JP2016221822A - 脆性材料基板における垂直クラックの形成方法および脆性材料基板の分断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料基板に高い確実性にて垂直クラックを形成することができる方法を提供する。【解決手段】脆性材料基板への垂直クラックの形成方法が、一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、外周部に一様に刃先を備えるスクライビングホイールを圧接転動させることによって、トレンチラインに交差するアシストラインを形成するアシストライン形成工程と、を備え、トレンチライン形成工程においては、直下においてクラックレス状態が維持されるようにトレンチラインを形成し、アシストライン形成工程においては、スクライビングホイールを水平面内においてアシストラインの形成進行方向から所定の傾斜角にて傾けた状態でアシストラインを形成し、両ラインとの交点を開始点としてトレンチラインからの垂直クラックの伸展が生じるようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、脆性材料基板を分断するための方法に関し、特に、脆性材料基板の分断に際して垂直クラックを形成する方法に関する。

フラットディスプレイパネルまたは太陽電池パネルなどの製造プロセスは一般に、ガラス基板、セラミックス基板、半導体基板などの脆性材料からなる基板（母基板）を分断する工程を含む。係る分断には、基板表面にダイヤモンドポイントやカッターホイールなどのスクライブツールを用いてスクライブラインを形成し、該スクライブラインから基板厚み方向にクラック（垂直クラック）を伸展させる、という手法が広く用いられている。スクライブラインを形成した場合、垂直クラックが厚さ方向に完全に伸展して基板が分断されることもあるが、垂直クラックが厚み方向に部分的にしか伸展しない場合もある。後者の場合、スクライブラインの形成後に、ブレーク工程と称される応力付与がなされる。ブレーク工程により垂直クラックを厚み方向に完全に進行させることで、スクライブラインに沿って基板が分断される。

このような、スクライブラインの形成によって垂直クラックを伸展させる手法として、アシストラインとも称される、垂直クラックの伸展にあたって起点（トリガー）となる線状の加工痕を形成する手法が、すでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−７４１４５号公報

例えば特許文献１に開示されているような、アシストラインを利用した手法は、これを利用しない手法に比して、分断用のスクライブラインの形成に際しカッターホイールやダイヤモンドポイントなどのスクライブツールが基板に与える力（衝撃）を小さくすることができるという利点がある。例えば、垂直クラックの伸展が難しいような弱い力（荷重）を作用させてスクライブラインを形成する態様であっても、アシストラインをトリガーにしてスクライブラインから垂直クラックを好適に伸展させることが可能である。

ただし、特に量産品の製造工程においてなされる脆性材料基板の分断においては高い歩留まり（確実な分断）が求められるところ、特許文献１に開示された技術は必ずしも、アシストラインを起点とする垂直クラックの伸展につき、その確実性を保証するものではない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、脆性材料基板のあらかじめ定められた分断位置において、高い確実性にて垂直クラックを形成することができる方法を提供することを、目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、外周部に一様に刃先を備えるスクライビングホイールを前記一方主面において圧接転動させることによって、前記トレンチラインに交差する加工痕であるアシストラインを形成するアシストライン形成工程と、を備え、前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、前記アシストライン形成工程においては、前記スクライビングホイールを水平面内において前記アシストラインの形成進行方向から所定の傾斜角にて傾けた状態で前記アシストラインを形成し、前記トレンチラインと前記アシストラインとの交点を開始点として前記トレンチラインから前記脆性材料基板の厚み方向に垂直クラックを伸展させる、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記アシストライン形成工程においては、前記アシストラインの形成に伴って、前記アシストラインの一方の側方領域において前記アシストラインから前記脆性材料基板の内部に向かうアシストクラックの偏在が生じるようにし、前記アシストクラックの偏在する領域が前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向側となるように前記トレンチラインと前記アシストラインの形成位置を定める、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記アシストラインを前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向逆側近傍にて前記トレンチラインと交差するように形成する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記アシストライン形成工程においては、前記スクライビングホイールの進行方向前側を水平面内において前記アシストラインの形成進行方向から前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向側に向けて傾ける、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記傾斜角が１．０°以上５．０°以下である、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記傾斜角が２．５°以上５．０°以下である、ことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記トレンチラインを形成した後に前記アシストラインを形成する、ことを特徴とする。

請求項８の発明は、脆性材料基板を厚み方向に分断する方法であって、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の垂直クラックの形成方法によって前記脆性材料基板に垂直クラックを形成する垂直クラック形成工程と、前記垂直クラックに沿って前記脆性材料基板をブレークするブレーク工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項８の発明によれば、脆性材料基板のあらかじめ定められた分断位置において高い確実性にて垂直クラックを伸展させることができるので、脆性材料基板を当該分断位置において確実に分断することが可能となる。

スクライブ装置１００の構成を概略的に示す図である。 スクライブ装置１００におけるスクライビングホイール５１の姿勢について示す図である。 トレンチラインＴＬ形成後の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 トレンチラインＴＬの形成に用いるダイヤモンドポイント１５０の構成を概略的に示す図である。 トレンチラインＴＬの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。 アシストラインＡＬ形成時の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 アシストラインＡＬの形成に伴う垂直クラックＶＣの伸展の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 アシストラインＡＬの形成に伴う垂直クラックＶＣの伸展の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。 トレンチラインＴＬと垂直クラックＶＣの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。 垂直クラックＶＣが形成される際のアシストラインＡＬ近傍の様子を示す模式図である。 アシストラインＡＬを形成してなる脆性材料基板Ｗの撮像例である。 異なる傾斜角θにて形成したアシストラインＡＬの部分拡大像である。 実施例１の異なる傾斜角θのそれぞれについて、ＶＣ成立率をアシストラインＡＬの形成に際して印加した荷重に対しプロットしたグラフである。 実施例２の異なる傾斜角θのそれぞれについて、ＶＣ成立率をアシストラインＡＬの形成に際して印加した荷重に対しプロットしたグラフである。

＜スクライブ装置＞
図１は、本発明の実施の形態において用いるスクライブ装置１００の構成を概略的に示す図である。スクライブ装置１００は、一般には、ガラス基板、セラミックス基板、半導体基板などの脆性材料基板Ｗを所定の分断位置にて厚み方向ＤＴに分断して小サイズ化する際に使用されるが、本実施の形態においては主として、スクライブ装置１００を、脆性材料基板Ｗの一方主面ＳＦ１側の分断位置において垂直クラックを伸展させるべく行うアシストラインＡＬ（図６など参照）の形成に用いるものとする。なお、本実施の形態において、アシストラインＡＬとは、主面ＳＦ１側の分断位置に形成されるトレンチラインＴＬ（図３など参照）と交差させる態様にて主面ＳＦ１上に形成される、トレンチラインＴＬの直下において垂直クラックを伸展させるに際して起点（トリガー）となる加工痕である。また、トレンチラインＴＬとは、その直下が垂直クラックの形成位置となる微細なライン状の溝部（凹部）である。アシストラインＡＬとトレンチラインＴＬの詳細については後述する。

スクライブ装置１００は、脆性材料基板Ｗが載置されるテーブル１と、スクライブツール５０を保持するスクライブヘッド２とを主として備える。

スクライブ装置１００は、図示しないテーブル移動機構およびスクライブヘッド移動機構の一方または両方を備えており、これらの機構が備わることによって、スクライブ装置１００においては、スクライブヘッド２はスクライブツール５０を保持した状態でテーブル１に対し水平面内において相対移動できるようになっている。以降、説明の簡単のため、スクライブ動作に際しては、図１に示すスクライブ方向ＤＰに向けて、スクライブヘッド２がテーブル１に対し移動するものとする。

スクライブツール５０は、脆性材料基板Ｗに対するスクライブを行うためのツールである。スクライブツール５０は、スクライビングホイール（カッターホイール）５１と、ピン５２と、ホルダ５３とを有する。

スクライビングホイール５１は、円盤状（算盤珠状）をなしており、その外周に沿って一様に、断面視略三角形状の（稜線とこれを挟む一対の傾斜面とからなる）刃先ＰＦを備える。スクライビングホイール５１は、典型的には数ｍｍ程度の直径を有してなる。ピン５２は、スクライビングホイール５１の軸中心ＡＸの位置に垂直に挿通されてなる。ホルダ５３は、スクライブヘッド２にて保持されてなるとともに、スクライビングホイール５１が軸中心ＡＸの周りで回転可能な態様にて、スクライビングホイール５１に挿通されてなるピン５２を支持してなる。すなわち、ホルダ５３は、ピン５２と一体となったスクライビングホイール５１を軸中心ＡＸの周りで回転可能に軸支してなる。より詳細には、ホルダ５３は、スクライビングホイール５１の刃先ＰＦ（外周部）のなす面が鉛直方向に延在するように、ピン５２を水平に支持してなる。

刃先ＰＦは、例えば、超硬合金、焼結ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドまたは単結晶ダイヤモンドなどの硬質材料を用いて形成されてなる。上述した稜線および傾斜面の表面粗さを小さくする観点から、スクライビングホイール５１全体が単結晶ダイヤモンドから作られていてもよい。

以上のような構成を有するスクライブ装置１００においては、他方主面ＳＦ２を載置面としてテーブル１の上に水平に載置固定されてなる脆性材料基板Ｗの一方主面（以下、上面ともいう）ＳＦ１に対し、スクライビングホイール５１を圧接させた状態で、スクライブツール５０を保持してなるスクライブヘッド２がスクライブ方向ＤＰに移動させられる。すると、脆性材料基板Ｗに圧接された状態のスクライビングホイール５１が、刃先ＰＦをわずかに脆性材料基板Ｗに侵入させた状態で矢印ＲＴにて示す向きに軸中心ＡＸ周りで転動させられる。これにより、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１においては、係るスクライビングホイール５１の圧接転動に伴ってスクライビングホイール５１の移動方向に沿った塑性変形が発生する。本実施の形態においては、係る塑性変形を発生させるスクライビングホイール５１の圧接転動動作を、スクライビングホイール５１によるスクライブ動作と称する。なお、上面ＳＦ１に対しスクライビングホイール５１を圧接させる際にスクライビングホイール５１が脆性材料基板に印加する荷重は、スクライブヘッド２に備わる図示しない荷重調整機構によって調整可能とされてなる。

図２は、スクライブ装置１００におけるスクライビングホイール５１の姿勢（傾き）について示す図である。本実施の形態においては、スクライブ方向ＤＰを基準方向とし、スクライビングホイール５１が、スクライブヘッド２に保持されてなる状態においてスクライブ方向ＤＰに対して水平面内において時計回りに角度θだけ傾いているとしたときの角度θを、スクライビングホイール５１の傾斜角と定義する。傾斜角θは、スクライビングホイール５１の刃先ＰＦ（稜線）のなす鉛直面と水平面との直交軸の延在方向Ｄ１とスクライブ方向ＤＰとのなす角でもある。

本実施の形態においては、上述のように、一の脆性材料基板Ｗを分断するに際し、アシストラインＡＬを形成するが、係るアシストラインＡＬ形成時における傾斜角θを意図的に０°より大きな値とする。すなわち、アシストラインＡＬの形成は、スクライビングホイール５１を意図的に水平面内においてスクライブ方向ＤＰから傾けた状態で行う。なお、係る態様にて傾斜角θを定めることにより、アシストラインＡＬは固有の性状を有するように形成されるが、その詳細は後述する。

具体的には、アシストラインＡＬの形成には、傾斜角θが１．０°〜５．０°の範囲に設定されたスクライブ装置１００を用いる。好ましくは、傾斜角θは２．５°〜５．０°の範囲に設定される。

なお、係るスクライビングホイール５１の傾斜は、スクライブヘッド２を傾けることで実現される態様であってもよいし、スクライブヘッド２に対するスクライブツール５０の取り付け角度を違えることで実現される態様であってもよいし、その他の態様で実現される態様であってもよい。

＜垂直クラックの形成手順＞
次に、本実施の形態において行う、アシストラインＡＬを利用した、分断位置における垂直クラックの形成の手順について説明する。図３ないし図９は、係る垂直クラックの形成の様子を段階的に示す図である。以降においては、矩形状の脆性材料基板Ｗに対し一組の対辺に平行な複数の分断位置（分断線）があらかじめ設定されている場合を例として説明を行う。また、各図には、アシストラインＡＬの形成進行方向をｘ軸正方向とし、トレンチラインＴＬの形成進行方向をｙ軸正方向とし、鉛直上方をｚ軸正方向とする右手系のｘｙｚ座標を付している。

まず、トレンチラインＴＬを形成する。図３は、トレンチラインＴＬ形成後の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図（ｘｙ平面図）である。図４は、トレンチラインＴＬの形成に用いるスクライブツール１５０の構成を概略的に示す図である。図５は、トレンチラインＴＬの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。図３に示すトレンチラインＴＬの形成位置が、脆性材料基板Ｗをその上面ＳＦ１側から平面視した場合の分断位置に該当する。

本実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成に、ダイヤモンドポイント１５１を備えるスクライブツール１５０を用いる。ダイヤモンドポイント１５１は、例えば図４に示すように角錐台形状をなしており、天面ＳＤ１（第１の面）と、天面ＳＤ１を取り囲む複数の面とが設けられている。より詳細には、図４（ｂ）に示すようにこれら複数の面は側面ＳＤ２（第２の面）および側面ＳＤ３（第３の面）を含んでいる。天面ＳＤ１、側面ＳＤ２およびＳＤ３は、互いに異なる方向を向いており、かつ互いに隣り合っている。ダイヤモンドポイント１５１においては、側面ＳＤ２およびＳＤ３からなる稜線ＰＳと、天面ＳＤ１、側面ＳＤ２およびＳＤ３の３つの面がなす頂点ＰＰとによって刃先ＰＳが形成されてなる。ダイヤモンドポイント１５１は、図４（ａ）に示すように棒状（柱状）をなすシャンク１５２の一方端部側に天面ＳＤ１が最下端部となる態様にて保持されてなる。

スクライブツール１５０を使用する場合においては、図４（ａ）に示すように、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を鉛直方向から移動方向ＤＡ前方（ｙ軸正方向）に向けて所定の角度だけ傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ後方（ｙ軸負方向）に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に当接させる。そして、係る当接状態を保ちつつスクライブツール１５０を移動方向ＤＡ前方に移動させることで、ダイヤモンドポイント１５１の刃先ＰＦ２を摺動させるようにする。これによって、ダイヤモンドポイント１５１の移動方向ＤＡに沿った塑性変形が発生する。本実施の形態においては、係る塑性変形を発生させるダイヤモンドポイント１５１の摺動動作を、ダイヤモンドポイント１５１によるスクライブ動作とも称する。

図３および図５に示すように、トレンチラインＴＬは、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１にｙ軸方向に延在するように形成された微細なライン状の溝部である。トレンチラインＴＬは、スクライブツール１５０の姿勢を移動方向ＤＡに対して対称とした状態で、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることで脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１において生じる塑性変形の結果として、形成される。係る場合、図５に模式的に示すように、トレンチラインＴＬは概ね、その延在方向に垂直な断面の形状が線対称な溝部として形成される。

トレンチラインＴＬは、図３に示すように、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に規定された分断位置において矢印ＡＲ１にて示すｙ軸正方向に、始点Ｔ１から終点Ｔ２まで形成される。以降においては、トレンチラインＴＬにおいて相対的に始点Ｔ１に近い範囲を上流側とも称し、相対的に終点Ｔ２に近い範囲を下流側とも称する。

なお、図３においては、トレンチラインＴＬの始点Ｔ１および終点Ｔ２が脆性材料基板Ｗの端部からわずかに離隔した位置とされているが、これは必須の態様ではなく、分断対象とされる脆性材料基板Ｗの種類や分断後の個片の用途等に応じて適宜に、いずれか一方もしくは両方が脆性材料基板Ｗの端部位置とされていてもよい。ただし、始点Ｔ１を脆性材料基板Ｗの端部とする態様は、図３に例示するように端部からわずかに離隔した位置を始点Ｔ１とする場合に比して、スクライブツール１５０の刃先ＰＦ２に加わる衝撃が大きくなるため、刃先ＰＦ２の寿命という点及び予期せぬ垂直クラックの発生が起こる点からは留意が必要である。

また、複数の分断位置のそれぞれにおけるトレンチラインＴＬの形成は、一のスクライブツール１５０を備える図示しない加工装置において当該スクライブツール１５０を用いて順次に形成する態様であってもよいし、複数のトレンチラインＴＬ形成用の加工装置を用いて同時並行的に形成する態様であってもよい。

トレンチラインＴＬの形成に際しては、スクライブツール１５０が印加する荷重（スクライブツール１５０を鉛直上方から脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に対し押し込む力に相当する）を、トレンチラインＴＬの形成は確実になされるものの、脆性材料基板Ｗの厚み方向ＤＴにおいて該トレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展が生じないように設定する（図５）。

換言すれば、トレンチラインＴＬの形成は、トレンチラインＴＬの直下において脆性材料基板ＷがトレンチラインＴＬと交差する方向において連続的につながっている状態（クラックレス状態）が維持されるように行う。なお、係る対応にてトレンチラインＴＬが形成される場合、脆性材料基板ＷのトレンチラインＴＬ近傍（トレンチラインＴＬからおおよそ５μｍ〜１０μｍ程度以内の範囲）においては、塑性変形の結果として内部応力が残留する。

係るトレンチラインＴＬの形成は、例えば、スクライブツール１５０が印加する荷重を、同じスクライブツール１５０を用いて垂直クラックの伸展を伴うスクライブラインを形成する場合に比して、小さい値に設定することで、実現される。

クラックレス状態においては、トレンチラインＴＬは形成されていたとしても、該トレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展はないので、仮に脆性材料基板Ｗに対し曲げモーメントが作用したとしても、垂直クラックが形成されてなる場合に比して、トレンチラインＴＬに沿った分断は生じにくい。

トレンチラインＴＬの形成に続き、傾斜角θが１．０°〜５．０°の範囲に（好ましくは２．５°〜５．０°の範囲に）設定されたスクライブツール５０を備えるスクライブ装置１００によって、アシストラインＡＬを形成する。図６は、アシストラインＡＬ形成時の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。図７および図８は、アシストラインＡＬの形成に伴う垂直クラックＶＣの伸展の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。図９は、トレンチラインＴＬと垂直クラックＶＣの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。

本実施の形態において、アシストラインＡＬは、図６に示すように、トレンチラインＴＬの下流側近傍において、矢印ＡＲ２にて示すｘ軸正方向に（トレンチラインＴＬと直交するように）、始点Ａ１から終点Ａ２の範囲において脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に塑性変形を生じさせることで形成される加工痕である。

より詳細には、アシストラインＡＬの形成は、矢印ＡＲ２にて示すアシストラインＡＬの形成進行方向をスクライブ方向ＤＰ（ｘ軸正方向）と一致させる態様にて行う。それゆえ、アシストラインＡＬの形成は、スクライビングホイール５１の進行方向前方がアシストラインＡＬの形成位置よりも上流側たるｙ軸負方向の側に傾いた状態で行うこととなる。

係る場合、スクライビングホイール５１が脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に圧接された状態で、スクライブヘッド２がスクライブ方向ＤＰに移動をすることから、スクライビングホイール５１の転動は生じる。しかしながら、傾斜角θが０°ではないために、刃先ＰＦをなす一対の斜面のそれぞれが受ける力は異なるものとなる。具体的には、ｙ軸正方向を向いた斜面の方がｙ軸負方向を向いた斜面よりも脆性材料基板Ｗからより大きな抵抗力を受けた状態で、スクライビングホイール５１はスクライブ方向ＤＰに移動させられる。それゆえ、アシストラインＡＬは、傾斜角θが大きいほど幅広の加工痕として形成され（図１２参照）、その断面形状は非対称となる。なお、アシストラインＡＬの形成も、トレンチラインＴＬを形成する場合と同様、その直下にて垂直クラックを伸展させることを目的とはしていないので、アシストラインＡＬを形成する際にスクライビングホイール５１が印加する荷重も、同じスクライビングホイール５１を用いて垂直クラックの伸展を伴うスクライブラインを形成する場合に比して、小さい値に設定することができる。

以上のような態様でのアシストラインＡＬの形成を、スクライビングホイール５１が印加する荷重が所定のしきい値以上となる条件の下で行うと、アシストラインＡＬがトレンチラインＴＬと交差するたびに、図７に矢印ＡＲ３にて示すように、それぞれのトレンチラインＴＬとの交点Ｃの位置から垂直クラックＶＣの予定伸展方向（図７の場合であればトレンチラインＴＬの上流側）に向けて順次に、図９に示すような、トレンチラインＴＬから脆性材料基板Ｗの厚み方向ＤＴへの垂直クラックＶＣの伸展が生じていく。

最終的には、図８に示すように、全ての分断位置において、トレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展が生じる。すなわち、アシストラインＡＬの形成が契機となって（アシストラインＡＬがトリガーとなって）、それまではトレンチラインＴＬが形成されているもののクラックレス状態であった脆性材料基板Ｗの各分断位置に、トレンチラインＴＬから延在する垂直クラックＶＣが形成される。

これは、ダイヤモンドポイント１５１を備えるスクライブツール１５０を用いてトレンチラインＴＬを形成した場合、トレンチラインＴＬの直下に発生する垂直クラックＶＣは天面ＳＤ１側の存在する側に伸展するという性質を有するためである。すなわち、アシストラインＡＬの近傍に発生した垂直クラックＶＣは、特定の一方向へと伸展するという性質を有する。トレンチラインＴＬ上の上流側にダイヤモンドポイントの天面ＳＤ１が配置される態様にてトレンチラインＴＬを形成する本実施の形態においては、アシストレインＡＬの形成後、トレンチラインＴＬの上流側においては垂直クラックＶＣは伸展するが、逆方向においては伸展しにくい。

係る態様にて分断位置に垂直クラックＶＣが形成された脆性材料基板Ｗは、図示しない所定のブレーク装置に与えられる。ブレーク装置においては、いわゆる３点曲げあるいは４点曲げの手法によって、脆性材料基板Ｗに曲げモーメントを作用させることで、垂直クラックＶＣを脆性材料基板Ｗの下面ＳＦ２にまで伸展させるブレーク工程が行われる。係るブレーク工程を経ることで、脆性材料基板Ｗは分断位置において分断される。

以上のような手順の場合、分断位置におけるトレンチラインＴＬの形成は垂直クラックＶＣの伸展を伴わないので、従来のように分断位置に対するスクライブをスクライブラインの形成と同時に垂直クラックが形成されるように行う場合に比して、スクライブツール５０に加わる荷重を低減することができるという利点がある。係る利点は、分断位置における分断に使用するスクライブツール５０の長寿命化に資するものである。

＜垂直クラック伸展の詳細＞
図１０は、トレンチラインＴＬの形成に続いてアシストラインＡＬを形成することで垂直クラックＶＣが形成される際のアシストラインＡＬ近傍の様子を示す模式図である。また、図１1は、アシストラインＡＬを形成してなる脆性材料基板Ｗの撮像例である。

図１０（ａ）に示すように、スクライブ方向ＤＰたるｘ軸正方向に（ｙ軸に垂直な方向に）アシストラインＡＬが形成されると、その形成位置全般にわたって、脆性材料基板Ｗの内部であってアシストラインＡＬよりもｙ軸方向負側（図１０においては、アシストラインＡＬよりも図面視下側）の側方領域に、アシストラインＡＬを起点とする無数のクラックであるアシストクラックＡＣがランダムに発生する。これは例えば、脆性材料基板Ｗの断面を観察している図１1（ｂ）からも確認される。なお、上面ＳＦ１を観察している図１1（ａ）においてはアシストラインＡＬが確認されるほか、閉曲線にて囲んだアシストラインＡＬの下方の領域ＲＥにおいては、脆性材料基板Ｗの内部においてライン状に連続しているアシストクラックＡＣがわずかに透過している。

より詳細には、アシストクラックＡＣは概ね、アシストラインＡＬの任意の位置を起点として、（＋ｘ、−ｙ、−ｚ）なる方向に伸展する態様にて発生する。概略的には、上面ＳＦ１を平面視した場合においてアシストラインＡＬよりもｙ軸負方向においてアシストラインＡＬからおおよそ数十μｍ程度の範囲に偏在している。ただし、図１０においては、図示を省略しているが、アシストクラックＡＣの形成は確率的に生じる現象であるので、割合は少ないとはいえ、他の範囲にもアシストクラックＡＣは生じている。

アシストクラックＡＣの偏在は、アシストラインＡＬの全般に渡って発生することから、アシストクラックＡＣは、アシストラインＡＬがトレンチラインＴＬと交差する箇所の近傍においても高い確率で発生する。上述したように、トレンチラインＴＬの近傍には内部応力が残留していることから、アシストクラックＡＣが垂直クラックＶＣの予定伸展方向側に形成されるようにアシストラインＡＬを形成した場合、アシストクラックＡＣが残留内部応力の存在領域に到達したことが契機となって、トレンチラインＴＬの近傍における残留内部応力の解放が生じる。その結果として、図１０（ｂ）において矢印ＡＲ４にて示すように、垂直クラックＶＣの予定伸展方向（本実施の形態においてはトレンチラインＴＬの上流側）に向けて、トレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展が生じる。これが、上述した本実施の形態に係る手法による垂直クラックＶＣの伸展の詳細である。

しかも、本実施の形態に係る手法においては、上述のように傾斜角θを１．０°〜５．０°（好ましくは２．５°〜５．０°）として意図的に傾斜させたスクライビングホイール５１を用いてアシストラインＡＬを形成することにより、スクライビングホイール５１が進行方向前方において傾いている側に、多数のアシストクラックＡＣが偏在するようにするとともに、このアシストクラックＡＣが形成される側に分断位置が延在するように、アシストラインＡＬとトレンチラインＴＬの形成位置を設定するようにしている。これによって、分断位置におけるトレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展の確実性が、高められてなる。すなわち、本実施の形態において採用している、意図的に傾斜させたスクライビングホイール５１を用いたアシストラインＡＬの形成は、垂直クラックＶＣの伸展箇所を限定するとともに、その伸展の確実性を高める効果を有するものとなっている。すなわち、脆性材料基板Ｗを分断するに際し、その分断位置に応じて、スクライビングホイール５１の傾斜の向きと、アシストラインＡＬの形成位置とトレンチラインＴＬの形成位置とを定めることで、当該分断位置において垂直クラックＶＣを確実に伸展させることが可能となる。

なお、θが１．０°よりも小さい場合、アシストクラックＡＣの偏在が生じなくなり、クラック伸展の確実性が低下するため好ましくない。また、傾斜角θが大きくなるほど、アシストラインＡＬを形成する際のスクライビングホイール５１の転動が困難となる傾向がある。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、脆性材料基板をあらかじめ定められた分断位置において分断するに際して、当該分断位置に応じた形成位置にて、直下に垂直クラックが生じない条件でのトレンチラインの形成と、水平面内にて意図的に傾斜させてなるスクライビングホイールを用いた、垂直クラックＶＣの予定伸展方向であるトレンチラインの上流側にアシストクラックを偏在させる態様でのアシストラインの形成とを行うことで、当該分断位置にて高い確実性にて垂直クラックを伸展させることができる。垂直クラックが確実に形成されることにより、後工程たるブレーク工程において、脆性材料基板を当該分断位置において確実に分断することが可能となる。係る場合においては、トレンチラインとアシストラインの形成に際してスクライビングホイールが印加する荷重を、垂直クラックの伸展を伴うスクライブ動作を行う場合に比して小さい値とすることができる。

＜実施例１＞
上述の実施の形態にて示した手順によるトレンチラインＴＬとアシストラインＡＬの形成を、アシストラインＡＬの形成条件を違えつつ複数回行い、垂直クラックＶＣの伸展の発生状況を評価した。脆性材料基板Ｗとしては０．２ｍｍ厚のガラス基板を用いた。

具体的には、アシストラインＡＬは、傾斜角θを０°、１．２°、２．０°の３水準に違え、スクライビングホイール５１に加える荷重を０．４Ｎ、０．８Ｎ、１．１Ｎ、１．５Ｎ、１．９Ｎ、２．３Ｎ、２．６Ｎの７水準に違えることで、全２１通りの条件で形成した。スクライブヘッド２の移動速度は１００ｍｍ／ｓｅｃとした。また、スクライビングホイール５１としては、ホイール径が２．０ｍｍ、厚みが０．６５ｍｍ、ピン５２の挿通孔の径が０．８ｍｍ、刃先角度が１００°のものを用いた。図１２は、スクライビングホイール５１に加える荷重を１Ｎとしたときの、それぞれの傾斜角θにて形成したアシストラインＡＬの部分拡大像である。

また、トレンチラインＴＬは、スクライブツール１５０に加える荷重を固定し、アシストラインＡＬの各形成条件毎に、１００本ずつ形成した。

図１３は、３通りの傾斜角θのそれぞれについて、全１００本のトレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展の発生率（以下、ＶＣ成立率と称する）をアシストラインＡＬの形成に際して印加した荷重に対しプロットしたグラフである。

図１３に示すように、傾斜角θが０°の場合には最高でも６０％程度のＶＣ成立率（荷重が１．５Ｎのとき）しか得られなかったのに対し、傾斜角θが１．２°の場合にはスクライビングホイール５１に加える荷重を１．９Ｎ以上とした場合に９５％以上のＶＣ成立率が得られ、傾斜角θが２．０°の場合にはスクライビングホイール５１に加える荷重を１．５Ｎ以上とすることで１００％のＶＣ成立率が得られた。

これらの結果は、傾斜角θが１．２°の場合には、スクライビングホイール５１に少なくとも１．９Ｎの荷重を加えれば、ほぼ確実にトレンチラインＴＬから垂直クラックＶＣを伸展させることができること、さらには、傾斜角θが２．０°の場合には、スクライビングホイール５１に少なくとも１．５Ｎの荷重を加えれば、確実にトレンチラインＴＬから垂直クラックＶＣを伸展させることができることを、示している。

また、同じ条件のスクライビングホイール５１を用いてスクライブ動作を行い、スクライブラインの形成とともに垂直クラックを伸展させるようにしようとすると、少なくとも３〜４Ｎ程度の荷重を印加する必要があることから、本実施例の結果は、アシストラインＡＬの形成は、垂直クラックの伸展を伴うスクライブ動作の際にスクライビングホイール５１が印加する荷重よりも小さい荷重の印加で行える、ということも示している。さらにいえば、トレンチラインＴＬの形成は、アシストラインＡＬの形成時と同程度かより小さい荷重の印加で可能であることから、上述の実施の形態に係る手法は、スクライブ動作によって直接に垂直クラックを伸展させる手法に比して、低荷重の印加で垂直クラックの伸展を可能とする手法であるともいえる。

＜実施例２＞
スクライビングホイール５１の傾斜の向きと垂直クラックＶＣとの関係を調べるために、傾斜角θを−１．２°に設定した場合について、ＶＣ成立率を評価した。傾斜角θ以外の条件は、実施例１と同じとした。なお、傾斜角θが負の場合とは、例えば図２に基づいて説明すれば、スクライビングホイール５１の刃先ＰＦ（外周部）のなす鉛直面と水平面との直交軸の延在方向Ｄ１が、図２に示したスクライブ方向ＤＰに対し反対側に向くようにスクライビングホイール５１を傾斜させた場合に該当し、図３に基づいて説明すれば、スクライビングホイール５１の進行方向前方がアシストラインＡＬの形成位置よりも下流側たるｙ軸正方向の側に傾いた状態で行う場合に該当する。

図１４は、傾斜角θが−１．２°の場合と、実施例１に示した１．２°の場合のそれぞれについて、ＶＣ成立率をアシストラインＡＬの形成に際して印加した荷重に対しプロットしたグラフである。

図１４に示すように、傾斜角θが−１．２°の場合、スクライビングホイール５１が印加する荷重が大きいほどＶＣ成立率は高くなったが、２．６Ｎでも７０％程度となるに留まった。これは、実施例１においても示していた、スクライビングホイール５１が印加する荷重が少なくとも１．９Ｎであれば９５％以上のＶＣ成立率が得られるという、傾斜角θが１．２°の場合よりも、劣る結果である。

係る結果は、アシストラインＡＬを形成する際にスクライビングホイール５１を傾ける向きを垂直クラックの予定伸展方向側とすることで、逆側に傾ける場合よりも小さい荷重の印加でありながらも確実に、トレンチラインＴＬから垂直クラックＶＣを伸展させることができることを、指し示している。

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、トレンチラインＴＬを形成した後に、アシストラインＡＬを形成するようにしているが、トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬの形成順序は逆転していてもよい。

また、上述の実施の形態においては、トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬとを脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１において直交させているが、これは必須の態様ではなく、アシストラインＡＬの形成に伴うトレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展が好適に実現される限りにおいて、トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬとは斜めに交差している態様であってもよい。

また、上述の実施の形態においては、スクライブツール１５０によるトレンチラインＴＬの形成を、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を移動方向ＤＡ前方に向けて傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ後方に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることによって、行うようにしているが、これに代わり、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を移動方向ＤＡ後方に向けて傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ前方に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることによって、トレンチラインＴＬを形成するようにしてもよい。

あるいはまた、上述の実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成に、ダイヤモンドポイント１５１を用いているが、これに代わり、スクライブ装置１００のスクライビングホイール５１を圧接転動させることによってトレンチラインＴＬを形成する態様であってもよい。これは例えば、あらかじめ傾斜角θが固定的０°に設定されたトレンチラインＴＬ形成用のスクライブ装置１００と、傾斜角θが１．０°〜５．０°の範囲に（好ましくは２．５°〜５．０°の範囲に）固定的に設定されたアシストラインＡＬ形成用のスクライブ装置１００とを別個に用意し、それぞれを用いてトレンチラインＴＬとアシストラインＡＬとを形成することで実現される。あるいは、一のスクライブ装置１００がトレンチラインＴＬ形成用のスクライブツール５０とアシストラインＡＬ形成用のスクライブツール５０とを具備することによっても実現可能である。あるいはさらに、スクライブ装置１００に図示しない傾斜角可変手段を設け、アシストラインＡＬの形成時には所定の傾斜角θに設定するようにすることによって実現される態様であってもよい。ただしトレンチラインＴＬの形成に際しては、傾斜角θは０°に限られるものではない。

ただし、後二者の態様の場合、上述の実施の形態とは異なり、垂直クラックの予定伸展方向はトレンチラインＴＬの下流側となる。そのため、これらの態様においては、上述の実施例２と同様に傾斜角θが負になるようにスクライビングホイール５１を傾斜させた状態で、トレンチラインＴＬの上流側近傍にアシストラインＡＬを形成するようにする。より詳細には、アシストラインＡＬの形成を、スクライビングホイール５１の進行方向前方がアシストラインＡＬの形成位置よりも下流側たるｙ軸負方向の側に傾いた状態で行うようにすればよい。

この場合も、上述の実施の形態と同様、垂直クラックＶＣの予定伸展方向であるトレンチラインＴＬの下流側にアシストクラックＡＣを偏在させる態様にてアシストラインＡＬが形成され、これによって、垂直クラックＶＣの予定伸展方向においては好適にトレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展が生じる。結果として、トレンチラインＴＬが形成されてなる分断位置にて高い確実性にて垂直クラックＶＣを伸展させることができる。

１ テーブル
２ スクライブヘッド
５０、１５０ スクライブツール
５１ スクライビングホイール
５２ ピン
５３ ホルダ
１００ スクライブ装置
１５１ ダイヤモンドポイント
１５２ シャンク
Ａ１ （アシストラインＴＬの）始点
Ａ２ （アシストラインＴＬの）終点
ＡＣ アシストクラック
ＡＬ アシストライン
ＡＸ 軸中心
Ｃ （トレンチラインＴＬとアシストラインＡＬの）交点
ＤＰ スクライブ方向
ＰＦ （スクライビングホイール５１の）刃先
ＳＦ１ （脆性材料基板Ｗの）一方主面（上面）
ＳＦ２ （脆性材料基板Ｗの）他方主面（下面）
Ｔ１ （トレンチラインＴＬの）始点
Ｔ２ （トレンチラインＴＬの）終点
ＴＬ トレンチライン
ＶＣ 垂直クラック
Ｗ 脆性材料基板

Claims (8)

1. 脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、
   前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、
   外周部に一様に刃先を備えるスクライビングホイールを前記一方主面において圧接転動させることによって、前記トレンチラインに交差する加工痕であるアシストラインを形成するアシストライン形成工程と、
   を備え、
   前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、
   前記アシストライン形成工程においては、前記スクライビングホイールを水平面内において前記アシストラインの形成進行方向から所定の傾斜角にて傾けた状態で前記アシストラインを形成し、
   前記トレンチラインと前記アシストラインとの交点を開始点として前記トレンチラインから前記脆性材料基板の厚み方向に垂直クラックを伸展させる、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
2. 請求項１に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記アシストライン形成工程においては、前記アシストラインの形成に伴って、前記アシストラインの一方の側方領域において前記アシストラインから前記脆性材料基板の内部に向かうアシストクラックの偏在が生じるようにし、
   前記アシストクラックの偏在する領域が前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向側となるように前記トレンチラインと前記アシストラインの形成位置を定める、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
3. 請求項２に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記アシストラインを前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向逆側近傍にて前記トレンチラインと交差するように形成する、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記アシストライン形成工程においては、前記スクライビングホイールの進行方向前側を水平面内において前記アシストラインの形成進行方向から前記トレンチライン上の垂直クラックの予定伸展方向側に向けて傾ける、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記傾斜角が１．０°以上５．０°以下である、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
6. 請求項５に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記傾斜角が２．５°以上５．０°以下である、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
   前記トレンチラインを形成した後に前記アシストラインを形成する、
   ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
8. 脆性材料基板を厚み方向に分断する方法であって、
   請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の垂直クラックの形成方法によって前記脆性材料基板に垂直クラックを形成する垂直クラック形成工程と、
   前記垂直クラックに沿って前記脆性材料基板をブレークするブレーク工程と、
   を備えることを特徴とする、脆性材料基板の分断方法。