JP2013071871A - スクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりもダイヤモンドポイントの長寿命化が実現されたスクライブ装置を提供する。
【解決手段】脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置が、先端にダイヤモンド含有物からなる刃部を有するダイヤモンドポイントと、ダイヤモンドポイントを保持しつつ移動させる保持手段と、脆性材料基板を保持する保持ユニットと、を備え、保持ユニットに保持された脆性材料基板の表面に刃部を接触させつつ保持手段によってダイヤモンドポイントを移動させることにより表面にスクライブラインを形成可能とされてなり、少なくともスクライブラインの形成の間、刃部に冷却ガスを噴射することにより、刃部を冷却する冷却機構、をさらに備えるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、ダイヤモンドポイントを脆性材料基板に対して相対的に移動させることによって脆性材料基板上にスクライブラインを形成する、スクライブ装置に関する。

刃部がダイヤモンド等で形成されたダイヤモンドポイントまたはダイヤモンドホイールによってガラス基板上にスクライブラインを形成する技術が、従来より知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−０８５７９１号公報

ダイヤモンドポイントをガラス基板に対して所定の圧力で押し当てることによって、ガラス基板にスクライブラインを形成する場合、ガラス基板とこれに実際に押し当てられる部位であるダイヤモンドポイントの刃部との間には、摩擦熱が生じる。係る摩擦熱は、刃部の酸化を引き起こし、ひいては、刃部を劣化させ、スクライブ性能を低下させるなど、ダイヤモンドポイントの寿命を短くする要因となっている。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、従来よりもダイヤモンドポイントの長寿命化が実現されたスクライブ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、先端にダイヤモンド含有物からなる刃部を有するダイヤモンドポイントと、前記ダイヤモンドポイントを保持しつつ移動させる保持手段と、前記脆性材料基板を保持する保持ユニットと、を備え、前記保持ユニットに保持された前記脆性材料基板の表面に前記刃部を接触させつつ前記保持手段によって前記ダイヤモンドポイントを移動させることにより前記表面にスクライブラインを形成可能とされてなり、少なくとも前記スクライブラインの形成の間、前記刃部に冷却ガスを噴射することにより、前記刃部を冷却する冷却機構、をさらに備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のスクライブ装置であって、前記冷却機構が、供給管によって不活性ガス供給源と接続されたノズルから前記刃部に不活性ガスを噴射するように構成されてなるとともに、前記供給管の途中に、前記不活性ガスを冷却するガス冷却手段、を備えており、少なくとも前記スクライブラインの形成の間、前記ガス冷却手段によって冷却された不活性ガスを前記冷却ガスとして前記刃部に対し噴射する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のスクライブ装置であって、前記冷却機構が、前記ダイヤモンドポイントによりスクライブラインが形成される際に前記ダイヤモンドポイントを内部に収容するカバー、をさらに備え、前記カバーの内部に前記ノズルが設けられてなり、前記ノズルから前記刃部に対し噴射された前記冷却ガスによって、前記カバーと前記脆性材料基板の間の空間が低温状態とされる、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２に記載のスクライブ装置であって、前記不活性ガスが窒素ガスである、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項４の発明によれば、ダイヤモンドポイントの刃部に冷却ガスが噴射されることで、刃部と脆性材料基板との間で発生する摩擦熱に起因した刃部の酸化が、好適に抑制される。これにより、ダイヤモンドポイントの長寿命化が実現される。

特に、請求項３の発明によれば、冷却機構がダイヤモンドポイントを内部に収容するカバーを備えることで、ダイヤモンドポイント近傍の空間が他の空間と仕切られる。これにより、ダイヤモンドポイントの刃部に噴射された、冷却された不活性ガスによって、刃部の近傍の雰囲気が低温状態となるので、刃部の酸化がより好適に抑制される。

本実施の形態に係るスクライブ装置１の全体構成を示す正面図である。 本実施の形態に係るスクライブ装置１の全体構成を示す側面図である。 ヘッド部３０付近の構成を示す正面図である。 ホルダ揺動部３４付近の構成の一例を示す側面図である。 ホルダ揺動部３４付近の構成の一例を示す側面図である。 ダイヤモンドポイント６０の構成を示す側面図である。

＜スクライブ装置の構成＞
図１および図２は、それぞれ、本実施の形態に係るスクライブ装置１の全体構成を示す正面図および側面図である。スクライブ装置１は、例えばガラス基板またはセラミックス基板等のように、脆性材料で形成された基板（以下、単に、「脆性材料基板」とも呼ぶ）４の表面に、スクライブライン（切りすじ：縦割れ）を入れる装置である。

図１および図２に示すように、スクライブ装置１は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット２０と、撮像部ユニット８０と、制御ユニット９０とを有している。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく、必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。また、図１および図２においては図示を省略するが、スクライブ装置１はさらに、ダイヤモンドポイント冷却機構１００（図４参照）を備えている。

ここで、本実施の形態において、
（１）スクライブ装置１により脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬ（図６参照）を形成することで垂直クラックを発生させ（スクライブ工程）、
（２）次に、応力付与により垂直クラックをさらに伸展させて、脆性材料基板４を切断する（ブレーク工程）、
手法を、「割断」と呼ぶ。

一方、スクライブ工程のみによって（すなわち、ブレーク工程を実行することなく）、垂直クラックを脆性材料基板４のスクライブラインＳＬが形成された側の主面から逆側の主面まで伸展させ、脆性材料基板４を切断する手法を、「分断」と呼ぶ。

また、本実施の形態のスクライブ方法により割断または分断可能な脆性材料基板４の材質の例としては、ガラス、セラミック、シリコン、またはサファイア等が挙げられる。特に近年、通信機器関連の高周波モジュールに用いる基板として、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）から、比較的加工のしやすいＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）への移行が加速している。そのため、本実施の形態のスクライブ方法は、益々有効に用いられることになる。

保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持しつつ移動させることによって、脆性材料基板４をスクライブユニット２０に対して移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３とを有している。

ここで、基部１０ａは、例えば略直方体状の石定盤により形成されており、その上面（保持ユニット１０と対向する面）は、平坦加工されている。

テーブル１１は、載置された脆性材料基板４を吸着保持する。また、テーブル１１は、保持された脆性材料基板４を、矢印ＡＲ１方向（Ｘ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「進退方向」とも呼ぶ）に進退させるとともに、矢印Ｒ１方向に回転させる。図１および図２に示すように、テーブル１１は、主として、吸着部１１ａと、回転台１１ｂと、移動台１１ｃとを有している。

吸着部１１ａは、回転台１１ｂの上側に設けられている。図１および図２に示すように、吸着部１１ａの上面には、脆性材料基板４が載置可能とされている。また、吸着部１１ａの上面には、複数の吸着溝（図示省略）が格子状に配置されている。したがって、脆性材料基板４が載置された状態で、各吸着溝内の雰囲気が排気（吸引）されることによって、脆性材料基板４は、吸着部１１ａに対して吸着される。

回転台１１ｂは、吸着部１１ａの下側に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１１ｄを中心に吸着部１１ａを回転させる。また、移動台１１ｃは、回転台１１ｂの下側に設けられており、進退方向に沿って、吸着部１１ａおよび回転台１１ｂを移動させる。

したがって、テーブル１１に吸着保持された脆性材料基板４は、矢印ＡＲ１方向に進退させられるとともに、吸着部１１ａの進退動作にともなって移動する回転軸１１ｄを中心に回転させられる。

ボールねじ機構１２は、テーブル１１の下側に配置されており、テーブル１１を矢印ＡＲ１方向に進退させる。図１および図２に示すように、ボールねじ機構１２は、主として、送りネジ１２ａと、ナット１２ｂとを有している。

送りネジ１２ａは、テーブル１１の進退方向に沿って延びる棒体である。送りネジ１２ａの外周面には、螺旋状の溝（図示省略）が設けられている。また、送りネジ１２ａの一端は支持部１４ａにより、送りネジ１２ａの他端は支持部１４ｂにより、それぞれ回転可能に支持されている。さらに、送りネジ１２ａは、モータ１３と連動連結されており、モータ１３が回転すると、その回転方向に送りネジ１２ａが回転する。

ナット１２ｂは、送りネジ１２ａの回転にしたがい、不図示のボールの転がり運動によって、矢印ＡＲ１方向に進退する。図１および図２に示すように、ナット１２ｂは、移動台１１ｃの下部に固定されている。

したがって、モータ１３が駆動させられ、モータ１３の回転力が送りネジ１２ａに伝達されると、ナット１２ｂは、矢印ＡＲ１方向に進退する。その結果、ナット１２ｂが固定されているテーブル１１は、ナット１２ｂと同様に矢印ＡＲ１方向に進退する。

一対のガイドレール１５、１６は、進行方向におけるテーブル１１の移動を規制する。図２に示すように、一対のガイドレール１５、１６は、基部１０ａ上において、矢印ＡＲ２方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

複数（本実施の形態では２つ）の摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、ガイドレール１５に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

複数（本実施の形態では２つ：ただし、図示の都合上、摺動部１８ａのみ記載）の摺動部１８は、ガイドレール１６に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１８は、摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）と同様に、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

このように、モータ１３の回転力がボールねじ機構１２に付与されると、テーブル１１は、一対のガイドレール１５、１６に沿って移動する。そのため、進退方向におけるテーブル１１の直進性を確保することができる。なお、ボールねじ機構１２に代えてリニアガイド（リニアモーター）を設けてもよい。

スクライブユニット２０は、脆性材料基板４の表面へのスクライブラインＳＬの形成を担う。図１および図２に示すように、スクライブユニット２０は、主として、ヘッド部３０と、駆動部７０とを有している。

ヘッド部３０は、脆性材料基板４にスクライブラインＳＬを形成するためのツール（工具）であるダイヤモンドポイント６０（図３参照）を備える。本実施の形態においては、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１（図３参照）を保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４の表面に接触させ、当該表面に押圧力（以下、単に、「スクライブ荷重」とも呼ぶ）を付与した状態で、ダイヤモンドポイント６０を脆性材料基板４に対して移動させることで、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬが形成される。ヘッド部３０の具体的構成については後述する。

駆動部７０は、係るスクライブラインＳＬの形成に際して、ダイヤモンドポイント６０を保持するホルダ３１を含むヘッド部３０を、矢印ＡＲ２方向（Ｙ軸プラスまたはマイナス方向）に沿って往復移動させる。図２に示すように、駆動部７０は、主として、複数（本実施の形態では２本）の支柱７１と、複数（本実施の形態では２本）のガイドレール７２と、モータ７３とを有している。

支柱７１（７１ａ、７１ｂ）は、基部１０ａから上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。図２に示すように、ガイドレール７２は、支柱７１ａ、７１ｂの間に挟まれた状態で、これら支柱７１ａ、７１ｂに対して固定される。

ガイドレール７２は、スクライブラインＳＬを形成する際のヘッド部３０の移動を規制する。図２に示すように、ガイドレール７２は、上下方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

モータ７３は、不図示の送り機構（例えば、ボールねじ機構）と連動連結されている。これにより、モータ７３が回転すると、ヘッド部３０は、ガイドレール７２に沿って矢印ＡＲ２方向に往復する。

撮像部ユニット８０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を撮像する。図２に示すように、撮像部ユニット８０は、複数（本実施の形態では２台）のカメラ８５（８５ａ、８５ｂ）を有している。

カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、図１および図２に示すように、保持ユニット１０の上方に配置されている。カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、脆性材料基板４上に形成された特徴的な部分（例えば、アライメントマーク（図示省略））の画像を撮像する。そして、カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）により撮像された画像に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が求められる。

制御ユニット９０は、スクライブ装置１の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３とを有している。

ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。

ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（例えば、保持ユニット１０の進退・回転動作、ヘッド部３０における往復・昇降動作、後述するダイヤモンドポイント冷却機構１００による冷却動作等の制御）、および種々のデータ演算処理等を実行する。

＜ヘッド部の構成とダイヤモンドポイント＞
図３は、ヘッド部３０付近の構成を示す正面図である。図３に示すように、ヘッド部３０は、主として、ダイヤモンドポイント６０と、ダイヤモンドポイント６０を保持固定するホルダ３１と、ダイヤモンドポイント６０が固定されたホルダ３１を揺動可能とするホルダ揺動部３４と、ダイヤモンドポイント６０の高さ位置を調整するための昇降部５０とを有している。

また、図４および図５は、ホルダ揺動部３４付近の構成の一例を示す側面図である。なお、図４および図５においては、後述するダイヤモンドポイント冷却機構１００も図示している。また、図４は、スクライブラインＳＬの形成を行っていないときのヘッド部３０の様子を示す図でもある。図５は、スクライブラインＳＬの形成を行っているときのヘッド部３０の様子を示す図でもある。さらに、図６は、ダイヤモンドポイント６０の構成を示す側面図である。なお、以降において、スクライブ装置１がスクライブラインＳＬの形成を行っていないときを「静止時」とも称する。

ダイヤモンドポイント６０は、図６に示すように、概略、刃部６１を円柱状または角柱状の棒体である保持部６２の先端部６２ａに設けた構成を有する。刃部６１が脆性材料基板４に突き当てられることによって、脆性材料基板４にスクライブラインＳＬが形成される。

刃部６１は、天然のもしくは合成された、単結晶体ダイヤモンドまたは多結晶体ダイヤモンドや、ダイヤモンド粒子を鉄族元素などの結合材によって結合させた焼結ダイヤモンドなどの構成素材を、四角錐台形形状その他、スクライブラインＳＬの形成に適した形状にて成形してなる。なお、刃部６１の構成素材をダイヤモンド含有物と総称する。

保持部６２の断面直径は、２ｍｍ〜６ｍｍであるのが好ましく、保持部６２の長さは、１０ｍｍ〜７０ｍｍであるのが好ましい。一方、刃部６１のサイズについては、四角錐台形形状をなしている場合であれば、保持部６２の先端部６２ａとの接合部近傍における断面が０．５ｍｍ角〜３．０ｍｍ角であるのが好ましく、当該断面が０．８ｍｍ角〜２．０ｍｍ角であるのがより好ましい。

以上の構成を有するダイヤモンドポイント６０は、スクライブラインＳＬの形成に際して、ヘッド部３０に備わるホルダ３１に固定される。ホルダ３１は、ヘッド部３０においてダイヤモンドポイント６０を直接に保持する要素である。具体的には、図３ないし図５に示すように、ホルダ３１は、刃部６１が脆性材料基板４の側を向くように、ダイヤモンドポイント６０の保持部６２を保持固定する。

＜ホルダ揺動部および昇降部＞
ダイヤモンドポイント６０が保持固定されたホルダ３１は、ホルダ揺動部３４に保持される。そして、ホルダ揺動部３４は、昇降部５０に保持される。

具体的には、図３ないし図５に示すように、ホルダ揺動部３４は、ホルダ３１が取り付けられるホルダジョイント３５と、ホルダジョイント３５を昇降部５０に取り付けるためのホルダ取付ブロック４０とを主に備える。ホルダジョイント３５は、取付片３６と、旋回部３８とを有する。ホルダ取付ブロック４０は、ベアリング４６、４７と、固定部４９とを有する。

取付片３６は、ホルダジョイント３５におけるホルダ３１の直接の取付要素である。図３ないし図５に示すように、取付片３６は、ホルダジョイント３５の下端部分に設けられる。取付片３６の形状は、側面視略Ｌ字状とされている。

取付片３６には、固定軸３６ａが設けられており、ホルダ３１は、係る固定軸３６ａに取り付けられる。固定軸３６ａは、ホルダ３１が取り付けられた状態においてダイヤモンドポイント６０の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）と略垂直である。以下、固定軸３６ａの延在方向（矢印ＡＲ４方向）を単に「軸心方向」とも称する。この軸心方向は、静止時にはＹ軸方向と一致する。

旋回部３８は、ホルダジョイント３５をホルダ取付ブロック４０に接続するための部位である。旋回部３８は、ホルダ取付ブロック４０に備わるベアリング４６、４７によって軸支される。すなわち、旋回部３８は、ベアリング４６、４７の内径面と対向するように、ホルダ取付ブロック４０の本体部４０ａに挿入されている。これにより、ホルダジョイント３５は、ダイヤモンドポイント６０の長さ方向と略平行な回転軸３８ａを中心に、矢印Ｒ２方向に回転可能とされてなる。なお、ベアリング４６、４７は、ホルダ取付ブロック４０の本体部４０ａ内に、静止時において上からこの順番に位置するように配置されている。従って、静止時においては、旋回部３８の回転軸３８ａの延在方向はＺ軸方向と一致する。

係る旋回部３８を備えることで、ホルダジョイント３５は、旋回部３８の回転軸３８ａを中心に、矢印Ｒ２方向に回転可能とされてなる。ただし、旋回部３８の先端部には旋回部３８の回転動作を規制する固定部４９が設けられる。これにより、ホルダジョイント３５については、実際には、回転軸３８ａ周りにおける所定の角度範囲内での揺動のみが許容されてなる。

なお、本実施の形態では、２つのベアリング４６、４７を用いるものとして説明したが、ベアリングの個数はこれに限定されず、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、固定部４９としては、例えば、ネジ等の締結部材が用いられる。

昇降部５０は、ホルダ揺動部３４のホルダ取付ブロック４０と接続され、ホルダ３１を保持するホルダ揺動部３４を全体としてＺ軸方向に昇降させる部位である。図３に示すように、昇降部５０は、主として、シリンダ５１と、伝達部５２とを有している。

シリンダ５１は、ホルダ揺動部３４を上下方向（Ｚ軸プラスまたはマイナス方向）に沿って昇降させるための駆動力を付与する駆動力供給源である。図３に示すように、シリンダ５１は、ホルダ取付ブロック４０の上方に配置されており、主として、本体部５１ａと、ロッド５１ｂとを有している。

ロッド５１ｂは、本体部５１ａに対して進退可能とされている。図３に示すように、ロッド５１ｂの下端は、伝達部５２に連結されている。したがって、シリンダ５１が駆動し、ロッド５１ｂが本体部５１ａから進出することによって、伝達部５２は、ロッド５１ｂの下端により下方向に押し下げられる。

伝達部５２は、シリンダ５１およびホルダ取付ブロック４０の間に設けられており、シリンダ５１からの駆動力をホルダ取付ブロック４０に伝達する。

ガイド機構５３は、図３に示すように、主として、ガイドレール５３ａと、ガイドレール５３ａに沿って上下方向に摺動自在とされたガイドブロック５３ｂとを有している。ガイドブロック５３ｂには、ホルダ取付ブロック４０の直接の取付要素である取付プレート５４が付設されてなる。取付プレート５４には、ホルダ取付ブロック４０の回動軸４０ｂが挿入される挿入口５６が設けられている。

挿入口５６は、水平面内においてスクライブラインＳＬの形成方向に垂直な方向に延在する。係る挿入口５６に回動軸４０ｂが挿入されることで、ホルダ揺動部３４は、回動軸４０ｂ周りに回動可能となっている。なお、図４に示すように、あるいは図５において一点鎖線にて示すように、静止時において、ホルダ揺動部３４は、ダイヤモンドポイント６０の延在方向が鉛直方向に一致するように位置する。また、ホルダ揺動部３４の回動軸４０ｂ周りの回動は、図示しない角度規制手段により、所定の角度範囲内に規制されてなる。例えば、図５においては矢印Ｒ３にて示す範囲でのみ回動可能とされてなる。

また、回動軸４０ｂが挿入口５６に挿入されてなることにより、ホルダ揺動部３４は、取付プレート５４を介しガイドブロック５３ｂによって保持されていることにもなる。シリンダ５１によって付与された駆動力によって、ガイド機構５３においてガイドブロック５３ｂがガイドレール５３ａに沿ってガイドされることで、ホルダ揺動部３４のＺ軸方向における昇降動作が実現される。

＜スクライブラインの形成＞
次に、以上のような構成を有するスクライブ装置１によるスクライブラインＳＬの形成について説明する。

本実施の形態に係るスクライブ装置１においては、上述のように、ホルダ揺動部３４が水平面内においてスクライブラインＳＬの形成方向に垂直である回動軸４０ｂ周りに回動可能であり、かつ、ホルダジョイント３５がスクライブラインＳＬの形成方向と鉛直方向とを含む平面内にある回転軸３８ａ周りに回転可能とされてなる。これにより、ダイヤモンドポイント６０を固定したホルダ３１が、互いに直交する２軸の周りにおいて揺動可能な状態で、スクライブラインＳＬを形成できるようになっている。なお、回動軸４０ｂと回転軸３８ａとは、前者の垂直な面内に、後者が存在する関係にある。

具体的には、まず、脆性材料基板４がテーブル１１に吸引固定された状態で、スクライブラインＳＬの形成開始位置に対し、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１が突き当てられる。その際には、シリンダ５１を所定の推力で駆動することにより、ホルダ３１に固定されたダイヤモンドポイント６０から脆性材料基板４に対し、所定のスクライブ荷重が加えられる。そして、係るスクライブ荷重を作用させた状態で、駆動部７０によってダイヤモンドポイント６０を含むヘッド部３０を脆性材料基板４に対して移動させるようにする。

いま、スクライブラインＳＬを形成する際のダイヤモンドポイント６０の進行方向がＹ軸正方向であるとすると、静止時においては図４に示すように、あるいは図５において一点鎖線にて示すように、ダイヤモンドポイント６０の長さ方向が鉛直方向に一致する姿勢を有していたホルダ揺動部３４が、刃部６１において脆性材料基板４からの抵抗力を進行方向と逆向き（Ｙ軸負方向）に受ける。これにより、係る抵抗力がトルクとなって、ホルダ揺動部３４全体が回動軸４０ｂ周りに回動し、図５において実線にて示すように、鉛直方向からある角度だけ傾斜した姿勢を取るようになる。ヘッド部３０の移動は、ホルダ揺動部３４がこの傾斜姿勢を保ったままで進行する。

このとき、当然ながらダイヤモンドポイント６０も静止時の姿勢から当該角度だけ傾斜することとなるが、係る傾斜姿勢の状態においてもダイヤモンドポイント６０から脆性材料基板４に対しスクライブ荷重が作用するように、上述したＺ軸方向におけるホルダ揺動部３４の位置調整を行っておくことで、ヘッド部３０が移動している間、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１によって、図６に示すようなスクライブラインＳＬの形成が実現される。

具体的には、スクライブ荷重は、０．３Ｎ〜３．０Ｎの範囲で設定されるのが好ましい。さらに好ましくは、０．５Ｎ〜２．５Ｎの範囲に設定される。また、脆性材料基板４に対するダイヤモンドポイント６０の移動速度は、通常、５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１２００ｍｍ／ｓｅｃの範囲に設定される。１００ｍｍ／ｓｅｃ〜８００ｍｍ／ｓｅｃの範囲に設定されるのが好ましい。なお、スクライブ荷重および移動速度の具体的な値は、脆性材料基板４の材質や厚さ等から適宜設定される。

以上により、脆性材料基板４の表面には、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１の軌跡に応じたスクライブラインＳＬが形成される。そして、脆性材料基板４には、スクライブラインＳＬから垂直方向（Ｚ軸方向）に延びる垂直クラックが形成される。

なお、ここまではスクライブラインＳＬの形成方向であるダイヤモンドポイント６０の進行方向がＹ軸正方向の場合について説明を行っているが、スクライブラインＳＬの形成方向がこれと反転するＹ軸負方向の場合には、ホルダ揺動部３４が図６において二点鎖線にて示す傾斜姿勢を取ることで、同様の態様での加工が行える。従って、例えば互いに平行な複数のスクライブラインＳＬを形成するような場合であれば、進行方向をＹ軸正負方向で順次に反転させる往復加工が可能となる。この場合、ダイヤモンドポイント６０の進行方向が反転する度に、ホルダ揺動部３４の傾斜姿勢が、図５の実線の場合と二点鎖線の場合とで交互に入れ替わることとなる。なお、往復加工する必要が無い場合には、回動軸４０ｂを省略して、ホルダ揺動部３４を所定の角度θで固定することとしてもよい。

また、上述のように、ホルダ３１は、回転軸３８ａ周りにおいて所定角度範囲内で揺動するホルダジョイント３５に取り付けられてなることから、スクライブラインＳＬの形成の間も、係る回転軸３８ａ周りに揺動可能な状態を保っている。それゆえ、脆性材料基板４の表面がスクライブラインＳＬの形成進行方向を軸に傾斜しているような場合であっても、ホルダ３１が回転軸３８ａ周りに適宜回転することで、ダイヤモンドポイント６０は係る傾斜に倣った姿勢を保つことができる。

＜ダイヤモンドポイント冷却機構＞
次に、スクライブ装置１に備わるダイヤモンドポイント冷却機構１００の構成を説明する。図４および図５に示すように、ダイヤモンドポイント冷却機構１００は、主として、カバー１０１と、複数（本実施の形態では２本）のノズル１０２（１０２ａ、１０２ｂ）と、窒素ガス供給源１０３と、ガス冷却部１０６とを有している。

カバー１０１は、ダイヤモンドポイント６０の周囲を覆う、上下が開口した筒状体である。カバー１０１は、図３に示すように取付プレート５４に取り付けられており、また、図４に示すように、スクライブラインＳＬの形成時に脆性材料基板４と近接するように配置される。換言すれば、少なくともスクライブラインＳＬの形成時には、ダイヤモンドポイント６０はカバー１０１の内部に収容された状態となっている。なお、ホルダ揺動部３４の回動軸４０ｂ周りの回動と、ホルダジョイント３５の回転軸３８ａ周りの回転は、カバー１０１と緩衝することなく行えるようになっている。

ノズル１０２は、カバー１０１の内部において、取付プレート５４に取り付けられてなり、少なくともスクライブラインＳＬの形成時に、例えば窒素ガスボンベなどである窒素ガス供給源１０３から供給される窒素ガスを、脆性材料基板４とカバー１０１との間の空間に存在するダイヤモンドポイント６０の刃部６１に向けて噴射する。より詳細には、それぞれのノズル１０２は、窒素ガス供給源１０３に接続された主供給管１０４から分岐する複数（本実施の形態では２本）の供給管１０５（１０５ａ、１０５ｂ）がそれぞれのノズル１０２（１０２ａ、１０２ｂ）へと接続されてなることで、窒素ガス供給源１０３と連通接続されてなる。

ノズル１０２の配置位置および姿勢は、ダイヤモンドポイント６を含むホルダ揺動部３４の姿勢に応じて適宜に調整されてよい。例えば、図５に示すようにホルダ揺動部３４がスクライブラインＳＬの形成に際して傾斜姿勢を取る際に、少なくとも１つのノズル１０２がダイヤモンドポイント６０の刃部６１に近接するように、ダイヤモンドポイント冷却機構１００が構成されるのが好適である。さらには、ホルダ揺動部３４が姿勢を違えることによってダイヤモンドポイント６０の刃部６１の位置が変化する度に、刃部６１の位置に応じてノズル１０２の噴射方向が変化するようになっていてもよい。あるいは、ホルダ揺動部３４が実線にて示した位置にあるときにノズル１０２ｂが刃部６１に近接し、ホルダ揺動部３４が二点鎖線にて示した位置にあるときにノズル１０２ａが刃部６１に近接するようになっていてもよい。

なお、図４および図５においては、２つのノズル１０２ａ、１０２ｂがカバー１０１の内部において、取付プレート５４のＹ軸方向における両端部、つまりはスクライブラインＳＬの形成方向の前後に取り付けられているが、ノズル１０２の配置位置はこれに限られるものではない。例えば、取付プレート５４のＸ軸方向における両端部に２つのノズル１０２が設けられる態様であってもよいし、さらに多くのノズル１０２が設けられる態様であってもよい。

ガス冷却部１０６は、主供給管１０４の一部を覆うように設けられた、ノズル１０２に供給される窒素ガスを冷却する冷却要素である。ガス冷却部１０６は、公知の技術を用いて構成可能である。ガス冷却部１０６が冷却動作を行っている状態で、ガス冷却部１０６と供給管１０５との間に設けられたバルブ１０７が開放されると、刃部６１には、冷却された窒素ガスが噴射される。

以上のような構成のダイヤモンドポイント冷却機構１００を備える、本実施の形態に係るスクライブ装置１においては、少なくとも、上述した態様にて脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬを形成する間、ノズル１０２からダイヤモンドポイント６０の刃部６１に対して低温の窒素ガスが噴射される。すると、刃部６１は、噴射された窒素ガスによって冷却される。また、刃部６１の周囲は噴射された窒素ガスによって低温かつ低酸素状態とされる。これらにより、刃部６１と脆性材料基板４との間で発生する摩擦熱に起因した刃部６１の酸化が、より効果的に抑制される。その結果、ダイヤモンドポイント６０の短寿命化がさらに好適に抑制される。

なお、以上の場合において、カバー１０１は、窒素ガスが噴射される刃部６１近傍の空間を他の空間と仕切る役割を有する。すなわち、カバー１０１が設けられてなることで、刃部６１近傍の雰囲気が、噴射された窒素ガスによって効率的に低温かつ低酸素状態とされる。さらに、カバー１０１を設けることで、スクライブラインＳＬの形成に際して発生するカレットが、ノズル１０２より噴射されるガスにより飛散することを防ぐこともできる。ただし、カバー１０１の設置は必須ではなく、適宜の位置に配置したノズル１０２からの窒素ガスの噴射のみによって刃部６１が冷却され、かつ刃部６１近傍が好適に低温かつ低酸素状態とされる態様であってもよい。また、取付プレート５４ではなく、カバー１０１の内面にノズル１０２を取り付ける態様であってもよいし、カバー１０１の内部に独立してノズル１０２を設ける態様であってもよい。さらには、窒素ガスが噴射される刃部６１近傍の空間を他の空間と仕切ることができれば、筒状体であるカバー１０１に代えて矩形状（正方形または長方形状）の板体を用いてもよい。あるいはまた、カバー１０１を取付プレート５４とは別個に設け、取付プレート５４を含む昇降部５０がカバー１０１の内側で昇降自在とされてなる態様であってもよい。

＜変形例＞
スクライブラインＳＬの形成に際して、刃部６１に対して十分な量の窒素ガスを噴射し、刃部６１を十分に冷却できる場合には、ノズル１０２の本数は１本であってもよい。

ノズル１０２から噴射するガスの種類は、上述の実施の形態において用いられている窒素ガスには限定されず、窒素ガスと同様の不活性ガスを噴射させる態様であってもよい。例えば、窒素ガス供給源１０３に代えて、窒素ガスと同様に反応性の低い希ガス（例えば、ヘリウムおよびアルゴン等）の供給源を設け、ノズル１０２から供給させる態様であってもよい。

ただし、窒素ガスは、安価であるという点で、他の不活性ガスよりも有利である。すなわち、窒素ガスを用いる場合、加工コストを増加させることなく、ダイヤモンドポイント６０の長寿命化を実現することができる。

また、スクライブラインＳＬの形成時にダイヤモンドポイント６０の刃部６１を十分に冷却し、刃部６１の酸化を防止することができる場合には、窒素ガスなどの不活性ガス以外のガス（例えば、空気）をガス冷却部１０６によって冷却し、ノズル１０２から供給する態様であってもよい。冷却ガスとしてはこのほかに、液体ガスまたは固体ガスを気化させた低温ガスを用いることもできるし、圧縮ガスを大気開放することによって断熱膨張冷却されたガスを用いることもできる。

１ スクライブ装置
４ 脆性材料基板
１０ 保持ユニット
２０ スクライブユニット
３０ ヘッド部
３１ ホルダ
３４ ホルダ揺動部
３５ ホルダジョイント
３６ 取付片
３８ 旋回部
４０ ホルダ取付ブロック
５０ 昇降部
６０ ダイヤモンドポイント
６１ 刃部
６２ 保持部
７０ 駆動部
８０ 撮像部ユニット
９０ 制御ユニット
１００ ダイヤモンドポイント冷却機構
１０１ 近接板
１０２（１０２ａ、１０２ｂ） ノズル
１０３ 窒素ガス供給源
１０４ 主供給管
１０５（１０５ａ、１０５ｂ） 供給管
１０６ ガス冷却部
１０７ バルブ
１１０ 被供給空間
ＳＬ スクライブライン

Claims (4)

1. 脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、
   先端にダイヤモンド含有物からなる刃部を有するダイヤモンドポイントと、
   前記ダイヤモンドポイントを保持しつつ移動させる保持手段と、
   前記脆性材料基板を保持する保持ユニットと、
   を備え、
   前記保持ユニットに保持された前記脆性材料基板の表面に前記刃部を接触させつつ前記保持手段によって前記ダイヤモンドポイントを移動させることにより前記表面にスクライブラインを形成可能とされてなり、
   少なくとも前記スクライブラインの形成の間、前記刃部に冷却ガスを噴射することにより、前記刃部を冷却する冷却機構、
   をさらに備えることを特徴とするスクライブ装置。
2. 請求項１に記載のスクライブ装置であって、
   前記冷却機構が、
   供給管によって不活性ガス供給源と接続されたノズルから前記刃部に不活性ガスを噴射するように構成されてなるとともに、
   前記供給管の途中に、前記不活性ガスを冷却するガス冷却手段、
   を備えており、
   少なくとも前記スクライブラインの形成の間、前記ガス冷却手段によって冷却された不活性ガスを前記冷却ガスとして前記刃部に対し噴射する、
   ことを特徴とするスクライブ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のスクライブ装置であって、
   前記冷却機構が、
   前記ダイヤモンドポイントによりスクライブラインが形成される際に前記ダイヤモンドポイントを内部に収容するカバー、
   をさらに備え、
   前記カバーの内部に前記ノズルが設けられてなり、
   前記ノズルから前記刃部に対し噴射された前記冷却ガスによって、前記カバーと前記脆性材料基板の間の空間が低温状態とされる、
   ことを特徴とするスクライブ装置。
4. 請求項２に記載のスクライブ装置であって、
   前記不活性ガスが窒素ガスである、
   ことを特徴とするスクライブ装置。

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