JP2009242184A

JP2009242184A - 脆性板状物の切断方法及び切断装置

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Publication number: JP2009242184A
Application number: JP2008091798A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Nakahori; 宏亮中堀; Daisuke Okawa; 大介大川; Takeshi Kashiwatani; 健柏谷
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】高効率で、しかも高い寸法精度と安定した品位を実現できる脆性板状物の切断方法及び切断装置を提供する。
【解決手段】レーザー切断装置は、親板ガラス１００の表面１０２にレーザービームを照射するレーザーヘッド２０と、レーザーのビームスポット３０の近傍で親板ガラスの表面に冷却媒体を射出する第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３と、親板ガラスの表面と端面１０１との境界部１０３に初期亀裂を形成するための第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４とを備えている。２本の冷却ノズルは、レーザーヘッドを挟んで、相対向する位置に配置されている。また、２つの衝撃端子も、レーザーヘッドを挟んで、相対向する位置に配置されている。ビームスポットのＰ方向及びＱ方向への移動を交互に繰り返して予備亀裂線３１を形成する。その際、２本の冷却ノズルのうち、移動方向の後方側に位置するものから冷却水が射出される。
【選択図】図２

Description

無機ガラスや結晶化ガラスからなるガラス基板あるいは半導体基板等の脆性板状物の切断は、切断後の板状物が高い形状精度や表面精度を有することが要求される場合が多く、このような要求に対応し得る切断手段の一つとしてレーザー切断がある。レーザー切断は、鋼板等の金属製の板材を出力の大きいレーザーを使用することによってその材料の熔断、蒸発を行うことで分離する技術として発達したものであるが、ガラス板のような脆性板状物を熔断すると蒸発物がガラス表面に付着するといった問題が生じる。そのため、脆性板状物を切断する場合は、その表面に予め形成した初期の微細な亀裂にレーザー照射で局所的な加熱を行ない、さらに急激な冷却処理を施こすことで、上記の初期亀裂を所定方向に進展させて予備亀裂線を形成し、その後、この予備亀裂線に押圧力等の機械力を作用させて割断することが行われている。

液晶表示装置、ＰＤＰ、ＦＥＤ等の平面ディスプレイ搭載用の画像表示用板ガラスやＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅｓ：電荷結合素子ともいう）、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体あるいは相補性金属酸化膜半導体ともいう）等の固体撮像素子のカバーガラス、ＬＥＤ等のカバーガラスさらに各種光学フィルター材等には、無機ガラスよりなる透光性を有する脆性板状物が使用されている。このようなガラス材よりなる脆性板状物は、通常、大きな親板ガラスを作成した後に、この親板ガラスを多数の子板ガラスへと切断加工することによって所定形状、寸法を有する最終製品を得ている。電子部品用途の板ガラスの切断加工では、高い切断精度と切断面の高い清浄度が要求されるため、板ガラスの切断方法としてレーザー切断が採用されることが多い。

このため、このような様々な用途で使用される高品位な板ガラスを得るため、これまでも数多くの発明が行われてきた。例えば特許文献１には、切断の加工効率を高くするために、脆性板の一方の面に、所望の切断線に沿って脆性板より高い硬度の工具の鋭い先端に対し周端を接触移動させることによりスクライブ線を形成し、このスクライブ線を形成した面の反対の面に局部加熱のためのレーザーによる加熱ビームを照射して、その照射点を前記スクライブ線に沿って移動させる技術が開示されている。

また特許文献２には、レーザービームの照射により発生する熱応力を利用して、割断予定線に沿って材料の加工始点に形成した亀裂を誘導する割断方法において、入射ビームを回折光学素子により回折させて所定の照射形状及び強度分布を有するレーザービームを生成し、その生成されたレーザービームを照射する技術が開示されている。

特許文献３には、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用ガラス板の切断時にガラス粉の発生を防止するため、ガラス内部にレーザーを集光してガラス内部を変質させる工程の後、ガラスをエッチングする工程を設けた技術が開示されている。

また特許文献４には、溶断によって発生する蒸発物がガラス表面に付着するのを防止するために、熱源により加工物の割断予定線に沿って亀裂を進展させて、前記加工物を割断する割断方法で、第１のレーザー光の集光スポットを加工物表面に沿って走査して照射し、加工物の主要成分を第１のレーザー光により改質し、この改質部に第２のレーザー光を照射して光エネルギーを選択的に吸収させ、改質部に局部的な熱膨張に伴う熱応力を生じさせ、割断する技術が開示されている。
特開２００１−２６４３５号公報特開２００４−６６７４５号公報特開２００５−２１９９６０号公報特開２００６−３５７１０号公報

上述した各種装置及び機器の製造分野では、製造効率を一層高めるために、できるだけ大きな面積の親板ガラスを用い、この親板ガラスを切断して得られる板ガラスの枚数を増やすことが行われている。しかしながら、従来の切断方法では、それなりに高い精度での切断加工は実現できるものの、一枚の親板ガラスを切断加工するのに比較的長い時間が必要であり、その結果として、製造効率の大きな改善には繋がらないという問題があった。

本発明は、上記した親板ガラスのような脆性板状物を高い効率で切断加工することができ、しかも切断後の脆性板状物の高い寸法精度と安定した品位を実現することができる切断方法及び切断装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、脆性板状物の表面にレーザービームを照射し、そのビームスポットを前記脆性板状物の表面に設定された複数の平行な切断予定線に沿って移動させると共に、前記ビームスポットの近傍で前記脆性板状物の表面に冷却ノズルから冷却媒体を射出して、前記脆性板状物の表面に前記切断予定線に沿った予備亀裂線を形成し、その後、前記予備亀裂線に機械的な引張力を作用させて、前記脆性板状物を前記予備亀裂線に沿って切断する脆性板状物の切断方法であって、相互に隣接する前記予備亀裂線に対して、一方の前記予備亀裂線を形成するに際しては前記ビームスポットを前記脆性板状物の一方の端面側からこれと対向する他方の端面側に移動させると共に、前記ビームスポットに対して前記一方の端面側に位置する第１の前記冷却ノズルから冷却媒体を射出し、他方の前記予備亀裂線を形成するに際しては前記ビームスポットを前記脆性板状物の前記他方の端面側から前記一方の端面側に移動させると共に、前記ビームスポットに対して前記他方の端面側に位置する第２の前記冷却ノズルから冷却媒体を射出させることを特徴する脆性板状物の切断方法を提供する。

上記の予備亀裂線は、１枚の脆性板状物の表面に、平行ストライプ状（短冊状）に形成する場合もあるし、格子状（矩形状）に形成する場合もある。典型的な形態では、長方形又は正方形の１枚の脆性板状物の矩形状表面に、該表面の相対向する２辺と平行で、かつ、相対向する他の２辺と交わる複数の平行ストライプ状（短冊状）の予備亀裂線と、上記他の２辺と平行で、かつ、上記２辺と交わる複数の平行ストライプ状（短冊状）の予備亀裂線とが、直角方向に交差して直角格子状をなすように形成される。また、「予備亀裂線」とは、亀裂が脆性板状物の一方の表面から板厚の途中部分まで進展した状態をいい、言い換えれば、亀裂が脆性板状物を完全に分断するまで進呈していない状態にあることを意味している。また、「切断予定線」は、通常、脆性板状物の表面の切断予定箇所に該当する仮想線であって、脆性板状物の表面に明示的に描画してあるものではない。

上記の脆性板状物は、無機ガラスや結晶化ガラスあるいはシリコン等の半導体材料等からなり、複数枚の板状物を介在層を介して積層した形態、両面又は片面に有機物や金属酸化物等の被膜を形成した形態のものを含む。無機ガラスとしては、例えば、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、燐酸塩ガラス、石英ガラス、又は鉛ガラスを適用することができ、結晶化ガラスとしては、例えば、β−スポジュメン、β−ユークリプタイト、ガーナイト、フォルステライト、α−石英、β−石英、又はβ−ウォラストナイトなどの結晶核を含むものを適用することができる。

レーザービームを発生させるレーザーの種類は特に問わないが、好ましくは炭酸ガスレーザー（ＣＯ_２レーザー）である。レーザーの出力は、例えば３５Ｗから１８０Ｗの範囲である。また、脆性板状物の表面におけるビームスポットの移動は、レーザービームを照射するレーザーヘッドを脆性板状物に対して移動させることによって行っても良いし、脆性板状物をレーザーヘッドに対して移動させることによって行っても良い。尚、脆性板状物の表面に形成されるビームスポットの形状は、円形や楕円形でも良いし、直線状や矩形状となるように回折装置やレンズを組み合わせて調整したものでも良い。

例えば、長方形又は正方形の１枚の脆性板状物の矩形状表面に直角格子状に予備亀裂線を形成する場合、まず、レーザーヘッドと脆性板状物との相対移動によりビームスポットを移動させて、相対向する２辺と交わる予備亀裂線を矩形状表面に複数平行に形成し、その後、レーザーヘッドと脆性板状物との相対移動の方向を上記と直角方向に切換えて、相対向する他の２辺と交わる予備亀裂線を矩形状表面に複数平行に形成する。

上記のように、ビームスポットの移動により、脆性板状物の表面に予備亀裂線を複数平行に形成するに際して、各予備亀裂線に対するビームスポットの始点を上記表面の所定の１辺に設定すると、ある一つの予備亀裂線を形成した後（このときビームスポットは所定の１辺からこれと対向する他の１辺に移動している。）、これに隣接する予備亀裂線を形成するに当たり、ビームスポットを上記他の１辺の側から上記所定の１辺の側に戻す動作が必要になる。そして、この戻し動作の間はレーザービームの照射は停止することになるので、その分、加工時間のロスになる。そこで、本発明では、相互に隣接する予備亀裂線に対して、一方の予備亀裂線を形成するに際してはビームスポットの始点を脆性板状物の一方の端面側に設定すると共に、ビームスポットに対して一方の端面側に位置する第１の冷却ノズルから冷却媒体を射出し、他方の予備亀裂線を形成するに際してはビームスポットの始点を脆性板状物の他方の端面側に設定すると共に、ビームスポットに対して他方の端面側に位置する第２の冷却ノズルから冷却媒体を射出させる構成とした。これにより、上記の加工時間のロスをなくして、脆性板状物の切断加工を高い効率で行うことが可能となる。

冷却ノズルから射出される冷却媒体は、液体、気体あるいは固体等の様々な媒体を必要に応じて選択してよい。例えば、液体として水、酸、アルカリなどの成分を含む各種水溶液など、気体として空気や窒素などの種々のガス、固体としてドライアイスや氷の微粒子物を用いることができる。

上記の予備亀裂線を形成するためには、該予備亀裂線の起点となる微細なクラック（初期亀裂）を脆性板状物の表面に予め形成しておく必要がある。この初期亀裂を形成する手段は特に問わないが、最も簡易な手段として、初期亀裂形成工具、例えば鋭利な刃先を有する衝撃端子（トリガとも称する）を脆性板状物の所定箇所に衝突させて初期亀裂を形成する手段がある。初期亀裂を形成する箇所は、通常、脆性板状物の表面と端面との境界部である。ビームスポットにより局部的に加熱された脆性板状物の表面が冷却ノズルから射出される冷却媒体との接触で急激に冷却されることで熱衝撃が加えられ、初期亀裂が脆性板状物の表面の切断予定線に沿って進展する。

上記の脆性板状物として、その両面又は片面に可視光線や赤外線の光量を制限する膜等を施したものを用いることにより、切断後の各板状物に対して成膜を施す場合に比べて、成膜工程を効率化することができる。

成膜方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、熱ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等の化学的気相成長法（またはＣＶＤ法）、さらにゾル−ゲル法、スピンコーティングやスクリーン印刷等の塗布法、メッキ法等の液相成長法を採用することができる。特にスパッタリング法やＣＶＤ法が好ましい。

成膜の材質としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（又はタンタラ）（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化チタンジルコニウム（ＺｒＴｉＯ_４）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、クリオライト（Ｎａ_３ＡｌＦ_６）、チオライト（Ｎａ_５Ａｌ_３Ｆ１_４）、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化バナジウム（ＶＯ_２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ランタン（ＬａＦ_３）、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ_３）、フッ化ディスプロシウム（ＤｙＦ_３）、フッ化鉛（ＰｂＦ_３）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ_２）、アンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）膜、酸化インジウム−スズ膜（ＩＴＯ膜）、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の多層膜、ＳｉＯｘ−ＴｉＯｘ系多層膜、ＳｉＯ_２−Ｔａ_２Ｏ_５系多層膜、ＳｉＯｘ−ＬａＯｘ−ＴｉＯｘ系列の多層膜、Ｉｎ_２Ｏ_３−Ｙ_２Ｏ_３固容体膜、アルミナ固容体膜、金属薄膜、コロイド粒子分散膜、ポリメチルメタクリレート膜（ＰＭＭＡ膜）、ポリカーボネート膜（ＰＣ膜）、ポリスチレン膜、又はメチルメタクリレートスチレン共重合膜、ポリアクリレート膜等の組成を有するものが使用できる。

上記の成膜は、脆性板状物の一方又は双方の表面（透光面）に施せば良く、また単層構造、複層構造の何れでも良い。また、一方の表面（透光面）に施す成膜の材質と、他方の表面（透光面）に施す成膜の材質とを異ならせても良い。例えば、脆性板状物の両面に反射防止膜（ＡＲ膜ともいう）を成膜し、あるいは、一方の表面には反射防止膜を成膜し、他方の表面には赤外線反射膜（ＩＲ膜ともいう）を成膜しても良い。

また、本発明は、上記課題を解決するため、脆性板状物の表面にレーザービームを照射するレーザーヘッドと、該レーザービームのビームスポットの近傍で前記脆性板状物の表面に冷却媒体を射出する冷却ノズルとを備えた脆性板状物の切断装置であって、前記レーザーヘッドを挟んで相対向する位置に一対の前記冷却ノズルが配置され、前記脆性板状物の表面における前記ビームスポットの移動方向に応じて、前記一対の冷却ノズルのうち、前記ビームスポットの移動方向の後方側に位置する前記冷却ノズルから冷却媒体を射出させることを特徴とする脆性板状物の切断装置を提供する。

本発明の切断装置は、さらに、前記脆性板状物の表面と端面との境界部に初期亀裂を形成するための一対の初期亀裂形成工具を備えていても良く、この場合、一対の初期亀裂形成工具は、前記レーザーヘッドを挟んで相対向する位置に配置される。ここで、初期亀裂形成工具は、該予備亀裂線の起点となる微細なクラックである初期亀裂を上記境界部に形成することができるものであれば良く、機械的な衝撃力によって初期亀裂を形成するもの（衝撃端子、微細粒子の噴射など）、熱的な衝撃によって初期亀裂を形成するもの（加熱端子）等が含まれる。経済性などを考慮すると衝撃端子が好ましい。衝撃端子の形状は、脆性板状物の表面に点状又は線状の初期亀裂を形成することができるものであれば良い。具体的な形状として、円盤形状や刃先形状が例示される。

本発明は、電子部品搭載用途の珪酸塩ガラス板材、特に固体撮像素子用板ガラスやフィルターガラスの切断加工に好適である。例えば、本発明を適用することによって製造される固体撮像素子用板ガラスは、本発明の切断方法又は切断装置によって全ての端面が形成され、板厚が０．１〜１．０ｍｍであり、板厚方向に相対向する矩形状の透光面を有し、少なくとも一方の透光面に反射防止膜又は赤外線反射膜が施され、しかも高い寸法精度と端面平滑性を有する。また、切断加工時にガラスダストが発生し難くいため、ガラスダストによる不良品の発生率が低く、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのカバーガラスとして最適な品位を有するものとなる。また、親板ガラスの材質をアルミノホウ珪酸ガラスとし、オーバーフローダウンドロー法で成形することにより、製造される固体撮像素子用板ガラスは、高い化学的耐久性に加え、透光面の平滑性に富み、安定した光学性能を有するものとなる。

上記の固体撮像素子用板ガラスは、デジタルカメラ、車載センサ、内視鏡などの医療用カメラ、個体識別センサ、スキャナー、監視カメラあるいは携帯電話搭載カメラ等の各種固体撮像素子に用いられる。

本発明によれば、脆性板状物を高い効率で切断加工することができ、しかも切断後の脆性板状物の高い寸法精度と安定した品位を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用することによって製造された固体撮像素子用板ガラス１０を示している。この固体撮像素子用板ガラス１０は、板厚方向に相対向する一対の透光面１２と、４辺の端面１１とを備えている。各端面１１は、それぞれ、第１加工面１１ａと第２加工面１１ｂとで構成される。第１加工面１１ａはレーザー照射によって形成された面であり、第２加工面１１ｂは押圧操作によって形成された面である。一対の透光面１２のうち、第１加工面１１ａと連続する透光面１２には成膜１３が施され、第２加工面１１ｂと連続する透光面１２には成膜１４が施されている。

この固体撮像素子用板ガラス１０は、酸化物換算の質量％表示で表して、ＳｉＯ_２６０％、Ａｌ_２Ｏ_３１４．８％、Ｂ_２Ｏ_３１１％、ＲＯ（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＢａＯ）３％、ＪＯ（ＪＯ＝ＣａＯ＋ＳｒＯ）１１．３％、ＯＨ基量５７４ｐｐｍの組成を有する無アルカリ硼珪酸ガラスからなる薄板ガラスを使用したもの、あるいは、ＳｉＯ_２５８〜６８％、Ａｌ_２Ｏ_３０．６〜１５％、Ｂ_２Ｏ_３５〜２０％、Ｍ_２Ｏ（Ｍ_２Ｏ＝Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）１．１〜２０％、ＲＯ（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）０．１〜２０％、ＺｎＯ０〜９％の組成を有するものであり、いずれもアルミノホウ珪酸ガラスである。この固体撮像素子用カバーガラス１０、上記の組成を有するため、屈折率や透過率等の光学的性能に加えて、高い耐水性と硬度を有し、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳなどの光半導体素子を収納するパッケージ前面に使用され、あるいは光半導体素子を直接ガラス上に配設するような態様で使用されるものとして好ましい特性を有している。

具体的には、この固体撮像素子用板ガラス１０は、透光面１２にそれぞれ真空蒸着により成膜（反射防止膜）１３、１４が施され、外形寸法が５ｍｍ×５ｍｍ×０．３ｍｍであり、携帯電話に搭載されるＣＭＯＳ用のカバーガラスとして用いられるものである。また、この固体撮像素子用板ガラス１０の親板ガラスはオーバーフローダウンドロー法により形成されたものであり、透光面１２は親板ガラスの未研磨面である。尚、反射防止膜１３、１４は親板ガラスの段階（切断加工前）で成膜されたものであり、固体撮像素子用板ガラス１０の端面１１には成膜されていない。また、反射防止膜１３、１４は、ＳｉＯ_Ｘ−ＴｉＯ_Ｘ系列の組成を有する４層構造のものである。

上記のような固体撮像素子用板ガラス１０を製造するにあたり、まず、オーバーフローダウンドロー法により０．３ｍｍ厚の薄板ガラスからなる親板ガラスを製作する。ここでオーバーフローダウンドロー法とは、上部が開口した樋形状の熔融ガラス供給溝を有し、かつ両側壁の外面部をその断面形状が略楔形となるように両側壁の外面同士を下方に向けて相互に接近させて下端で終結させた成形体を用いて、熔融ガラスを板ガラスに成形する成形方法である。

つぎに、親板ガラスの表面に真空蒸着法により反射防止膜１３、１４を成膜する。

上記のようにして製作された親板ガラスは、レーザー切断装置の保持部に保持され、レーザー切断装置により、その一方の表面に予備亀裂線が形成される。図２は、レーザー切断装置により親板ガラス１００の一方の表面１０２に予備亀裂線３１を形成する過程を模式的に示している。レーザー切断装置は、親板ガラス１００の表面１０２にレーザービームを照射するレーザーヘッド２０と、レーザービーム２０のビームスポット３０の近傍で親板ガラス１００の表面１０２に冷却媒体、例えば冷却水を射出する第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３と、親板ガラス１００の表面１０２と端面１０１との境界部１０３に初期亀裂を形成するための初期亀裂形成工具、例えば鋼製の円盤状ヘッドを有する第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４とを備えている。第１冷却ノズル２１と第２冷却ノズル２３は、レーザーヘッド２０を挟んで、相対向する位置に配置されている。また、第１衝撃端子２２と第２衝撃端子２４も、レーザーヘッド２０を挟んで、相対向する位置に配置されている。第１衝撃端子２２と第２衝撃端子２４は、第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３よりもレーザーヘッド２０に近い位置にある。レーザーヘッド２０、第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３、第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４は、図示されていない移動ヘッドに保持され、移動ヘッドの移動に伴って一体的に移動可能であると共に、予め設定されたプログラムに従って所定の動作を行う。

図３に示すように、予備亀裂線３１は親板ガラス１００の表面１０２に直角格子状に形成するが、図２は、親板ガラス１００の表面１０２に、相対向する２端面１０１（２辺）と平行で、かつ、相対向する他の２端面１０１（２辺）と交わる複数の予備亀裂線を平行ストライプ状（短冊状）に形成する段階を示している。尚、以下の説明では、簡単のため、図２における親板ガラス１００の左側の端面１０１を「左端面１０１」、右側の端面１０１を「右端面１０１」、下側の端面１０１を「下端面１０１」、上側の端面１０１を「上端面１０１」という。また、下端面１０１及び上端面１０１と平行で、かつ、左端面１０１から右端面１０１に向かう方向を「Ｐ方向」、下端面１０１及び上端面１０１と平行で、かつ、右端面１０１から左端面１０１に向かう方向を「Ｑ方向」という。

まず、移動ヘッドにより、レーザーヘッド２０、第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３、第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４が、保持部に保持された親板ガラス１００の左端面１０１側に設定された初期設定位置に移動する。その後、第１衝撃端子２２の作動により、親板ガラス１００の左端面１０１と表面１０２との境界部１０３に衝撃を加えて初期亀裂（微細クラック）を形成し、次いで、レーザーヘッド２０から親板ガラス１００の表面１０２に向けて例えば１４０Ｗの出力でレーザービームを照射する。そして、図２（Ａ）に示すように、移動ヘッドにより、レーザーヘッド２０が第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３、第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４と伴にＰ方向に移動し、これに伴い、ビームスポット３０が親板ガラス１００の表面１０２上をＰ方向に移動する。同時に、ビームスポット３０に対して左端面１０１側（移動方向の後方側）に位置する第１冷却ノズル２１から冷却水が親板ガラス１００の表面１０２に射出される。

上記の一連の動作において、Ｐ方向に移動するビームスポット３０により局部的に加熱された親板ガラス１００の表面１０２の加熱領域が、ビームスポット３０に追従して移動する第１冷却ノズル２１から射出される冷却水との接触で急激に冷却されることにより、熱衝撃が加えられ、左端面１０１側の境界部１０３に形成された初期亀裂がＰ方向に進展して右端面１０１に至る。これにより、１本の予備亀裂線３１が親板ガラス１００の表面１０２に形成される。

上記の予備亀裂線３１を親板ガラス１００の表面１０２に形成した後、図２（Ｂ）に示すように、右端面１０１側に移動したレーザーヘッド２０、第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３、第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４は、移動ヘッドにより、上端面１０１側に１ピッチ分（５ｍｍ）だけ送り移動され、さらに、上記Ｐ方向とは逆向きのＱ方向に移動して、図２（Ａ）に示す予備亀裂線３１と隣接する予備亀裂線３１を形成する。まず、第２衝撃端子２４の作動により、親板ガラス１００の右端面１０１と表面１０２との境界部１０３に衝撃を加えて初期亀裂を形成し、次いで、レーザーヘッド２０から親板ガラス１００の表面１０２に向けてレーザービームを照射する。そして、移動ヘッドにより、レーザーヘッド２０が第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３、第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４と伴にＱ方向に移動し、これに伴い、ビームスポット３０が親板ガラス１００の表面１０２上をＱ方向に移動する。同時に、ビームスポット３０に対して右端面１０１側（移動方向の後方側）に位置する第２冷却ノズル２３から冷却水が親板ガラス１００の表面１０２に射出される。

上記の一連の動作において、Ｑ方向に移動するビームスポット３０により局部的に加熱された親板ガラス１００の表面１０２の加熱領域が、ビームスポット３０に追従して移動する第２冷却ノズル２３から射出される冷却水との接触で急激に冷却されることにより、熱衝撃が加えられ、右端面１０１側の境界部１０３に形成された初期亀裂がＱ方向に進展して左端面１０１に至る。これにより、図２（Ａ）に示す予備亀裂線３１と隣接する予備亀裂線３１が親板ガラス１００の表面１０２に形成される。

以後、図２（Ｃ）に示すように、Ｐ方向とＱ方向の上記の動作を繰り返して、親板ガラス１００の表面１０２に複数の予備亀裂線３１を平行ストライプ状（短冊状）に形成する。その後、親板ガラス１００を保持する保持部を９０度回転させ、親板ガラス１００の向きを９０度変えて同様の動作を行う。これにより、図３に示すように、親板ガラス１００の表面１０２に予備亀裂線３１が直角格子状に形成される。

上記のようにして、表面１０２に予備亀裂線３１が形成された親板ガラス１００に対して、図３に概念的に示すように、予備亀裂線３１が形成された表面１０２と反対側の表面１０２に金属製のライン状押圧子Ｔを作動方向Ｒに押圧すると共に、予備亀裂線３１が形成された表面１０２側を治具（図示省略）で押さえることによって、予備亀裂線３１の深さ方向の先端部に引張力（機械応力）を作用させて、例えば押圧速度１×１０^−３ｍ／ｓｅｃで押し割りを行う。これにより、親板ガラス１００から複数の短冊状の加工途中板ガラスが得られる。その後、これら短冊状の加工途中板ガラスをそれぞれ真空ピンセット（図示省略）により次工程に運搬し、上記と同様の態様で押し割りを行う。これにより、図１に示すような固体撮像素子用板ガラス１０が得られる。

上記の実施の形態によれば、固体撮像素子用板ガラス１０の製造効率を従来に比べて実測で１．５倍に向上させることができた。また、製造された固体撮像素子用板ガラス１０は、高い加工寸法と安定した加工品位を有しており、さらに、切断加工に起因する端面部の微細なカケ等の不良発生が減少して歩留まりも改善できた。

尚、上記の実施の形態では、移動ヘッドにより、レーザーヘッド２０、第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３、第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４を親板ガラス１００に対して移動させる構成にしたが、親板ガラス１００を適宜の手段により、レーザーヘッド２０、第１冷却ノズル２１及び第２冷却ノズル２３、第１衝撃端子２２及び第２衝撃端子２４に対して移動させる構成にしても良い。

実施形態に係る固体撮像素子用板ガラスの説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ部の拡大図を表している。実施形態に係るレーザー切断装置の構成と切断方法を概念的に示す図であり、（Ａ）は最初の予備亀裂線をＰ方向に形成している状態、（Ｂ）は（Ａ）の予備亀裂線と隣接する予備亀裂線を（Ａ）とは逆方向のＱ方向に形成している状態、（Ｃ）は加工が進んで複数の予備亀裂線が形成された状態を表している。表面に予備亀裂線が形成された親板ガラスを予備亀裂線に沿って押し割る態様を概念的に示す斜視図である。

符号の説明

２１２０レーザーヘッド
第１冷却ノズル
２２第１衝撃端子
２３第２冷却ノズル
２４第２衝撃端子
３０ビームスポット
３１予備亀裂線
１００親板ガラス（脆性板状物）
１０１親板ガラスの端面
１０２親板ガラスの表面
１０３親板ガラスの端面と表面との境界部
Ｐビームスポットの移動方向
Ｑビームスポットの移動方向
Ｒ作動方向
Ｔライン状押圧子

Claims

脆性板状物の表面にレーザービームを照射し、そのビームスポットを前記脆性板状物の表面に設定された複数の平行な切断予定線に沿って移動させると共に、前記ビームスポットの近傍で前記脆性板状物の表面に冷却ノズルから冷却媒体を射出して、前記脆性板状物の表面に前記切断予定線に沿った予備亀裂線を形成し、その後、前記予備亀裂線に機械的な引張力を作用させて、前記脆性板状物を前記予備亀裂線に沿って切断する脆性板状物の切断方法であって、
相互に隣接する前記予備亀裂線に対して、一方の前記予備亀裂線を形成するに際しては前記ビームスポットを前記脆性板状物の一方の端面側からこれと対向する他方の端面側に移動させると共に、前記ビームスポットに対して前記一方の端面側に位置する第１の前記冷却ノズルから冷却媒体を射出し、他方の前記予備亀裂線を形成するに際しては前記ビームスポットを前記脆性板状物の前記他方の端面側から前記一方の端面側に移動させると共に、前記ビームスポットに対して前記他方の端面側に位置する第２の前記冷却ノズルから冷却媒体を射出させることを特徴する脆性板状物の切断方法。
前記脆性板状物が、無機ガラス又は結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の脆性板状物の切断方法。
前記脆性板状物が、固体撮像素子のカバーガラス又はフィルターガラスの親板ガラスであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脆性板状物の切断方法。
前記脆性板状物の表面に成膜が施されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の脆性板状物の切断方法。
脆性板状物の表面にレーザービームを照射するレーザーヘッドと、該レーザービームのビームスポットの近傍で前記脆性板状物の表面に冷却媒体を射出する冷却ノズルとを備えた脆性板状物の切断装置であって、
前記レーザーヘッドを挟んで相対向する位置に一対の前記冷却ノズルが配置され、前記脆性板状物の表面における前記ビームスポットの移動方向に応じて、前記一対の冷却ノズルのうち、前記ビームスポットの移動方向の後方側に位置する前記冷却ノズルから冷却媒体を射出させることを特徴とする脆性板状物の切断装置。
さらに、前記脆性板状物の表面と端面との境界部に初期亀裂を形成するための一対の初期亀裂形成工具が、前記レーザーヘッドを挟んで相対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の脆性板状物の切断装置。
前記脆性板状物の表面に予備亀裂線を形成するために使用されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の脆性板状物の切断装置。