JP2014004812A - カッティングツール及びこれを用いたスクライブ方法並びにスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】硬度が高い脆性材料基板にスクライブラインを形成するためのカッティングツール及びこれを用いたスクライブ方法並びにスクライブ装置を提供する。
【解決手段】本発明のカッティングツール１０Ａは、柱状の支持部１１ａと、その一方側の先端に設けられたカッティングポイント１２ａとを有し、このカッティングポイント１２ａは、円錐形状であって、先端が柱状の支持部１１ａの中心軸と一致するように柱状の支持部１１ａの一方側の端部に形成されている。このカッティングツール１０Ａは、その中心軸と脆性材料基板１７との間のなす角を鋭角の第１の所定角度θに保ってスクライブラインの形成を行い、予め定めた長さのスクライブラインの形成後又は予め定めた回数のスクライブラインの形成後に、カッティングツール１０Ａをカッティングツールの中心軸の回りに予め定めた第２の所定角度回動させてスクライブを行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス基板だけでなく、シリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板、セラミック基板等の硬度が高い脆性材料基板にスクライブラインを形成するための長寿命のカッティングツール及びこれを用いたスクライブ方法並びにスクライブ装置に関する。

従来、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル等のフラットディスプレイパネル、太陽電池等の製造工程では、ガラス基板等の脆性材料基板のスクライブ工程が設けられている。また、半導体素子の製造工程では、シリコン基板や化合物半導体基板上に個々の素子や半導体回路のパターンを形成後、個別の素子や半導体回路に分断するためのスクライブ工程が設けられている。さらに、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板においては、石英基板やサファイヤ基板等の表面に各種半導体回路を形成した後、個別の単位基板に分断するためのスクライブ工程が設けられている。これらのスクライブ工程では、通常、大きいサイズのマザー基板の表面にスクライブラインを形成し、次いで形成されたスクライブラインに沿って基板をブレイクすることにより、所定の寸法に分断することが行われている。

これらのスクライブ工程で使用されるカッティングツールとしては、スクライビングホイールやスクライビングカッターが知られている。スクライビングホイールとしては、例えば図５及び図６に示したようなノーマルホイール（下記特許文献１参照）ないし高浸透ホイール（下記特許文献２参照）が多く用いられている。なお、図５Ａはノーマルホイール及び高浸透ホイールに共通するその回転軸に直交する方向から見た正面図であり、図５Ｂはその側面図である。また、図６Ａはノーマルホイールの図５ＢのVI部分の拡大図であり、図６Ｂは高浸透ホイールの図５ＢのVI部分の拡大図である。

図５及び図６に示すように、ノーマルホイール５０Ａ及び高浸透ホイール５０Ｂは、共に回転軸５１を共有する二つの円錐台５２の底部が交わって円周稜線５３が形成された外周縁部５４を有している。円周稜線５３は、軸心から半径方向外方に向かって研削加工が施されることによって形成され、研削加工が施された外周縁部５４の表面には研削条痕が残っている。外周縁部５４は、収束角度（α）を有するように形成されている。ノーマルホイール５０Ａ及び高浸透ホイール５０Ｂは、ディスク状のホイールであって、ディスクの中心に軸支するための図示しないピンが貫通される軸孔５７が形成されている。

一方、高浸透ホイール５０Ｂには、図６Ｂに示したように、円周稜線５３に沿って円周方向に形成された複数の切り欠き５５及び突起５６を有している。それに対し、ノーマルホイール５０Ａは、図６Ａに示したように、目視できるような切り欠きや突起は形成されていない。また、ノーマルホイール５０Ａ及び高浸透ホイール５０Ｂの材質としては、焼結ダイヤモンド製、超硬合金製、セラミックス製あるいはサーメット製のものが用いられている。

これらのスクライビングホイールは、脆性材料基板の材質や厚み等の諸条件に見合った荷重を負荷しながら、脆性材料基板の表面上を転動させてスクライブラインを形成し、脆性材料基板に所定の力を負荷することによって脆性材料基板をスクライブラインに沿ってブレイクすることにより、個々のパネル、半導体素子ないし半導体基板を製造するものである。

また、従来のスクライビングカッターとしては、先端にダイヤモンドや超硬合金製のチップを埋め込んだガラス切断用の手動スクライブ工具の例だけでなく、例えば下記特許文献３ないし４に開示されているように、円柱状ないし角柱状の支持部の先端にダイヤモンドを加工することにより所定のスクライブポイントが形成されるようにしたスクライビングカッターが知られている。

下記特許文献３に開示されているスクライビングカッターは、図７に示したように、ダイヤモンド製スクライビングカッター６０の先端の角錐の稜線６１を、ダイヤモンド結晶の１１１面で構成し、この稜線６１上にスクライブポイント６２を形成したものである。なお、図７Ａ〜図７Ｃは、下記特許文献３に開示されているスクライビングカッターによるスクライブ中のスクライブポイント周辺の拡大模式図である。また、図７Ａ〜図７Ｃにおいては、β１＞β２＞β３となっている。

そして、このスクライビングカッター６０では、図７Ａに示した被スクライブ部材６３の表面とこの稜線６１とのなす角β１を、スクライブポイント６２が摩耗するのに応じて、図７Ｂ及び図７Ｃに示したように、β２、β３と順次小さくなるように変化させることにより、その都度、稜線６１上に新しいスクライブポイント６２が発生するようにしている。これにより、スクライブポイントが摩耗しても新しいスクライブポイントが形成されるので、寿命が長くなるという利点を有している。

また、下記特許文献４に開示されているスクライビングカッター７０は、図８に示したように、多角形状の支持部（シャンク部）７１の先端に設けられたポイント部７２を加工し、支持部７１の隣り合う面７３の交線に対応する複数の稜線７４と支持部７１の軸Ｃと垂直な平面である先端のポイント形成面７５との交点にそれぞれカッティングポイント７６を複数（ここでは３個）形成したものである。なお、図８Ａは下記特許文献４に開示されているスクライビングカッターの先端を支持部の軸方向から見た平面図であり、図８Ｂは部分側面図である。

このスクライビングカッター７０によれば、支持部７１の隣り合う面７３の位置に基いてスクライビングカッター７０の位置合わせをすることにより、一つのカッティングポイント７６が摩耗しても、容易に他の所定のカッティングポイント７６に対応する稜線７４の延在方向を被スクライブ方向とを正確にかつ容易に合わせることができ、長寿命のスクライビングカッター７０が得られるという利点を有している。

特開平０６−０５６５４１号公報 特許第３０７４１４３号公報 特開２００３−１８３０４０号公報 特開２００５−０７９５２６号公報

上記特許文献１及び２に開示されているスクライビングホイールによれば、ガラス基板等の脆性材料基板に対して良好にスクライブラインを形成することができ、特に上記特許文献２に開示されている高浸透ホイールによれば、垂直クラックの浸透効果が大きいため、ガラス基板の厚さが薄い場合にはブレイク工程を省略することができるという優れた効果を奏する。しかしながら、上記特許文献１及び２に開示されているスクライビングホイールは、シリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板、セラミック基板等のガラス基板よりも硬度が高い脆性材料基板に対して適用すると、稜線部の摩耗が激しく、寿命が短いという課題が存在していた。特に上記特許文献２に開示されている高浸透ホイールによれば、切り欠きと突起との境界部の摩耗が大きいので、急速に初期のスクライブ性能が低下してしまう。

また、上記特許文献３及び４に開示されているスクライビングカッターにおいては、所定のカッティングポイントが摩耗しても、スクライビングカッターと被スクライブ基板の表面との間の角度を変えることにより（上記特許文献３参照）、あるいは、スクライビングカッターを予め定めた所定角度回転させる（上記特許文献４参照）ことにより、新しいカッティングポイントを用いることができるという優れた効果を奏する。しかしながら、上記特許文献３及び４に開示されているスクライビングカッターによればカッティングポイントの形状が複雑であるため、カッティングポイントの形成が容易ではなく、しかも、高価となるという課題が存在していた。また、特定の辺又は角をスクライブポイントとして用いるため、スクライビングカッターの固定及び調整が容易ではなかった。加えて、これらのスクライビングカッターをシリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板、セラミック基板等のガラス基板よりも硬度が高い脆性材料基板に対して用いると、それぞれのスクライビングカッターの寿命も余り長くはないという課題が存在していた。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成であるために安価に製造でき、しかも、シリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板、セラミック基板等の硬度が高い脆性材料基板に対して用いても長寿命を達成できるカッティングツール及びこれを用いたスクライブ方法並びにスクライブ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のカッティングツールは、
柱状の支持部と、前記柱状の支持部の一方側の先端に設けられたカッティングポイントとを有するカッティングツールにおいて、
前記カッティングポイントは、円錐形状であって、前記柱状の支持部の一方側の端部に形成されていることを特徴とする。

本発明のカッティングツールは、カッティングポイントの形状が円錐形状であるので、３６０°いずれの面をスクライブに用いても良く、また製造が容易である。加えて、カッティングポイントの先端が摩耗した際には、カッティングツールを柱状の支持部の中心軸を中心として所定角度回転させることによって、残留している円錐状の先端を新たにカッティング用として利用することができるので、これを繰り返すことによって長寿命のカッティングツールとなる。なお、本発明のカッティングツールにおける柱状の支持部は、円柱状であっても角柱状であってもよい。

また、係る態様のカッティングツールにおいては、前記カッティングポイントは、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドで形成されており、円錐の底部を前記柱状の支持部の一方側の先端にロウ付け、焼結または接着によって固定されているものとしてもよい。

単結晶ダイヤモンド及び多結晶ダイヤモンドは共に高価である。係る態様のカッティングツールによれば、円錐状の先端部のみを単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドとしているので、安価なカッティングツールが得られる。なお、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドを柱状の支持部の一方側の先端に固定するためにはロウ付け、焼結、接着等公知の方法を使用することができる。接着するための接着剤としては、例えばダイヤモンド砥粒用の接着剤として周知のレジンボンド材ないしメタルボンド材を使用することができるが、カッティングツールの使用時に摩擦によって発熱するので、耐熱性及び付着強度の点からメタルボンド材を使用することが好ましい。

また、係る態様のカッティングツールにおいては、前記柱状の支持部の一方側の先端は円錐台状に加工されており、前記カッティングポイントの底面の径と前記円錐台状の前記支持部の頂面の径とが同一とされ、先端が前記柱状の支持部の中心軸と一致するようにされていてもよい。

係る態様のカッティングツールによれば、円錐台状の柱状の支持部と円錐形状のカッティングポイントとの両者によって、柱状の支持部の一方側の先端部に円錐状の部分が形成されることになるので、カッティングポイントをカッティングツールの先端部のみに形成することができ、より安価なカッティングツールが得られる。

また、係る態様のカッティングツールにおいては、前記カッティングポイント及び前記柱状の支持部は、前記カッティングポイントの先端が前記柱状の支持部の中心軸と一致するようにされるとともに焼結ダイヤモンドで一体に形成されているものとしてもよい。

係る態様のカッティングツールによれば、柱状の支持部の先端を円錐状に加工すればよいので製造が容易となり、また、カッティングポイントと柱状の支持部とが一体化されているため、使用時にカッティングポイントが柱状の支持部から分離することがなく、より長寿命のカッティングツールが得られる。加えて、カッティングポイントの円錐状の先端の摩耗が激しくても、カッティングツールを回転させながら使用することによって柱状の支持部部分も円錐状に摩耗していくから、柱状の支持部の長さの実質的に全て（保持に必要な領域は除く）が摩耗するまで使用することができ、非常に長寿命となる。

また、上記目的を達成するため、本発明のスクライブ方法は、上記のいずれかに記載のカッティングツールを用いて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方法において、
前記カッティングツールの中心軸と脆性材料基板との間のなす角を第１の所定角度に保ってスクライブラインの形成を行うことを特徴とする。

また、係る態様のスクライブ方法においては、前記脆性材料基板に対して予め定めた長さのスクライブラインの形成後又は予め定めた回数のスクライブラインの形成後に、前記カッティングツールを前記カッティングツールの中心軸の回りに予め定めた第２の所定角度回動させてスクライブを行うこととしてもよい。

本発明のスクライブ方法によれば、カッティングポイントの円錐状の先端が摩耗しても、カッティングツールを柱状の支持部の中心軸を中心として所定角度回転させることによって、残留している円錐状の先端部分によってスクライブラインを形成することができるので、実質的に新しいカッティングツールを使用したのと同等のスクライブ特性を達成することができ、しかも、カッティングツールの寿命を長くすることができるようになる。

係る態様のスクライブ方法においては、前記予め定めた長さ又は前記予め定めた回数は一枚の前記脆性材料基板全体に対するスクライブに必要な長さ又は回数とすることができ、また、前記予め定めた回数は１回としてもよい。

このような方法を採用すれば、一枚の脆性材料基板全体にスクライブラインの形成を終える度ないし１本のスクライブラインの形成を終える度に、実質的に新しいカッティングツールを使用したのと同等のスクライブ特性を達成することができるようになるので、それぞれの脆性材料基板毎に均一な特性のスクライブラインを形成することができるようになる。

また、係る態様のスクライブ方法においては、前記脆性材料基板はセラミック基板としてもよい。

アルミナ基板などのセラミック基板は、硬度が高く、かつカッティングツールを用いても分断するために十分な垂直クラックを形成することができるため、本態様のスクライブ方法に好適である。

さらに、上記目的を達成するため、本発明のスクライブ装置は、上記いずれかの記載のカッティングツールと、
前記カッティングツールの前記柱状の支持部の固定部材と、
被切断対象である脆性材料基板の載置部材と、
制御装置とを備え、
前記制御装置によって前記カッティングツール及び前記脆性材料基板の載置部材を相対的に移動させ、前記載置部材上に配置された前記脆性材料基板の表面に所定のスクライブラインを形成するためのスクライブ装置において、
前記柱状の支持部の固定部材は、前記カッティングツールの前記柱状の支持部を、前記脆性材料基板の表面に対して第１の所定角度傾けて保持する保持手段とを備えることを特徴とする。

また、係る態様のスクライブ装置においては、前記固定部材は前記カッティングツールの前記柱状の支持部を前記柱状の支持部の中心軸に対して回動させる回動手段をさらに備え、前記制御装置によって、前記脆性材料基板に対して予め定めた長さのスクライブラインの形成後又は予め定めた回数のスクライブラインの形成後に、前記回動手段を駆動して予め定めた第２の所定角度ずつ前記カッティングツールを回転させるものとしてもよい。

また、係る態様のスクライブ装置においては、前記制御装置は、前記予め定めた長さ又は前記予め定めた回数が、一枚の前記脆性材料基板全体に対するスクライブに必要な長さ又は回数に達した際に前記回動手段を駆動するものとしてもよく、さらには、１本のスクライブラインの形成を行う度に前記回動手段を駆動するものとしてもよい。

本発明のスクライブ装置によれば、自動的に上記スクライブ方法の発明の効果を奏することができるスクライブ装置が得られる。

図１Ａ〜図１Ｃはそれぞれ実施形態１〜３のカッティングツールの斜視図である。 本発明のカッティングツールを柱状の支持部の固定部材に取り付けた状態の概略側面図である。 本発明のスクライブ装置の正面図である。 図４Ａは摩耗したカッティングツールの拡大側面図であり、図４Ｂは図４Ａのカッティングツールを９０°回転させた状態の拡大側面図である。 図５Ａはノーマルホイール及び高浸透ホイールに共通するその回転軸に直交する方向から見た正面図であり、図５Ｂはその側面図である。 図６Ａはノーマルホイールの場合の図５ＢのVI部分の拡大図であり、図６Ｂは高浸透ホイールの場合の図５ＢのVI部分の拡大図である。 従来例のスクライビングカッターによるスクライブ中のスクライブポイント周辺の拡大模式図である。 図８Ａは別の従来例のスクライビングカッターの先端を支持部の軸方向から見た平面図であり、図８Ｂは部分側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのカッティングツール及びこれを用いたスクライブ方法並びにスクライブ装置の例を示すものであって、本発明をここに記載のカッティングツール及びこれを用いたスクライブ方法並びにスクライブ装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも均しく適応し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部分を図面上で認識可能な程度の大きさとするため適宜縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

また、本発明における加工の対象となる脆性材料基板としては、シリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板、セラミック基板等のガラス基板よりも硬度が高い脆性材料基板を指向するものであるが、ガラス基板を排除するものではない。また、これらの脆性材料基板の表面又は内部に薄膜あるいは半導体材料を付着させたり、含ませたりされたものであってもよい。なお、脆性材料基板は、その表面に脆性材料に該当しない薄膜等が付着されていても本発明の対象となるものである。

先ず、図１を用いて、本発明の実施形態１〜３にかかるカッティングツールの形状を説明する。なお、図１Ａ〜図１Ｃはそれぞれ実施形態１〜３のカッティングツールの斜視図である。これら実施形態１〜３のカッティングツール１０Ａ〜１０Ｃは、脆性材料基板に所定角度で圧接させた状態で一方向へ摺動させ、この脆性材料基板にスクライブラインを形成するための脆性材料用カッティングツールである。

［実施形態１］
実施形態１のカッティングツール１０Ａは、図１Ａに示したように、焼結ダイヤモンド製の円柱状の支持部１１ａの一方側の端部を円錐状に加工してカッティングポイント１２ａとしたものである。この実施形態１のカッティングツール１０Ａは、柱状の支持部１１ａの先端を円錐状に加工すればよいので製造が容易であり、また、カッティングポイント１２ａと柱状の支持部１１ａとが一体化されているため、使用時にカッティングポイント１２ａが柱状の支持部１１ａと分離するおそれがない。しかも、実施形態１のカッティングツール１０Ａによれば、カッティングポイント１２ａの円錐状の先端の摩耗が激しくても、カッティングツール１０Ａを回転させながら使用することによって柱状の支持部１１ａ部分も円錐状に摩耗していくので、柱状の支持部１１ａの長さの実質的に全て（保持に必要な領域は除く）が摩耗するまで使用することができるようになるので、長寿命となる。

なお、実施形態１のカッティングツール１０Ａにおける支持部１１ａのサイズとしては、径は数ｍｍ程度、長さは数ｍｍ〜２ｃｍ程度のものが好ましい。また、実施形態１のカッティングツール１０Ａの使用方法等の詳細は、他の実施形態のものとともに後述する。

［実施形態２］
また、実施形態２のカッティングツール１０Ｂは、図１Ｂに示したように、円柱状の支持部１１ｂの一方側の端部に円錐状に加工した焼結ダイヤモンド製のカッティングポイント１２ｂを、ロウ付け、焼結または周知のレジンボンド材ないしメタルボンド材等の接着剤で取り付けたものである。このカッティングポイント１２ｂの形状は、カッティングポイント１２ｂの底面の径と円柱状の支持部１１ｂの一方側の端部の径とが同一となるようにされている。ただし、接着後のカッティングポイント１２ｂの底面と支持部１１ｂの一方側の端部との間に隙間や段差が生じなければ、両者間の接着強度を高くするため、カッティングポイント１２ｂの底面や支持部１１ｂの一方側の端部に凹凸が形成されていてもよい。

また、この実施形態２のカッティングツール１０Ｂのカッティングポイント１２ｂにおいては、高価とならないようにするため、焼結ダイヤモンド製のものが使用される。なお、実施形態２のカッティングツール１０Ｂにおける支持部１１ｂの材質及びサイズとしては、焼結ダイヤモンドとの接着性が良好で、高強度のものであれば任意の材質のものを使用し得るが、ステンレススチール製のものが好ましく、その径は２〜５ｍｍ程度、長さは５ｍｍ〜２０ｍｍ程度のものが好ましい。

［実施形態３］
実施形態３のカッティングツール１０Ｃは、図１Ｃに示したように、円柱状の支持部１１ｃの一方側の端部を円錐台状に加工し、その先端部分に円錐状に加工した単結晶ダイヤモンド製又は多結晶ダイヤモンド製のカッティングポイント１２ｃを、ロウ付け、焼結または周知のレジンボンド材ないしメタルボンド材等の接着剤で取り付けたものである。このカッティングポイント１２ｃの形状は、カッティングポイント１２ｃの底面の径と円錐台状の支持部１１ｃの頂面の径とが同一となるようにされているが、支持部の頂面の径が大きくても構わない。また、カッティングポイント１２ｃの円錐の頂角は１００〜１４０°であり、その先端は１２〜１５μｍ程度のｒの曲面とされている。なお、取付け方法としてはロウ付け、焼結が好ましく、接着剤としては、カッティングツール１０Ｃが使用時に摩擦によって発熱するので、耐熱性及び付着強度の点からメタルボンド材を使用することが好ましい。ただし、接着後のカッティングポイント１２ｃの底面と円錐台状の支持部１１ｃの頂面との間に隙間や段差が生じなければ、両者間の接着強度を高くするため、カッティングポイント１２ｃの底面や円錐台状の支持部１１ｃの頂面に凹凸が形成されていてもよい。

このような構成を備える実施形態３のカッティングツール１０Ｃによれば、カッティングポイント１２ｃとしては小さなもので済むため、多結晶ダイヤモンド製及び単結晶ダイヤモンド製のものを使用しても安価に製造できる。なお、カッティングポイント１２ｃとして多結晶ダイヤモンドを使用する場合には、その結晶軸の方向等について考慮しなくてもよい。さらに、カッティングポイント１２ｃの長さは長くてもよいが、単結晶ダイヤモンド及び多結晶ダイヤモンドの場合には高価であるので長さ１〜２ｍｍ程度のものでもよい。また、支持部１１ｃの材質及びサイズとしては、実施形態２のカッティングツール１０Ｂと同様、径は２〜５ｍｍ程度、長さは５ｍｍ〜２０ｍｍ程度のものとなし得る。

なお、上記実施形態１〜３のカッティングツール１０Ａ〜１０Ｃの支持部１１ａ〜１１ｃとしては、円柱状のものを用いた例を示したが、これに限らず角柱状のものであってもよく、正多角形状のものも使用し得る。

［スクライブ方法及び装置］
次に、実施形態１〜３のカッティングツール１０Ａ〜１０Ｃを用いた脆性材料基板のスクライブ方法を図２及び図３を用いて説明する。なお、図２は、本発明のカッティングツールを柱状の支持部の固定部材に取り付けた状態の概略側面図である。また、図３は、本発明のスクライブ装置の正面図である。なお、実施形態１〜３のカッティングツール１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ主としてカッティングポイント１２ａ〜１２ｃの形状及び大きさが相違しているのみであるので、使用時には何れの場合においても同様の形態となる。そのため、以下においては、実施形態１のカッティングツール１０Ａを用いた場合に代表させて説明する。なお、以下においては、図２の左右方向をＸ方向、紙面に直交する方向をＹ方向として説明する。

カッティングツール１０Ａの支持部１１ａは、図２に示したように、スクライブヘッド２５に取り付けられている固定部材１５に取り付けられ、後述するスクライブ装置に組み込まれて使用される。固定部材１５はスクライブヘッド２５に取り付けられた回動軸１６ａに回動可能に取り付けられている。また、固定部材１５は回転軸１６ｂを有し、この回転軸１６ｂには保持手段１８が取り付けられている。そして、保持手段１８には、カッティングツール１０Ａの支持部１１ａが固定されている。これにより、保持手段１８は、スクライビングヘッド２５の回動軸１６ａによってＸ方向に回動可能となされているとともに、回転軸１６ｂによって回転可能に取り付けられている。そのため、カッティングツール１０Ａのカッティングポイント１０ａも、スクライビングヘッド２５の回動軸１６ａによってＸ軸方向に回動可能となされているとともに、回転軸１６ｂによって回転可能に取り付けられている。

スクライブヘッド２５に取り付けられた回動軸１６ａは、カッティングポイント１０Ａを水平面から予め定めた所定角度θ傾けるためのものである。また、回転軸１６ｂは、カッティングツール１０Ａのカッティングポイント１０ａの先端が摩耗した場合に、柱状の支持部１１ａの中心軸を中心として予め定めた所定角度α（図示省略）だけ回転させ、円錐状の先端を新たなカッティングポイントとして使用できるようにするためのものである。この所定角度αは、任意であるが、整数倍しても３６０°とならない角度とすると、カッティングツール１０Ａ多数回回動させないと一度摩耗した箇所と重なることがなくなるので、カッティングツール１０Ａの寿命を長くすることができる。なお、この所定角度αが本発明における第２の所定角度に対応する。

また、この回動手段１６は、カッティングツール１０Ａの柱状の支持部１１ａを脆性材料基板１７の表面に対して鋭角である所定角度θとなるように傾けて保持する固定部材１５を有する保持手段１８に固定されている。なお、この所定角度θが本発明における第１の所定角度に対応する。この所定角度θは、円錐状のカッティングポイント１２ａの先端の立体角、脆性材料基板１７に対する荷重Ｗ及びスクライブ速度等を考慮の上で、当業者によって固定部材１５の回動手段１６を回動させることによって、１〜９０°の範囲で適宜設定可能とされている。なお、スクライブ方向は図２における矢印Ｘの方向である。また、カッティングツール１０Ａでスクライブラインを形成し得る脆性材料基板１７としては、ガラス基板だけでなく、シリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板、セラミック基板が挙げられ、また、セラミック基板としては、ジルコニア基板、アルミナ基板、炭化ケイ素基板等が挙げられる。

ここで、本発明のスクライブ装置及びこのスクライブ装置を用いたスクライブ方法を図３及び図４を用いて説明する。なお、図３は本発明のスクライブ装置の正面図である。また、図４Ａは摩耗したカッティングツールの拡大側面図であり、図４Ｂは図４Ａのカッティングツールを９０°回転させた状態の拡大側面図である。

最初に、図３を用いて本発明のスクライブ装置２０及びこのスクライブ装置２０を用いた脆性材料基板１７のスクライブ方法を説明する。なお、以下においては、図３の左右方向をＸ方向、紙面に直交する方向をＹ方向として説明する。

このスクライブ装置２０は、載置された脆性材料基板１７を真空吸着手段によって固定する水平回転可能なテーブル２１と、テーブル２１をＹ方向に移動可能に支持する互いに平行な一対の案内レール２２と、案内レール２２に沿ってテーブル２１を移動させるボールネジ２３と、Ｘ方向に沿ってテーブル２１の上方に架設されたガイドバー２４と、ガイドバー２４にＸ方向に摺動可能に設けられ、カッティングツール１０Ａに切断圧力を付与するスクライブヘッド２５と、スクライブヘッド２５をガイドバー２４に沿って摺動させるモータ２６と、スクライブヘッド２５の下端に設けられ、スクライブヘッド２５によって昇降させられる保持手段１８と、個保持手段１８に取り付けられ、回動手段１６に装着されたカッティングツール１０Ａを所定角度θ傾けて固定する固定部材１５と、ガイドバー２４の上方に設置されテーブル２１上の脆性材料基板１７に形成されたアライメントマークを認識する一対のＣＣＤカメラ２７と、これらの各部材の動作を制御するための制御装置２８と、を備えている。

このスクライブ装置２０を用いた脆性材料基板１７のスクライブは以下のようにして行われる。最初に、カッティングツール１０Ａを固定部材１５の回動手段１６に取り付け、保持手段１８をスクライブヘッド２５の下端に取り付ける。次いで、一対のＣＣＤカメラ２７によって脆性材料基板１７の位置決めが行われる。次いで、スクライブヘッド２５を所定の位置に移動させ、図２に示したように、カッティングツール１０Ａの支持部１１ａと脆性材料基板との間の角度がθとなるようにする。この状態で、スクライブヘッド２５によって固定部材１５を経てカッティングツール１０Ａに対して所定の荷重Ｗを印加しつつ、カッティングツール１０ＡをＸ軸方向に摺動させることにより、脆性材料基板１７の表面に所定のスクライブライン（図示省略）を形成する。

さらに、必要に応じてテーブル２１を回動ないしＹ軸方向に移動し、上記の場合と同様にしてスクライブラインを形成する。この操作を脆性材料基板１７の全体に所望のスクライブラインが形成されるまで行う。なお、かかる構成のスクライブ装置２０によれば、スクライブラインの形成方向は一方向であるが、スクライブ時間を短縮するために往復方向でもスクライブラインを形成することができるようにするためには、固定部材１５をスクライブヘッド２５に対して１８０°回動可能とすることにより、あるいは、テーブル２１を１８０°回動さ可能とさせることによって、行うことができる。これらの操作は、全て制御装置２８からの制御信号によって行われる。

そして、このスクライブ装置２０においては、制御装置２８により、形成されたスクライブラインの長さが予め定めた長さを超えた場合、あるいは、スクライブ回数が予め定めた回数を超えた場合、カッティングツール１０Ａのカッティングポイント１２ａが摩耗したものと見なし、回動手段１６を駆動することによってカッティングツール１０Ａのカッティングポイント１２ａを所定角度α回動させる。この状態を図４を用いて説明する。なお、図４におけるカッティングポイント１２ａの摩耗面１２ａ１は、理解を容易にするために誇張して描かれており、実際には目視では確認できない程度の大きさである。

カッティングポイント１２ａが摩耗すると、その側面図は図４Ａに示したとおりとなる。この状態からカッティングツール１０Ａを所定角度α＝９０°回転させると図４Ｂに示したとおりとなる。この状態では、残留しているカッティングポイント１２ａの円錐状の先端部分１２ａ２は、細くなっているから、スクライブラインの形成用として使用し得る。そこで、この状態で再度スクライブを開始し、再度摩耗したら所定角度α=９０°回転させるという操作を繰り返すことにより、上述した従来例のカッティングツールよりも長寿命のカッティングツールとなる。しかも、実施形態１のカッティングツール１０Ａを使用した場合には、カッティングポイント１２ａの円錐状の先端の摩耗が激しくても、カッティングツール１０Ａを回転させながら使用することによって柱状の支持部１１ａ部分も円錐状に摩耗していくので、柱状の支持部１１ａの長さの実質的に全て（保持に必要な領域は除く）が摩耗するまで使用することができるようになる。

なお、ここでは、カッティングツール１０Ａのカッティングポイント１２ａが摩耗したものと見なす条件として形成されたスクライブラインの長さが予め定めた長さを超えた場合、あるいは、スクライブ回数が予め定めた回数を超えた場合とした例を示したが、この条件は当業者が適宜に設定し得る。例えば、一枚の脆性材料基板全体に対するスクライブに必要な長さ又は回数とすることができ、あるいは、一本のスクライブラインの形成毎としてもよい。

このような方法を採用すれば、一枚の脆性材料基板全体にスクライブラインの形成を終える度ないし一本のスクライブラインの形成毎に、実質的に新しいカッティングツールを使用したのと同等のスクライブ特性を達成することができるようになるので、それぞれの脆性材料基板毎に均一な特性のスクライブラインを形成することができるようになる。

また、カッティングツール１０Ａのカッティングポイント１２ａを回動させる所定角度αとしては、α＝９０°とした例を示したが、この角度αも任意に設定できる。ただし、カッティングツール１０Ａが１回転した後にカッティングポイント１２ａの最初の摩耗面１２ａ１が脆性材料基板の表面と平行になると、スクライブ特性が劣化する。そのため、この所定角度αが大きい場合、例えばα＞３０°である場合には、少ない回数の回動で最初の摩耗面１２ａ１が脆性材料基板の表面と平行にならないようにするため、３６０の約数でない角度とすることが望ましい。

１０Ａ〜１０Ｃ…カッティングツール
１１ａ〜１１ｃ…支持部
１２ａ〜１２ｃ…カッティングポイント
１２ａ１…摩耗面
１２ａ２…先端部分
１５…固定部材
１６ａ…回動軸
１６ｂ…回転軸
１７…脆性材料基板
１８…保持手段
２０…スクライブ装置
２１…テーブル
２２…案内レール
２３…ボールネジ
２４…ガイドバー
２５…スクライブヘッド
２６…モータ
２７…カメラ
２８…制御装置

Claims (13)

1. 柱状の支持部と、前記柱状の支持部の一方側の先端に設けられたカッティングポイントとを有するカッティングツールにおいて、
   前記カッティングポイントは、円錐形状であって、前記柱状の支持部の一方側の端部に形成されていることを特徴とするカッティングツール。
2. 前記カッティングポイントは、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドで形成されており、円錐の底部を前記柱状の支持部の一方側の先端にロウ付け、焼結または接着によって固定されていることを特徴とする請求項１に記載のカッティングツール。
3. 前記柱状の支持部の一方側の先端は円錐台状に加工されており、前記カッティングポイントの底面の径と前記円錐台状の前記支持部の頂面の径とが同一とされ、先端が前記柱状の支持部の中心軸と一致するようにされていることを特徴とする請求項２に記載のカッティングツール。
4. 前記カッティングポイント及び前記柱状の支持部は、前記カッティングポイントの先端が前記柱状の支持部の中心軸と一致するようにされるとともに焼結ダイヤモンドで一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカッティングツール。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のカッティングツールを用いて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方法において、
   前記カッティングツールの中心軸と脆性材料基板との間のなす角を第１の所定角度に保ってスクライブラインの形成を行うことを特徴とするスクライブ方法。
6. 前記脆性材料基板に対して予め定めた長さのスクライブラインの形成後又は予め定めた回数のスクライブラインの形成後に、前記カッティングツールを前記カッティングツールの中心軸の回りに予め定めた第２の所定角度回動させてスクライブを行うことを特徴とする請求項５に記載のスクライブ方法。
7. 前記予め定めた長さ又は前記予め定めた回数は、一枚の前記脆性材料基板全体に対するスクライブに必要な長さ又は回数であることを特徴とする請求項６に記載のスクライブ方法。
8. 前記予め定めた回数は、１回であることを特徴とする請求項６に記載のスクライブ方法。
9. 前記脆性材料基板はセラミック基板であることを特徴とする請求項５に記載のスクライブ方法。
10. 請求項１〜４のいずれかに記載のカッティングツールと、
    前記カッティングツールの前記柱状の支持部の固定部材と、
    被切断対象である脆性材料基板の載置部材と、
    制御装置とを備え、
    前記制御装置によって前記カッティングツール及び前記脆性材料基板の載置部材を相対的に移動させ、前記載置部材上に配置された前記脆性材料基板の表面に所定のスクライブラインを形成するためのスクライブ装置において、
    前記柱状の支持部の固定部材は、前記カッティングツールの前記柱状の支持部を、前記脆性材料基板の表面に対して第１の所定角度傾けて保持する保持手段とを備えることを特徴とするスクライブ装置。
11. 前記固定部材は前記カッティングツールの前記柱状の支持部を前記柱状の支持部の中心軸に対して回動させる回動手段をさらに備え、前記制御装置によって、前記脆性材料基板に対して予め定めた長さのスクライブラインの形成後又は予め定めた回数のスクライブラインの形成後に、前記回動手段を駆動して予め定めた第２の所定角度ずつ前記カッティングツールを回転させることを特徴とするスクライブ装置。
12. 前記制御装置は、前記予め定めた長さ又は前記予め定めた回数が、一枚の前記脆性材料基板全体に対するスクライブに必要な長さ又は回数に達した際に前記回動手段を駆動することを特徴とする請求項１１に記載のスクライブ装置。
13. 前記制御装置は、１本のスクライブラインの形成を行う度に前記回動手段を駆動することを特徴とする請求項１１に記載のスクライブ装置。

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