JP2010150068A - Method for breaking brittle material substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス基板などの脆性材料基板にレーザビームを照射して加熱した後、冷却することにより、互いに交差する２方向のスクライブラインを形成し、これら２方向に沿って脆性材料基板を割断する方法に関するものである。 In the present invention, a brittle material substrate such as a glass substrate is irradiated with a laser beam, heated, and then cooled to form two scribe lines intersecting each other, and the brittle material substrate is cut along these two directions. It is about how to do.
従来、脆性材料基板の割断方法としては、カッターホイール等を圧接転動させてスクライブラインを形成した後、スクライブラインに沿って基板に対して垂直方向から外力を加え基板を割断する方法が広く行われている。 Conventionally, as a method for cleaving a brittle material substrate, a method is widely used in which a scribe line is formed by pressing and rolling a cutter wheel or the like, and then the substrate is cleaved by applying an external force perpendicularly to the substrate along the scribe line. It has been broken.
通常、カッターホイールを用いて脆性材料基板のスクライブを行った場合、カッターホイールによって脆性材料基板に付与される機械的な応力によって基板の欠陥が生じやすく、ブレイクを行った際に上記欠陥に起因する割れ等が発生する。 Usually, when a brittle material substrate is scribed using a cutter wheel, the substrate is likely to be defective due to mechanical stress imparted to the brittle material substrate by the cutter wheel, and is caused by the above-described defect when performing a break. Cracks occur.
そこで、近年、レーザビームを用いて基板にスクライブラインを形成する方法が実用化されている。この方法は、レーザビームを基板に照射して基板を溶融温度未満に加熱した後、冷却媒体により基板を冷却することによって基板に熱応力を生じさせ、この熱応力によって基板の表面から略垂直方向にクラックを形成させるというものである。このレーザビームを用いた脆性材料基板にスクライブラインを形成する方法では、熱応力を利用するため、工具を基板に直接接触させることがなく、割断面は欠け等の少ない平滑な面となり、基板の強度が維持される。 Therefore, in recent years, a method of forming a scribe line on a substrate using a laser beam has been put into practical use. In this method, the substrate is irradiated with a laser beam to heat the substrate to a temperature lower than the melting temperature, and then the substrate is cooled by a cooling medium, thereby generating thermal stress on the substrate. To form cracks. In this method of forming a scribe line on a brittle material substrate using a laser beam, since the thermal stress is used, the tool is not brought into direct contact with the substrate, the cut section has a smooth surface with few chips and the like. Strength is maintained.
ところが、図５に示すように、互いに交差する２方向のスクライブライン５２ａ，５２ｂを形成した場合、２つのスクライブライン５２ａ、５２ｂが交差する領域において、最初に形成したスクライブライン５２ａの垂直クラック５３ａが固着し、スクライブライン５２ａが見掛け上消滅する現象が生じる。このため、最初に形成したスクライブライン５２ａに沿って基板表面に対して略垂直方向に外力を加えて基板を割断する際に(以下、「ブレーク」と記すことがある)、割断ラインがスクライブライン５２ａから外れて割断不良が生じることがあった。 However, as shown in FIG. 5, when two scribe lines 52a and 52b intersecting each other are formed, in the region where the two scribe lines 52a and 52b intersect, the vertical crack 53a of the scribe line 52a formed first is A phenomenon occurs in which the scribe line 52a disappears apparently. For this reason, when the substrate is cleaved by applying an external force in a direction substantially perpendicular to the substrate surface along the scribe line 52a that is initially formed (hereinafter, sometimes referred to as “break”), the cleave line becomes a scribe line. There was a case where the cleaving defect occurred due to the deviation from 52a.
かかる不具合を防止するため、例えば特許文献１では、脆性材料基板の一方面に第１スクライブラインを形成し、脆性材料基板のもう一方面に、第１スクライブラインに交差するように第２スクライブラインを形成し、脆性材料基板をブレイクする技術が提案されている。また、特許文献２では、第１スクライブラインの形成、第２スクライブラインの形成、第１スクライブラインに沿ってのブレイク、第２スクライブラインに沿ってのブレイクの順序で脆性材料基板を割断する方法が提案されている。 In order to prevent such problems, for example, in Patent Document 1, a first scribe line is formed on one surface of a brittle material substrate, and a second scribe line is formed on the other surface of the brittle material substrate so as to intersect the first scribe line. There has been proposed a technique for forming a substrate and breaking a brittle material substrate. Further, in Patent Document 2, a method of cleaving a brittle material substrate in the order of formation of a first scribe line, formation of a second scribe line, break along the first scribe line, and break along the second scribe line Has been proposed.
また、特許文献３では、冷却媒体に界面活性剤を添加して、スクライブラインを構成する垂直クラックの固着を防止する技術が提案されている。
しかしながら、特許文献１の提案技術では、脆性材料基板の表裏両面をスクライブする必要があるため、表面用と裏面用の２つのスクライブ装置を設ける、あるいはスクライブ装置は１つとし脆性材料基板の表裏を反転させる装置を設ける必要がある。また、特許文献２の提案技術では、スクライブラインが消滅した領域を存在させたまま基板のブレイクを行うので、依然として割断ラインがスクライブラインから外れることがある。 However, in the proposed technology of Patent Document 1, since it is necessary to scribe both front and back surfaces of the brittle material substrate, two scribing devices for the front surface and the back surface are provided, or one scribing device is provided and the front and back surfaces of the brittle material substrate are arranged. It is necessary to provide an inversion device. Further, in the proposed technique of Patent Document 2, since the substrate is broken while the region where the scribe line disappears is present, the cleavage line may still be disengaged from the scribe line.
さらに、特許文献３の提案技術では、脆性材料基板を割断した後に、冷却媒体に含まれる界面活性剤を基板から除去する洗浄工程が必要となり、製造工程が複雑化し生産効率が低下するおそれがある。 Furthermore, in the proposed technique of Patent Document 3, after the brittle material substrate is cleaved, a cleaning process is required to remove the surfactant contained in the cooling medium from the substrate, which may complicate the manufacturing process and reduce the production efficiency. .
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、互いに交差する２方向のスクライブラインを形成し、脆性材料基板を割断する場合に、２つのスクライブラインが交差する領域において、最初に形成したスクライブラインの垂直クラックの固着の発生を抑え、スクライブラインに沿って基板をきれいに割断できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to form a scribe line in two directions intersecting each other, and when the brittle material substrate is cleaved, the two scribe lines intersect. In the region, it is intended to suppress the occurrence of vertical cracks of the scribe line formed first and to cleanly cut the substrate along the scribe line.
前記目的を達成する本発明に係る割断方法は、脆性材料基板に対してレーザビームを相対移動させながら照射して、前記基板を溶融温度未満に加熱した後、前記基板に対して冷却水を噴出させて冷却して、前記基板に生じた熱応力によって、垂直クラックからなる第１スクライブラインを形成し、次いで、第１スクライブラインと同様にして、第１スクライブラインと交差する第２スクライブラインを形成した後、第１スクライブライン及び第２スクライブラインに沿って前記基板表面に対して略垂直方向に外力を加えて前記基板を割断する方法であって、第２スクライブラインの形成工程における冷却水量を０．５ｍｌ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする。 The cleaving method according to the present invention that achieves the above object is to irradiate a brittle material substrate while relatively moving a laser beam, heat the substrate to a temperature lower than the melting temperature, and then eject cooling water to the substrate. The first scribe line composed of vertical cracks is formed by the thermal stress generated in the substrate and then the second scribe line intersecting with the first scribe line is formed in the same manner as the first scribe line. A method of cleaving the substrate by applying an external force in a direction substantially perpendicular to the substrate surface along the first scribe line and the second scribe line after the formation, and the amount of cooling water in the second scribe line forming step Is 0.5 ml / min or less.
ここで、第１スクライブラインの垂直クラックの固着を一層防止する観点からは、冷却水を気体と共に前記基板に対して噴出させるようにするのが好ましい。 Here, from the viewpoint of further preventing the fixing of the vertical cracks of the first scribe line, it is preferable that the cooling water is jetted to the substrate together with the gas.
前記脆性材料基板としてはガラス基板が好ましく、前記レーザビームの波長としては９〜１１μｍの範囲が好ましい。 The brittle material substrate is preferably a glass substrate, and the wavelength of the laser beam is preferably in the range of 9 to 11 μm.
本発明の割断方法では、第２スクライブラインの形成工程における冷却水量を０．５ｍｌ／ｍｉｎ以下としたので、２つのスクライブラインが交差する領域における、第１スクライブラインの消滅が抑制される。これにより、ブレーク工程において第１スクライブラインに沿って基板をきれいに割断できるようになる。 In the cleaving method of the present invention, since the amount of cooling water in the second scribe line forming step is 0.5 ml / min or less, the disappearance of the first scribe line is suppressed in the region where the two scribe lines intersect. As a result, the substrate can be cleanly cut along the first scribe line in the break process.
冷却水を気体と共に前記基板に対して噴出させるようにすると、第１スクライブラインの垂直クラックの固着を一層防止できる。 If the cooling water is jetted onto the substrate together with the gas, it is possible to further prevent the vertical cracks of the first scribe line from sticking.
以下、本発明に係る脆性材料基板の割断方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, although the cutting method of the brittle material substrate according to the present invention will be described in more detail, the present invention is not limited to these embodiments.
図１に、本発明の割断方法の実施に用いる割断装置の一例を示す概説図を示す。この図の割断装置は、架台１１上に紙面に対して垂直方向（Ｙ方向）に移動自在のスライドテーブル１２と、スライドテーブル上に図の左右方向（Ｘ方向）に移動自在の台座１９と、台座１９上に設けられた回転機構２５とを備え、この回転機構２５上に設けられた回転テーブル２６に載置・固定された脆性材料基板５０はこれらの移動手段によって水平面内を自在に移動される。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cleaving apparatus used for carrying out the cleaving method of the present invention. The cleaving apparatus in this figure includes a slide table 12 that is movable on the gantry 11 in a direction perpendicular to the paper surface (Y direction), a pedestal 19 that is movable on the slide table in the left and right direction (X direction), and The brittle material substrate 50 provided with a rotating mechanism 25 provided on the pedestal 19 and placed and fixed on the rotating table 26 provided on the rotating mechanism 25 is freely moved in the horizontal plane by these moving means. The
スライドテーブル１２は、架台１１の上面に所定距離隔てて平行に配置された一対のガイドレール１４，１５上に移動自在に取り付けられている。そして、一対のガイドレール１４，１５の間には、ガイドレール１４，１５と平行にボールネジ１３が、不図示のモータによって正・逆回転自在に設けられている。また、スライドテーブル１２の底面にはボールナット１６が設けられている。このボールナット１６はボールネジ１３に螺合している。ボールネジ１３が正転又は逆転することによって、ボールナット１６はＹ方向に移動し、これによってボールナット１６が取り付けられたスライドテーブル１２が、ガイドレール１４，１５上をＹ方向に移動する。 The slide table 12 is movably mounted on a pair of guide rails 14 and 15 arranged in parallel with a predetermined distance on the upper surface of the gantry 11. Between the pair of guide rails 14 and 15, a ball screw 13 is provided in parallel to the guide rails 14 and 15 so as to be rotatable forward and backward by a motor (not shown). A ball nut 16 is provided on the bottom surface of the slide table 12. The ball nut 16 is screwed into the ball screw 13. When the ball screw 13 rotates forward or backward, the ball nut 16 moves in the Y direction, whereby the slide table 12 to which the ball nut 16 is attached moves on the guide rails 14 and 15 in the Y direction.
また台座１９は、スライドテーブル１２上に所定距離隔てて平行に配置された一対のガイド部材２１に移動可能に支持されている。そして、一対のガイド部材２１間には、ガイド部材２１と平行にボールネジ２２が、モータ２３によって正逆回転自在に設けられている。また、台座１９の底面にはボールナット２４が設けられ、ボールネジ２２に螺合している。ボールネジ２２が正転又は逆転することによって、ボールナット２４はＸ方向に移動し、これによって、ボールナット２４と共に台座１９が、一対のガイド部材２１に沿ってＸ方向に移動する。 The pedestal 19 is movably supported by a pair of guide members 21 disposed in parallel on the slide table 12 at a predetermined distance. Between the pair of guide members 21, a ball screw 22 is provided in parallel with the guide member 21 so as to be rotatable forward and backward by a motor 23. A ball nut 24 is provided on the bottom surface of the pedestal 19 and is screwed into the ball screw 22. When the ball screw 22 rotates forward or backward, the ball nut 24 moves in the X direction, whereby the pedestal 19 together with the ball nut 24 moves in the X direction along the pair of guide members 21.
台座１９上には回転機構２５が設けられている。そして、この回転機構２５上に回転テーブル２６が設けられている。割断対象である脆性材料基板５０は、回転テーブル２６上に真空吸着によって固定される。回転機構２５は、回転テーブル２６を垂直方向の中心軸の周りに回転させる。 A rotation mechanism 25 is provided on the pedestal 19. A rotating table 26 is provided on the rotating mechanism 25. The brittle material substrate 50 to be cleaved is fixed on the rotary table 26 by vacuum suction. The rotation mechanism 25 rotates the rotary table 26 around the central axis in the vertical direction.
回転テーブル２６の上方には、回転テーブル２６と離隔対向するように、支持台３１が、取付台３２から垂下する保持部材３３によって支持されている。支持台３１には、脆性材料基板５０の表面にトリガークラックを形成するためのカッタホイール３５と、脆性材料基板５０にレーザビームを照射するための開口（不図示）と、脆性材料基板５０の表面を冷却するための冷却ノズル３７とが設けられている。 A support base 31 is supported above the rotary table 26 by a holding member 33 that hangs down from the mounting base 32 so as to face the rotary table 26 at a distance. The support base 31 includes a cutter wheel 35 for forming a trigger crack on the surface of the brittle material substrate 50, an opening (not shown) for irradiating the brittle material substrate 50 with a laser beam, and the surface of the brittle material substrate 50. And a cooling nozzle 37 for cooling.
カッタホイール３５は、チップホルダー３６によって、脆性材料基板５０に圧接する位置と非接触な位置とに昇降可能に保持されており、スクライブラインの開始起点となるトリガークラックを形成するときのみ、脆性材料基板５０に圧接する位置に下降する。トリガークラックの形成位置は、トリガークラックから予測不可能な方向にクラックが生じる先走り現象を抑制するために、脆性材料基板５０の表面側端よりも内側に形成するのが好ましい。 The cutter wheel 35 is held by the chip holder 36 so as to be movable up and down between a position in pressure contact with the brittle material substrate 50 and a non-contact position, and the brittle material is formed only when a trigger crack is formed as a starting point of the scribe line. It descends to a position where it comes into pressure contact with the substrate 50. The trigger crack is preferably formed on the inner side of the front edge of the brittle material substrate 50 in order to suppress a preceding phenomenon in which the crack is generated in an unpredictable direction from the trigger crack.
取付台３２上にはレーザ出力装置３４が設けられている。レーザ出力装置３４から出射されたレーザビームＬＢは、反射ミラー４４で下方に反射され、保持部材３３内に保持された光学系を介して支持台３１に形成された開口から、回転テーブル２６上に固定された脆性材料基板５０に照射される。 A laser output device 34 is provided on the mounting base 32. The laser beam LB emitted from the laser output device 34 is reflected downward by the reflection mirror 44, and is formed on the rotary table 26 from the opening formed in the support base 31 through the optical system held in the holding member 33. The fixed brittle material substrate 50 is irradiated.
また、支持台３１の、レーザビームＬＢが出射する開口近傍に設けられた冷却ノズル３７からは、脆性材料基板５０に向かって冷却水が空気と共に噴出される。冷却水が噴出される脆性材料基板５０上の位置は、割断予定ライン５１上で且つレーザビームＬＢの照射領域の後側である（図２を参照）。冷却水の噴出条件については後述する。 Further, cooling water is jetted together with air from the cooling nozzle 37 provided near the opening of the support 31 where the laser beam LB is emitted toward the brittle material substrate 50. The position on the brittle material substrate 50 from which the cooling water is ejected is on the planned cutting line 51 and behind the irradiation region of the laser beam LB (see FIG. 2). The cooling water ejection conditions will be described later.
取付台３２には、脆性材料基板５０に予め刻印されたアライメントマークを認識する一対のＣＣＤカメラ３８，３９が設けられている。これらのＣＣＤカメラ３８，３９により、脆性材料基板５０のセット時の位置ずれが検出され、例え脆性材料基板５０が角度θずれていた場合は回転テーブル２６が−θだけ回転され、脆性材料基板５０がＹずれていたときはスライドテーブル１２が−Ｙだけ移動される。 The mounting base 32 is provided with a pair of CCD cameras 38 and 39 for recognizing alignment marks engraved in advance on the brittle material substrate 50. These CCD cameras 38 and 39 detect a positional shift when the brittle material substrate 50 is set. For example, when the brittle material substrate 50 is shifted by the angle θ, the rotary table 26 is rotated by −θ, and the brittle material substrate 50 is detected. When Y is misaligned, the slide table 12 is moved by -Y.
このような構成の割断装置において脆性材料基板５０を割断する場合には、まず、脆性材料基板５０を回転テーブル２６上に載置し吸引手段により固定する。そして、ＣＣＤカメラ３８および３９によって、脆性材料基板５０に設けられたアライメントマークを撮像し、前述のように、撮像データに基づいて脆性材料基板５０を所定の位置に位置決めする。 When the brittle material substrate 50 is cleaved in the cleaving apparatus having such a configuration, first, the brittle material substrate 50 is placed on the rotary table 26 and fixed by suction means. Then, the CCD cameras 38 and 39 capture an image of the alignment mark provided on the brittle material substrate 50, and position the brittle material substrate 50 at a predetermined position based on the imaging data as described above.
次いで、前述のように、ホイールカッタ３５によって脆性材料基板５０にトリガークラックを形成する。そして、レーザ出力装置３４からレーザビームＬＢを出射する。レーザビームＬＢは反射ミラー４４よって、図２に示すように、脆性材料基板５０表面に対して略垂直に照射する。また同時に、レーザビーム照射領域の後端近傍に冷却媒体としての水をノズル３７から噴出させる。脆性材料基板５０にレーザビームＬＢを照射することによって、脆性材料基板５０は厚み方向に溶融温度未満で加熱され、脆性材料基板５０は熱膨張しようとするが、局所加熱のため膨張できず照射点を中心に圧縮応力が発生する。そして加熱直後に、脆性材料基板５０の表面が水により冷却されることによって、脆性材料基板５０が今度は収縮して引張応力が発生する。この引張応力の作用によって、トリガークラックを開始点として割断予定ライン５１に沿って垂直クラック５３が脆性材料基板５０に形成される。 Next, as described above, a trigger crack is formed in the brittle material substrate 50 by the wheel cutter 35. Then, a laser beam LB is emitted from the laser output device 34. The laser beam LB is irradiated by the reflecting mirror 44 substantially perpendicularly to the surface of the brittle material substrate 50 as shown in FIG. At the same time, water as a cooling medium is ejected from the nozzle 37 in the vicinity of the rear end of the laser beam irradiation region. By irradiating the brittle material substrate 50 with the laser beam LB, the brittle material substrate 50 is heated below the melting temperature in the thickness direction, and the brittle material substrate 50 tries to thermally expand, but cannot expand due to local heating, and the irradiation point Compressive stress is generated around the center. Immediately after the heating, the surface of the brittle material substrate 50 is cooled by water, so that the brittle material substrate 50 is contracted and tensile stress is generated. Due to the action of the tensile stress, the vertical crack 53 is formed in the brittle material substrate 50 along the planned cutting line 51 with the trigger crack as a starting point.
そしてレーザビームＬＢ及び冷却ノズル３７を割断予定ライン５１に従って相対的に移動させることによって、垂直クラック５３が伸展し脆性材料基板５０にスクライブライン５２が形成される。この実施形態の場合には、レーザビームＬＢと冷却ノズル３７とは所定位置に固定された状態で、スライドテーブル１２と台座１９、回転テーブル２６の回転機構２５とによって脆性材料基板５０が移動される。もちろん、脆性材料基板５０を固定した状態で、レーザビームＬＢと冷却ノズル３７とを移動させても構わない。あるいは脆性材料基板５０及びレーザビームＬＢ・冷却ノズル３７の双方を移動させても構わない。 Then, by moving the laser beam LB and the cooling nozzle 37 relatively according to the planned cutting line 51, the vertical crack 53 extends and a scribe line 52 is formed on the brittle material substrate 50. In the case of this embodiment, the brittle material substrate 50 is moved by the slide table 12, the pedestal 19, and the rotating mechanism 25 of the rotating table 26 while the laser beam LB and the cooling nozzle 37 are fixed at predetermined positions. . Of course, the laser beam LB and the cooling nozzle 37 may be moved while the brittle material substrate 50 is fixed. Alternatively, both the brittle material substrate 50 and the laser beam LB / cooling nozzle 37 may be moved.
次に、本発明に係る割断方法について説明する。図３に、本発明の割断方法の一例を示す工程図を示す。まず同図（ａ）に示すように、前述のようにして、レーザビームＬＢ及び冷却ノズル３７を割断予定ライン５１ａに従って相対的に移動させることによって、不図示のトリガークラックを開始点とする垂直クラック５３ａを相対移動方向に伸展させて、脆性材料基板５０に第１スクライブライン５２ａを形成する。 Next, the cleaving method according to the present invention will be described. FIG. 3 is a process diagram showing an example of the cleaving method of the present invention. First, as shown in FIG. 6A, as described above, the laser beam LB and the cooling nozzle 37 are moved relative to each other according to the cleaving line 51a, so that a vertical crack starting from a trigger crack (not shown) is started. The first scribe line 52a is formed on the brittle material substrate 50 by extending 53a in the relative movement direction.
ここで使用するレーザビームＬＢとしては特に限定はなく、脆性材料基板の材質や厚み、形成したい垂直クラックの深さなどから適宜決定すればよい。脆性材料基板がガラス基板の場合には、基板表面での吸収が大きいことから波長９〜１１μｍのレーザビームが好ましい。このようなレーザビームとしてはＣＯ２レーザが挙げられる。レーザビームの基板への照射形状としては、レーザビームの相対移動方向に長い楕円形状が好ましく、長径は１０〜６０ｍｍの範囲、短径は１〜５ｍｍの範囲が好適である。 The laser beam LB used here is not particularly limited, and may be appropriately determined from the material and thickness of the brittle material substrate, the depth of the vertical crack to be formed, and the like. When the brittle material substrate is a glass substrate, a laser beam with a wavelength of 9 to 11 μm is preferable because of the large absorption on the substrate surface. An example of such a laser beam is a CO 2 laser. The irradiation shape of the laser beam onto the substrate is preferably an elliptical shape that is long in the relative movement direction of the laser beam, and the major axis is preferably in the range of 10 to 60 mm and the minor axis is preferably in the range of 1 to 5 mm.
冷却ノズル３７から噴出させる水としては蒸留水が好ましい。ただし、割断後の脆性材料基板を使用する上で悪影響を与えない範囲において、界面活性剤等の添加剤を水に添加しても構わない。冷却水量としては通常は１〜２ｍｌ／ｍｉｎの範囲である。水による基板の冷却は、レーザービームによって加熱された基板を急冷する観点からは、気体（通常は空気）と共に水を噴射させるいわゆるウォータジェット方式が望ましい。冷却水による冷却領域は、直径１〜５ｍｍ程度の円形状又は楕円形状であることが好ましい。また、冷却領域は、レーザビームによる加熱領域の相対移動方向後方であって、加熱域の後端付近に形成するのが好ましい。 As water ejected from the cooling nozzle 37, distilled water is preferable. However, an additive such as a surfactant may be added to water within a range that does not adversely affect the use of the brittle material substrate after cleaving. The amount of cooling water is usually in the range of 1 to 2 ml / min. The cooling of the substrate with water is preferably a so-called water jet method in which water is injected together with a gas (usually air) from the viewpoint of rapidly cooling the substrate heated by the laser beam. The cooling region with cooling water is preferably circular or elliptical with a diameter of about 1 to 5 mm. The cooling region is preferably formed behind the heating region by the laser beam in the relative movement direction and in the vicinity of the rear end of the heating region.
レーザビームＬＢ及び冷却ノズル３７の相対移動速度としては特に限定はなく、得たい垂直クラックの深さなどから適宜決定すればよい。相対移動速度を遅くするほど、形成される垂直クラックは深くなる。通常、相対移動速度は数百ｍｍ／ｓｅｃ程度である。 The relative moving speed of the laser beam LB and the cooling nozzle 37 is not particularly limited, and may be appropriately determined from the depth of the vertical crack to be obtained. The slower the relative movement speed, the deeper the vertical cracks that are formed. Usually, the relative movement speed is about several hundred mm / sec.
スクライブライン５２ａを構成する垂直クラック５３ａの深さとしては、特に限定はないが、後工程のブレークで基板を円滑に割断するためには、基板厚み対して１０〜５０％程度の深さが好ましい。 The depth of the vertical crack 53a constituting the scribe line 52a is not particularly limited, but a depth of about 10 to 50% with respect to the substrate thickness is preferable in order to smoothly cleave the substrate in a later process break. .
次いで図３（ｂ）に示すように、第１スクライブライン５２ａを形成した後、第１スクライブライン５２ａに直交するように第２スクライブライン５２ｂを形成する。第２スクライブライン５２ｂの形成条件としては、冷却ノズル３７から噴出させる冷却水量以外は、第１スクライブライン５２ａの形成条件と同じ条件がここでも挙げられる。 Next, as shown in FIG. 3B, after forming the first scribe line 52a, the second scribe line 52b is formed so as to be orthogonal to the first scribe line 52a. As the formation conditions of the second scribe line 52b, the same conditions as the formation conditions of the first scribe line 52a can be cited here, except for the amount of cooling water ejected from the cooling nozzle 37.
第２スクライブライン５２ｂの形成工程では、冷却ノズル３７から噴出される冷却水量を０．５ｍｌ／ｍｉｎ以下とする。この点が本発明の割断方法の大きな特徴である。このように冷却水量を従来よりも少ない量とすることによって、第２スクライブライン５２ｂと第１スクライブライン５２ａとが交差する領域における、第１スクライブライン５２ａの垂直クラック５３ａの固着が効果的に抑えられる。第２スクライブライン５２ｂの形成時の冷却水量を上記範囲にすると、第１スクライブライン５２ａの垂直クラック５３ａの固着が抑えられる機構については、未だ明確にはなっていないが、次のような機構によるものではないかと本発明者らは推測している。垂直クラックの固着は、第２スクライブラインを形成する際の第２スクライブライン方向の圧縮応力により、第１スクライブラインの垂直クラックの亀裂面同士が押し付け合わされることにより生じると考えられる。第２スクライブ方向の圧縮応力は、第２スクライブの加熱領域で最大になる。加熱の直後に冷却することにより、基板表面の圧縮応力は急激に減少するが、基板の内部では、表面の圧縮応力の急激な減少の影響を受けて、逆に圧縮応力が増加すると考えられる。つまり、冷却水量が多いと、加熱領域から冷却領域までの間で、大きな圧縮応力が維持される。このため、冷却水量を減少させると、冷却領域の基板内部での圧縮応力が大きくならず、交点固着が抑制されるものと推測される。 In the step of forming the second scribe line 52b, the amount of cooling water ejected from the cooling nozzle 37 is set to 0.5 ml / min or less. This is a major feature of the cleaving method of the present invention. Thus, by making the amount of cooling water smaller than before, the sticking of the vertical crack 53a of the first scribe line 52a in the region where the second scribe line 52b and the first scribe line 52a intersect is effectively suppressed. It is done. If the amount of cooling water at the time of forming the second scribe line 52b is in the above range, the mechanism that prevents the vertical crack 53a from sticking to the first scribe line 52a has not been clarified yet, but the mechanism is as follows. The present inventors speculate that this is not the case. The fixing of the vertical cracks is considered to be caused by pressing the crack surfaces of the vertical cracks of the first scribe line against each other due to the compressive stress in the second scribe line direction when the second scribe line is formed. The compressive stress in the second scribe direction is maximized in the heating region of the second scribe. By cooling immediately after heating, the compressive stress on the surface of the substrate rapidly decreases, but it is considered that the compressive stress increases inside the substrate due to the effect of the rapid decrease in the compressive stress on the surface. That is, when the amount of cooling water is large, a large compressive stress is maintained between the heating region and the cooling region. For this reason, when the amount of cooling water is decreased, it is presumed that the compressive stress inside the substrate in the cooling region does not increase, and the cross point fixation is suppressed.
第２スクライブライン５２ｂの形成工程における冷却水量の下限値としては、第２スクライブライン５２ｂが形成できる範囲、すなわち基板に引張応力が生じ垂直クラック５３ｂができる範囲であれば特に限定はない。通常、冷却水量は０．２ｍｌ／ｍｉｎ以上が好ましい。 The lower limit value of the amount of cooling water in the step of forming the second scribe line 52b is not particularly limited as long as the second scribe line 52b can be formed, i.e., a range in which tensile stress is generated on the substrate and the vertical crack 53b can be formed. Usually, the cooling water amount is preferably 0.2 ml / min or more.
次に、同図（ｃ）に示すように、第１スクライブライン５２ａに沿ってブレイクバー６を脆性材料基板５０の表面に押し当て、基板に対して垂直方向に押圧力を加える。これによって、基板５０に応力が生じ、第１スクライブライン５２ａの垂直クラック５３ａが基板裏面にまで伸展し、第１スクライブライン５２ａで基板５０が割断される。そして同図（ｄ）に示すように、第２スクライブライン５２ｂにおいても同様にして、ブレイクバー６で基板５０を押圧し基板５０を割断する。なお、ブレイクバー６に換えてローラを用いてブレイクを行ってももちろん構わない。また、第２スクライブライン５２ｂで基板５０を割断した後、第１スクライブライン５２ａを割断しても構わない。 Next, as shown in FIG. 3C, the break bar 6 is pressed against the surface of the brittle material substrate 50 along the first scribe line 52a, and a pressing force is applied in a direction perpendicular to the substrate. As a result, stress is generated in the substrate 50, the vertical crack 53a of the first scribe line 52a extends to the back surface of the substrate, and the substrate 50 is cleaved by the first scribe line 52a. Then, as shown in FIG. 4D, the substrate 50 is pressed by the break bar 6 to cleave the substrate 50 in the same manner in the second scribe line 52b. Of course, the break may be performed using a roller instead of the break bar 6. Further, after the substrate 50 is cleaved by the second scribe line 52b, the first scribe line 52a may be cleaved.
以上、説明した実施形態では第１スクライブライン５２ａと第２スクライブライン５２ｂとを各１本形成して基板を割断していたが、大面積の脆性材料基板に第１スクライブライン５２ａ及び第２スクライブライン５２ｂをそれぞれ複数本の形成して、多数個の小面積基板に割断する場合も本発明の割断方法は当然ながら適用できる。また、本発明の割断方法は、２つのスクライブラインを直交させる場合の他、所望の角度で交差させる場合にももちろん適用できる。 In the above-described embodiment, the first scribe line 52a and the second scribe line 52b are each formed to cleave the substrate. However, the first scribe line 52a and the second scribe line 52a are formed on a brittle material substrate having a large area. Of course, the cleaving method of the present invention can also be applied to a case where a plurality of lines 52b are formed and cleaved into a large number of small area substrates. In addition, the cleaving method of the present invention can be applied to a case where the two scribe lines are crossed at a desired angle in addition to the case where the two scribe lines are orthogonal to each other.
実施例１
図１に示した割断装置を用いて、厚さ０．５５ｍｍの化学強化ソーダガラス基板に、第１スクライブラインと第２スクライブラインとを、互いに直交し、交点が４０個となるように複数本形成した。スクライブ条件は下記の通りである。スクライブ終了後、第２スクライブラインでガラス基板を手割りした後、第１スクライブラインでガラス基板を手割りし、交点部分の割断面を光学顕微鏡で観察した。一例として、図４に、交点固着のある場合と交点固着のない場合の光学顕微鏡写真を示す。そして、第１スクライブラインにおいて固着が生じた交点数を数え、交点固着率（％）として算出した。結果を表１に示す。
Example 1
Using the cleaving apparatus shown in FIG. 1, a plurality of first scribe lines and second scribe lines are orthogonally crossed on a chemically strengthened soda glass substrate having a thickness of 0.55 mm so that there are 40 intersections. Formed. The scribing conditions are as follows. After scribing, the glass substrate was split by the second scribe line, then the glass substrate was split by the first scribe line, and the cross section at the intersection was observed with an optical microscope. As an example, FIG. 4 shows an optical micrograph in the case where the intersection is fixed and in the case where the intersection is not fixed. Then, the number of intersections where sticking occurred in the first scribe line was counted and calculated as the intersection sticking rate (%). The results are shown in Table 1.
スクライブ条件
レーザービーム：ＣＯ２レーザ（出力５８．７Ｗ）
相対移動速度 ：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
レーザスポット：楕円形（長径２２ｍｍ，短径２．１ｍｍ）
冷却スポット ：楕円形（長径３ｍｍ ，短径２ｍｍ）
レーザスポットと冷却スポットの中心点間距離：１０ｍｍ
冷却水量 ：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
Scribe condition laser beam: CO 2 laser (output 58.7 W)
Relative moving speed: 220mm / sec
Laser spot: Ellipse (major axis 22mm, minor axis 2.1mm)
Cooling spot: Ellipse (major axis 3mm, minor axis 2mm)
Distance between center point of laser spot and cooling spot: 10mm
Cooling water volume: 0.5 ml / min
比較例１〜３
冷却水量をそれぞれ１．７ｍｌ／ｍｉｎ，３．０ｍｌ／ｍｉｎ，４．３ｍｌ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして、交差する２本のスクライブラインを形成し、ガラス基板を手割りして交点部分の割断面を光学顕微鏡で観察し、交点固着率（％）を算出した。結果を表１に合わせて示す。
Comparative Examples 1-3
Two intersecting scribe lines were formed in the same manner as in Example 1 except that the cooling water amounts were 1.7 ml / min, 3.0 ml / min, and 4.3 ml / min, respectively, and the glass substrate was split by hand. The cross section of the intersection was observed with an optical microscope, and the intersection fixation rate (%) was calculated. The results are shown in Table 1.
交点固着率の実使用上の目安としての基準は４０％以下であるところ、表１において、冷却水量を０．５ｍｌ／ｍｉｎとした実施例１では、交点固着率が２７．０％と実使用上の基準を大きく下回っていた。これに対し、冷却水量を０．５ｍｌ／ｍｉｎよりも多くした比較例１〜３では、交点固着率はいずれも基準値を超えていた。 The criterion for actual use of the crossing point fixing rate is 40% or less. In Table 1, in Example 1 where the cooling water amount is 0.5 ml / min, the crossing point fixing rate is 27.0% and the actual use. It was far below the above standards. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 in which the amount of cooling water was larger than 0.5 ml / min, the intersection fixing rate exceeded the reference value.
本発明の脆性材料基板の割断方法では、第２スクライブライン形成工程における冷却水量を所定値以下として、第１スクライブラインの垂直クラックの固着を抑えるようにしたので、既存の割断装置でも簡単に実施でき有用である。 In the cleaving method of the brittle material substrate according to the present invention, the amount of cooling water in the second scribe line forming step is set to a predetermined value or less so as to suppress the sticking of vertical cracks in the first scribe line, so that it can be easily carried out with an existing cleaving apparatus Can be useful.
６ ブレイクバー
３７ 冷却ノズル
５０ 脆性材料基板
５１，５１ａ，５１ｂ 割断予定ライン
５２ スクライブライン
５２ａ 第１スクライブライン
５２ｂ 第２スクライブライン
５３，５３ａ，５３ｂ 垂直クラック
ＬＢ レーザビーム
6 Break bar 37 Cooling nozzle 50 Brittle material substrate 51, 51a, 51b Planned cutting line 52 Scribe line 52a First scribe line 52b Second scribe line 53, 53a, 53b Vertical crack LB Laser beam
Claims (3)
第２スクライブラインの形成工程における冷却水量を０．５ｍｌ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする脆性材料基板の割断方法。 Irradiating the brittle material substrate while relatively moving the laser beam, heating the substrate to below the melting temperature, and then cooling the substrate by ejecting cooling water to generate thermal stress on the substrate. To form a first scribe line composed of vertical cracks, and then, in the same manner as the first scribe line, after forming a second scribe line intersecting the first scribe line, the first scribe line and the second scribe line In the method of cleaving the substrate by applying an external force in a direction substantially perpendicular to the substrate surface along
A method for cleaving a brittle material substrate, wherein the amount of cooling water in the second scribe line forming step is 0.5 ml / min or less.
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