置の全体を示す斜視図。同じく加工状態を示す説明図。同じくレーザーエネルギー密度−スクライビング深さの特性を示す線図。同じく第１の被加工物に１本の比較的浅いスクライブ亀裂のみをＸ方向に生成し、第２の被加工物に１本の比較的深いスクライブ亀裂のみを上側からＸ方向に生成した状態を示す斜視図。同じく被加工物の加工方法の概略を示し、図６（ａ）は被加工物を示す斜視図、図６（ｂ）は第１の被加工物にＸ方向のスクライブ亀裂を生成した状態を示す斜視図、図６（ｃ）は第１の被加工物にＹ方向のスクライブ亀裂を生成した状態を示す斜視図、図６（ｄ）は被加工物を反転させた状態を示す斜視図、図６（ｅ）は第２の被加工物にＸ方向のスクライブ亀裂を生成した状態を示す斜視図、図６（ｆ）は第２の被加工物にＹ方向のスクライブ亀裂を生成した状態を示す斜視図、図６（ｇ）は被加工物を割断した状態を示す斜視図、図６（ｈ）は複数の部材を示す斜視図。同じく被加工物の加工工程を示す概略図。同じく被加工物を示す断面図。従来の加工方法を示す斜視図。

符号の説明

１：被加工物
１Ａ：第１の被加工物
１Ｂ：第２の被加工物
１Ｃ：シール剤
２ｂ：加工予定線
３：加熱領域
４ａ：冷却領域
４ｂ：亀裂先端
５ａ：再加熱領域
５ｂ，５ｂＡ，５ｂＢ：スクライブ亀裂
６：ステージ
１０：第１のレーザー発振装置（加熱手段）
１１：赤外線レーザー光（第１のレーザー光）
１２：ビームエキスパンダー
１３：赤外線用ミラー
１４：シリンドリカルレンズ
２０：第２のレーザー発振装置（再加熱手段）
２１：赤外線レーザー光（第２のレーザー光）
２２：ビームエキスパンダー
２３：赤外線用ミラー
２４：シリンドリカルレンズ
３０：冷却手段
３５：冷却媒体
５２：第１のロボット
５３：反転機
５４：第２のロボット
５５：搬送機
５７：ブレイク装置

Claims

高脆性非金属材料製の第１の被加工物（１Ａ）と高脆性非金属材料製の第２の被加工物（１Ｂ）とがシール剤（１Ｃ）を介在して貼り合わされて被加工物（１）を構成し、該被加工物（１）の可及的にシール剤（１Ｃ）が存在しない個所をスクライブ亀裂（５ｂ）に沿つて割断する高脆性非金属材料製の被加工物の加工方法において、
第１の被加工物（１Ａ）に対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域（３）に照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域（３）の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域（４ａ）に冷熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域（４ａ）の相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域（５ａ）に強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第１の被加工物（１Ａ）にスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂（５ｂＡ）を形成し、次いで、被加工物（１）を反転させ、
第２の被加工物（１Ｂ）に対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域（３）に照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域（３）の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域（４ａ）に冷熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域（４ａ）の相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域（５ａ）に強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第２の被加工物（１Ｂ）にスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂（５ｂＢ）を形成し、
スクライブ亀裂（５ｂ）を所定の深さに形成するために、再加熱領域（５ａ）の加熱エネルギーの量を単位面積当たりの加熱エネルギー量（Ｐ）として増減調節し、
第２の被加工物（１Ｂ）に生成するスクライブ亀裂（５ｂＢ）の深さよりも第１の被加工物（１Ａ）に生成するスクライブ亀裂（５ｂＡ）の深さを浅くし、上記反転させた被加工物（１）の第２の被加工物（１Ｂ）側から機械的作用力を加えて被加工物（１）の第１，第２の被加工物（１Ａ，１Ｂ）を割断し、複数枚の部材を得ることを特徴とする高脆性非金属材料製の被加工物の加工方法。
高脆性非金属材料製の第１の被加工物（１Ａ）と高脆性非金属材料製の第２の被加工物（１Ｂ）とがシール剤（１Ｃ）を介在して貼り合わされて被加工物（１）を構成し、該被加工物（１）の可及的にシール剤（１Ｃ）が存在しない個所をスクライブ亀裂（５ｂ）に沿つて割断する高脆性非金属材料製の被加工物の加工装置において、
第１の被加工物（１Ａ）に対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域（３）に照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域（３）の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域（４ａ）に冷熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域（４ａ）の相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域（５ａ）に強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第１の被加工物（１Ａ）にスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂（５ｂＡ）を形成し、次いで、被加工物（１）を反転させ、
第２の被加工物（１Ｂ）に対し、加熱エネルギーを所定の加熱領域（３）に照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第１の工程と、前記第１の工程の加熱領域（３）の相対的移動方向の後方に位置する所定の冷却領域（４ａ）に冷熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査し、スクライブ線を形成する第２の工程と、前記第２の工程の冷却領域（４ａ）の相対的移動方向の後方に位置する所定の再加熱領域（５ａ）に強度が制御された加熱エネルギーを照射して、加工予定線（２ｂ）に沿つて走査する第３の工程とを順次に与え、第２の被加工物（１Ｂ）にスクライブ線を成長させたスクライブ亀裂（５ｂＢ）を形成し、
スクライブ亀裂（５ｂ）を所定の深さに形成するために、再加熱領域（５ａ）の加熱エネルギーの量を単位面積当たりの加熱エネルギー量（Ｐ）として増減調節し、
第２の被加工物（１Ｂ）に生成するスクライブ亀裂（５ｂＢ）の深さよりも第１の被加工物（１Ａ）に生成するスクライブ亀裂（５ｂＡ）の深さを浅くし、上記反転させた被加工物（１）の第２の被加工物（１Ｂ）側から機械的作用力を加えて被加工物（１）の第１，第２の被加工物（１Ａ，１Ｂ）を割断し、複数枚の部材を得ることを特徴とする高脆性非金属材料製の被加工物の加工装置。
前記第１の被加工物（１Ａ）に第３の工程でスクライブ亀裂（５ｂＡ）を所定の深さに形成し、かつ、第２の被加工物（１Ｂ）に第３の工程でスクライブ亀裂（５ｂＢ）を所定の深さに形成するために、
δ：スクライブ亀裂（５ｂ）の所定深さ、
δ₀：第２の工程の終了後におけるスクライブ線の深さ、
Ｐ：第３の工程の再加熱領域（５ａ）の単位面積当たりの加熱エネルギー量、
Ａ：被加工物（１）の形状特性及び熱特性に依存した比例係数、
ｍ：ｍ≧１の実数係数として、
スクライブ亀裂（５ｂ）の深さ特性式δ＝δ₀＋Ａ・Ｐ^m
を満足するように各第３の工程の再加熱領域（５ａ）の単位面積当たりの加熱エネルギー量（Ｐ）を調整することを特徴とする請求項２の高脆性非金属材料製の被加工物の加工装置。