JP2014031292A - 強化ガラス基板のスクライブ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 強化ガラス基板にスクライブラインを形成する際に、かかりのよい溝付きカッターホイールを使用するものでありながら、基板の自然分離や先走り現象を防止することができるスクライブ方法を提供する。
【解決手段】 基板表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板ＭにスクライブラインＳ１、Ｓ２を形成するスクライブ方法であって、強化ガラス基板Ｍの表面で、少なくともスクライブ予定ラインＬ上にオイルを供給し、このオイルが供給されたスクライブ予定ラインＬに沿って、刃先稜線部２ａに凹凸２ｂを有する溝付きカッターホイール２を転動させることによりスクライブラインを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、強化ガラス基板のスクライブ方法に関する。ここで、「強化ガラス」とは、製造工程中におけるイオン交換による化学的処理により、ガラス基板の基板表面層（基板表面から深さが５μｍ〜５０μｍ程度）に圧縮応力が残留する圧縮応力層が形成され、基板内部に引張応力が残留するように製造されたガラスをいう。
強化ガラスの特徴は、圧縮応力層の影響で外力に対し割れにくいという性質を有する反面、一旦、クラックが基板内部の引張応力層まで達すると、今度は逆に割れやすくなるという性質を有している。

一般に、ガラス基板を分断する加工では、まず基板表面に有限深さのスクライブラインを形成する工程と、その後、基板の裏側からスクライブラインに沿ってブレイクバーやブレイクローラで押圧することによりブレイクする工程とからなる方法が用いられている（特許文献１並びに特許文献２参照）。
具体的には、図５に示すように、大面積のガラス基板Ｍ’の表面に対してカッターホイール（スクライビングホイールともいう）でＸ方向のスクライブラインＳ１を形成し、次いで、Ｘ方向と交差するＹ方向のスクライブラインＳ２を形成する。このようにしてＸ−Ｙ方向に交差した複数のスクライブラインを形成した後、基板Ｍ’はブレイク装置に送られ、スクライブラインに沿って外力を印加することにより、単位基板に分断される。

スクライブラインを加工するカッターホイールとして、図６に示すような刃先稜線部１ａに凹凸を有しないカッターホイール１（以下これを「ノーマルカッターホイール」という）と、図７に示すような刃先稜線部２ａに連続した凹凸２ｂを有するカッターホイール２（以下これを「溝付きカッターホイール」という）とがある。後者の溝付きカッターホイールには、具体的には、三星ダイヤモンド工業株式会社製のペネット（Ｐｅｎｅｔｔ；登録商標）カッターホイールや、アピオ（ＡＰＩＯ；登録商標）カッターホイールがある。

ノーマルカッターホイール１でスクライブした場合は、分断面の強度を高く保つことができるという利点がある。しかしその反面、強化ガラス基板に対しては食い込み力が小さいため、スクライブ開始時のかかりが悪く、カッターホイールが滑ってしまって良好なスクライブができないという難点がある。
特に、この滑りの現象は、「内切り」の方法でスクライブを行う場合に顕著に発生する。「内切り」とは、スクライブ方法の一つであって、図８（ａ）に示すように、基板Ｍ’の端縁から２ｍｍ〜１０ｍｍ程度内側（スクライブ開始位置）にてカッターホイールＫを上方から下降させて基板に所定のスクライブ圧で当接させ、押圧しながら水平移動させてスクライブを行う方法をいう。これに対し「外切り」と呼ばれるスクライブ方法がある。「外切り」とは、図８（ｂ）に示すように、カッターホイールＫの最下端を基板Ｍ’の表面（上面）より僅かに下方まで降下させた状態で、基板Ｍ’の片側端部の外側位置（スクライブ開始位置）にセットする。そしてセットした位置から水平移動させ、基板端部に衝突させて乗り上げ、さらに所定のスクライブ圧で押圧しながら水平移動させるようにしてスクライブを行う方法をいう。

上記したノーマルカッターホイール１に比べて、溝付きカッターホイール２は、ガラス基板への摩擦力や食い込み力が大きく、しかも凸部による基板表面への打点衝撃によって、クラックを基板内部に深く浸透させることができるという利点を有する。

特許第３０７４１４３号公報 特開２００４−３５９５０２号公報

しかし、表面層に強い圧縮応力層を有する強化ガラス基板に溝付きカッターホイールを使用した場合、圧縮応力層にクラックを生じさせるための局部的な高荷重が加わってしまう点と、クラックの浸透速度が早く基板内部の引張応力層まで一気に達してしまう点が問題となる。
すなわち、引張応力層にクラックの浸透する速度が早いと、形成されたスクライブラインに沿って、スクライブ直後に基板が自然に２つに分離してしまう場合がある。スクライブ直後の基板の自然分離は、次工程のブレイク装置への基板の移送に支障を来たし、加工ラインの連続運転に弊害をもたらすことになる。また、基板表面に局部的な高荷重が加わると、スクライブ予定ラインから予測不能な方向にクラックが延びる「先走り」という現象が発生して不良品になりやすくなり、製品の歩留まりが低下する。

そこで本発明は、強化ガラス基板にスクライブラインを形成する際に、かかりのよい溝付きカッターホイールを使用するものでありながら、基板の自然分離や先走り現象の発生を防止することができるスクライブ方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明のスクライブ方法では、基板表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、強化ガラス基板の表面の少なくともスクライブ予定ライン上にオイルを供給し、このオイルが供給されたスクライブ予定ラインに沿って、刃先稜線部に凹凸を有する溝付きカッターホイールを転動させることによりスクライブラインを形成するようにした。

本発明のスクライブ方法によれば、溝付きカッターホイールの転動に先立って、スクライブ予定ライン上にオイルが供給される。ここで、「オイル」には、灯油、スピンドルオイル、マシン油、グリス等を用いることができる。塗布のしやすさから液体油が好ましいが特に限定されるものではない。
オイルの塗布により、溝付きカッターホイールによる局部的な高荷重を分散させることができる。これにより、基板内部にクラックが浸透する速度を遅くしてスクライブ直後の基板の自然分離を防ぐことができるともに、スクライブラインからの予期しないクラックの進展を防止することが可能となる。また、供給されたオイルは、溝付きカッターホイールの滑らかな転動を助長する潤滑剤として作用し、溝付きカッターホイールの寿命を延ばすことにも役立つ。

上記発明において、オイルを供給するノズルが、溝付きカッターホイールを保持するスクライブヘッドに取り付けられ、溝付きカッターホイールの移動に伴って、その進行方向前方部にオイル供給ノズルからオイルを供給するように構成するのがよい。
これにより、オイルを余分な部分に飛散させることなく、溝付きカッターホイールの移動に伴って加工すべきスクライブ予定ラインに沿って効率よく供給することができる。

また、上記発明において、前記の溝付きカッターホイールでスクライブラインを形成した後、基板上に残留するオイルを洗浄液で洗浄除去する工程を含む構成とするのがよい。
これにより、基板上のオイル成分や、スクライブ時に発生する切り粉などを除去して品質のよい単位基板を得ることができる。

本発明のスクライブ方法に用いるスクライブ装置の一例を示す正面図。 スクライブ方法を説明する平面図。 図１のスクライブ装置の別実施例を示す正面図。 対比実験結果を示す基板断面の拡大写真。 従来のガラス基板のスクライブ方法を説明する平面図。 一般的なノーマルカッターホイールを示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）。 一般的な溝付きカッターホイールを示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）。 内切り、外切りのスクライブ方法の説明図。

以下において本発明に係るスクライブ方法の詳細を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、基板表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板にスクライブラインを形成するために使用されるスクライブ装置の一例を示す概略的な正面図である。

このスクライブ装置Ａは、強化ガラス基板Ｍを載置するテーブル３を備えている。テーブル３は、この上に載置した基板Ｍを定位置で保持できるように保持機構を備えている。本実施例では、この保持機構として、テーブル３の表面に開口させた多数の小さなエア吸着孔（図示外）を介して基板を吸着保持するようにしている。また、テーブル３は、水平なレール４に沿ってＹ方向（図１の紙面に垂直な方向）に移動できるようになっており、モータ（図示外）によって回転するネジ軸５により駆動される。さらにテーブル３は、モータを内蔵する回転駆動部６により水平面内で回動できるようになっている。

テーブル３を挟んで設けてある両側の支持柱７、７と、Ｘ方向に水平に延びるビーム（横桟）８とを備えたブリッジ９が、テーブル３上を跨ぐようにして設けられている。
ビーム８には、Ｘ方向に水平に延びるガイド１０が設けられ、このガイド１０にスクライブヘッド１１がモータ１４によってビーム８に沿ってＸ方向に移動できるように取り付けられている。スクライブヘッド１１にはカッターホルダ１２を介して溝付きカッターホイール２が取り付けられている。

溝付きカッターホイール２は、前述したように刃先稜線部に連続した凹凸を有するものであって、詳しくは図７に示すように、例えば直径２ｍｍ〜６ｍｍで厚み０．６ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の超硬合金製の円盤ディスク２ｃの外周部に刃先となる稜線２ａが角度α（約１００度〜１４０度）で形成され、その刃先稜線部２ａに連続した凹凸２ｂが形成されている。

さらに、前記スクライブヘッド１１には、溝付きカッターホイール２の進行方向前方側にオイル供給ノズル１５が取り付けられている。このオイル供給ノズル１５は、配管（図示外）を介してオイル供給ポンプに連通されており、溝付きカッターホイール２のスクライブ時に、溝付きカッターホイール２と一体的に移動して強化ガラス基板Ｍのスクライブ予定ライン上にオイルを供給する。
使用されるオイルは、基板表面に薄い皮膜を形成して、刃先凸部の基板表面に対する打点衝撃を緩和するクッションとしての効果が発揮できる粘性を備えたものがよく、具体的にはスピンドルオイル、灯油が用いられる。

次に、このスクライブ装置を用いたスクライブ方法を説明する。ここでは、強化ガラス基板Ｍに対しＸ−Ｙ方向へクロススクライブを行う場合について説明する。
まず、溝付きカッターホイール２を降下させ、図２（ａ）に示すように、基板Ｍ上面をスクライブ予定ラインＬに沿って圧接しながら転動させる。この際、溝付きカッターホイール２の進行方向前方側で、スクライブ予定ラインＬ上にオイル供給ノズル１５からオイルを供給する。このようにオイルを供給しながら溝付きカッターホイール２を転動させることにより、図２（ｂ）に示すようにＸ方向のスクライブラインＳ１を形成する。同様の作業を繰り返すことにより、図２（ｃ）に示すように全てのＸ方向スクライブラインＳ１を形成する。なお、溝付きカッターホイール２の基板Ｍに対するスクライブ開始位置は、前述した「外切り」または「内切り」の何れであってもよい。

次いで、テーブル４を水平方向に９０度回転させて、図２（ｄ）に示すように、Ｘ方向に直交するＹ方向のスクライブラインＳ２を前記と同様の手段で形成する。このようにして、交差するＸ−Ｙ方向のスクライブラインＳ１、Ｓ２を加工する。

このスクライブラインＳ１、Ｓ２の加工後、基板Ｍの表面を洗浄液で洗浄してオイル成分やスクライブ時に発生した切り粉などを取り除く。この洗浄は、基板Ｍを別ステージ（図示外）に移して行うのが好ましいが、廃液処理など設備を設置した上でこのスクライブ装置Ａで行うようにすることも可能である。使用される洗浄液は、オイル成分を除去するに適した中性洗剤や有機洗剤などが好ましいが、使用されるオイルの種類によって適宜選択される。

上記のように、溝付きカッターホイール２のスクライブ加工時において、溝付きカッターホイール２の転動に先立って、スクライブ予定ラインＬ上にオイルが供給されているので、このオイルが基板Ｍ表面を覆って溝付きカッターホイール２の打点衝撃を緩和するクッションとしての効果を発揮する。これにより、基板Ｍ内部にクラックが浸透する速度を遅くしてスクライブ直後の基板の自然分離を防ぐことができるともに、刃先凸部の局部的な高荷重を抑制してスクライブラインからの予期しないクラックの進展を防止することが可能となる。また、供給されたオイルは溝付きカッターホイール２の潤滑剤としても作用し、溝付きカッターホイール２のスムーズな転動を可能にして、その寿命を延ばすことができる。

（実施例）
発明者等は、オイルを供給して溝付きカッターホイールでスクライブした場合と、オイルを供給せずにスクライブした場合とにおいて、それぞれ実験を行った。図４は、その結果を示す断面の比較写真である。使用した溝付きカッターホイール（三星ダイヤモンド工業株式会社製Ｍ−Ｐｅｎｅｔｔ）は、直径が２ｍｍ、刃先角度αが１１５度であって、厚さ０．７ｍｍの強化ガラス基板に０．１４ＭＰａの押圧荷重でそれぞれ実験した。
その結果、図４（ａ）の写真に示すオイルなしスクライブでは、矢印で示すように、溝部の下方内部にひび（亀裂）Ｃが顕著に見られるのに対し、図４（ｂ）の写真に示すオイルありスクライブでは、ひびが殆ど見られなかった。これにより、オイルを供給しながらスクライブすることが極めて有効であることがわかる。

上記実施例では、オイル供給ノズル１５を、溝付きカッターホイール２のスクライブヘッド１１に取り付けた例を示したが、図３に示すように、スクライブヘッド１１と分離して、ビーム８のガイド１０に沿って移動するホルダ１６へ取り付けるようにしてもよい。

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでなく、本発明の目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明のスクライブ方法は、表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板をスクライブする場合に好適である。

Ａ スクライブ装置
Ｍ 強化ガラス基板
Ｓ１ Ｘ方向のスクライブライン
Ｓ２ Ｙ方向のスクライブライン
１ ノーマルカッターホイール
２ 溝付きカッターホイール
２ａ 稜線部
２ｂ 凹凸
３ テーブル
８ ビーム
１０ ガイド
１１ スクライブヘッド
１５ オイル供給ノズル

Claims (3)

1. 基板表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、
   強化ガラス基板の表面の少なくともスクライブ予定ライン上にオイルを供給し、
   このオイルが供給されたスクライブ予定ラインに沿って、刃先稜線部に連続した凹凸を有する溝付きカッターホイールを転動させることによりスクライブラインを形成するようにした強化ガラス基板のスクライブ方法。
2. オイルを供給するためのオイル供給ノズルが、前記溝付きカッターホイールを保持するスクライブヘッドに取り付けられ、前記溝付きカッターホイールの移動に伴ってその進行方向前方部に前記オイル供給ノズルからオイルを供給するようにした請求項１に記載の強化ガラス基板のスクライブ方法。
3. 前記溝付きカッターホイールによってスクライブラインを形成した後、前記強化ガラス基板上に残留するオイルを洗浄液で洗浄除去する工程を含む請求項１または請求項２に記載の強化ガラス基板のスクライブ方法。

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