JP2019214213A - 脆性基板の分断方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】その下方にクラックを有しないトレンチラインを形成した後、トレンチラインに沿ったクラックラインを、より確実かつ容易に形成する。【解決手段】第1〜第3の面SD1〜SD3を有することで稜線PSおよび頂点PPを有する刃先51が準備される。脆性基板4の一の面SF1上で刃先51を稜線PSから第1の面SD1へ向かう方向へ摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインTLがクラックレス状態で形成される。刃先51の稜線PSが脆性基板4の縁EDを切り下ろすことで、縁EDからトレンチラインTLに沿って厚さ方向DTにおける脆性基板4のクラックを伸展させることによって、クラックラインCLが形成される。クラックラインCLによってトレンチラインTLの下方において脆性基板4はトレンチラインTLと交差する方向において連続的なつながりが断たれている。【選択図】図1
Description
本発明は脆性基板の分断方法に関する。
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電気機器の製造において、脆性基板を分断することがしばしば必要となる。典型的な分断方法においては、まず、脆性基板上にクラックラインが形成される。本明細書において「クラックライン」とは、脆性基板の厚さ方向に部分的に進行したクラックが脆性基板の表面上においてライン状に延びているもののことを意味する。次に、いわゆるブレイク工程が行われる。具体的には、脆性基板に応力を印加することによって、クラックラインのクラックが厚さ方向に完全に進行させられる。これにより、クラックラインに沿って脆性基板が分断される。
特許文献1によれば、ガラス板の上面にあるくぼみがスクライブ時に生じる。この特許文献1においては、このくぼみが「スクライブライン」と称されている。また、このスクライブラインの刻設と同時に、スクライブラインから直下方向に延びるクラックが発生する。この特許文献1の技術に見られるように、従来の典型的な技術においては、スクライブラインの形成と同時にクラックラインが形成される。
特許文献2によれば、上記の典型的な分断技術とは顕著に異なる分断技術が提案されている。この技術によれば、まず、脆性基板上での刃先の摺動によって塑性変形を発生させることにより、この特許文献2において「スクライブライン」と称される溝形状が形成される。本明細書においては、以降において、この溝形状のことを「トレンチライン」と称する。トレンチラインが形成されている時点では、その下方にクラックは形成されない。その後にトレンチラインに沿ってクラックを伸展させることで、クラックラインが形成される。つまり、典型的な技術とは異なり、クラックを伴わないトレンチラインがいったん形成され、その後にトレンチラインに沿ってクラックラインが形成される。その後、クラックラインに沿って通常のブレイク工程が行われる。
上記特許文献2の技術で用いられる、クラックを伴わないトレンチラインは、クラックの同時形成を伴う典型的なスクライブラインに比して、より低い荷重での刃先の摺動により形成可能である。荷重が小さいことにより、刃先に加わるダメージが小さくなる。よって、この分断技術によれば、刃先の寿命を延ばすことができる。
従来の典型的な技術においては、スクライビング時にクラックが形成されないことは、スクライビングの失敗を意味していた。しかしながら、上記特許文献2の分断技術においては、スクライビングにより、クラックを伴わないトレンチラインが意図的に形成される。そしてその後、トレンチラインに沿ったクラックラインが発生させられる。クラックラインを形成し始めるためには、トレンチラインの形成によって脆性基板中に生じていた内部応力を開放するきっかけを脆性基板へ与えることが必要である。このきっかけを与える方法については、上記特許文献2において種々の方法が提案されている。本発明者の検討によれば、これらの方法も有用ではあるが、クラックラインが形成される確率がやや低かったり、追加のブレイク工程を要するために作業負担がやや大きかったり、といった課題が残っていた。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、その下方にクラックを有しないトレンチラインを形成した後に、トレンチラインに沿ったクラックラインを、より確実かつ容易に形成することができる、脆性基板の分断方法を提供することである。
本発明の一の局面に従う脆性基板の分断方法は、以下の工程a)〜e)を有する。
a)縁が設けられた一の面と、一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板が準備される。
b)第1の面、第1の面と隣り合う第2の面と、第2の面と隣り合うことで稜線をなしかつ第1の面および第2の面の各々と隣り合うことで頂点をなす第3の面と、を有する刃先が準備される。
c)脆性基板の一の面上で刃先を稜線から第1の面へ向かう方向へ摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインが塑性変形により脆性基板の一の面上に形成される。トレンチラインは、トレンチラインの下方において脆性基板がトレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成される。刃先の摺動時に刃先の第1の面が脆性基板の前記一の面となす角度は、刃先の稜線が脆性基板の一の面となす角度よりも小さくされる。
d)工程c)によって摺動させられた刃先の稜線が脆性基板の一の面の縁を切り下ろすことで、縁からトレンチラインに沿って厚さ方向における脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインが形成される。クラックラインによってトレンチラインの下方において脆性基板はトレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれている。
e)クラックラインに沿って脆性基板が分断される。
a)縁が設けられた一の面と、一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板が準備される。
b)第1の面、第1の面と隣り合う第2の面と、第2の面と隣り合うことで稜線をなしかつ第1の面および第2の面の各々と隣り合うことで頂点をなす第3の面と、を有する刃先が準備される。
c)脆性基板の一の面上で刃先を稜線から第1の面へ向かう方向へ摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインが塑性変形により脆性基板の一の面上に形成される。トレンチラインは、トレンチラインの下方において脆性基板がトレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成される。刃先の摺動時に刃先の第1の面が脆性基板の前記一の面となす角度は、刃先の稜線が脆性基板の一の面となす角度よりも小さくされる。
d)工程c)によって摺動させられた刃先の稜線が脆性基板の一の面の縁を切り下ろすことで、縁からトレンチラインに沿って厚さ方向における脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインが形成される。クラックラインによってトレンチラインの下方において脆性基板はトレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれている。
e)クラックラインに沿って脆性基板が分断される。
本発明の他の局面に従う脆性基板の分断方法は、以下の工程a)〜e)を有する。
a)一の面と、一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板が準備される。一の面上には、溝形状を有するアシストトレンチラインと、厚さ方向における脆性基板のクラックがアシストトレンチラインに沿って延びることによって構成されたアシストクラックラインと、を有するアシストラインが設けられている。
b)第1の面と、第1の面と隣り合う第2の面と、第2の面と隣り合うことで稜線をなしかつ第1の面および第2の面の各々と隣り合うことで頂点をなす第3の面と、を有する刃先が準備される。
c)脆性基板の一の面上で刃先を稜線から第1の面へ向かう方向へ摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインが塑性変形により脆性基板の一の面上に形成される。トレンチラインは、トレンチラインの下方において脆性基板がトレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成される。刃先の摺動時に刃先の第1の面が脆性基板の前記一の面となす角度は、刃先の稜線が脆性基板の一の面となす角度よりも小さくされる。
d)工程c)によって摺動させられた刃先の稜線が脆性基板の一の面上に設けられたアシストラインと交差することで、アシストラインからトレンチラインに沿って厚さ方向における脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインが形成される。クラックラインによってトレンチラインの下方において脆性基板はトレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれている。
e)クラックラインに沿って脆性基板が分断される。
a)一の面と、一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板が準備される。一の面上には、溝形状を有するアシストトレンチラインと、厚さ方向における脆性基板のクラックがアシストトレンチラインに沿って延びることによって構成されたアシストクラックラインと、を有するアシストラインが設けられている。
b)第1の面と、第1の面と隣り合う第2の面と、第2の面と隣り合うことで稜線をなしかつ第1の面および第2の面の各々と隣り合うことで頂点をなす第3の面と、を有する刃先が準備される。
c)脆性基板の一の面上で刃先を稜線から第1の面へ向かう方向へ摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインが塑性変形により脆性基板の一の面上に形成される。トレンチラインは、トレンチラインの下方において脆性基板がトレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成される。刃先の摺動時に刃先の第1の面が脆性基板の前記一の面となす角度は、刃先の稜線が脆性基板の一の面となす角度よりも小さくされる。
d)工程c)によって摺動させられた刃先の稜線が脆性基板の一の面上に設けられたアシストラインと交差することで、アシストラインからトレンチラインに沿って厚さ方向における脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインが形成される。クラックラインによってトレンチラインの下方において脆性基板はトレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれている。
e)クラックラインに沿って脆性基板が分断される。
本発明の一の局面に従う脆性基板の分断方法によれば、第1に、刃先を容易に準備することができる。なぜならば、刃先の頂点が、第1の面、第2の面および第3の面の3つの面が合流する箇所として設けられるからである。仮に、3つを超える面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、3つの面が合流する点を通るように、残る面の位置を合わせる必要がある。このため、高い加工精度が必要となる。これに対して、3つの面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、そのような高い加工精度は必要ではない。第2に、トレンチラインに沿ったクラックラインをより確実に形成することができる。なぜならば、刃先の第1の面が脆性基板の前記一の面となす角度は、刃先の稜線が脆性基板の一の面となす角度よりも小さく、さらにトレンチラインの形成のために摺動させられた刃先の稜線が、脆性基板の一の面の縁を切り下ろすからである。この切り下ろしにより、クラックラインの形成開始のきっかけが、高い確実性で得られる。
本発明の他の局面に従う脆性基板の分断方法によれば、第1に、刃先を容易に準備することができる。なぜならば、刃先の頂点が、第1の面、第2の面および第3の面の3つの面が合流する箇所として設けられるからである。仮に、3つを超える面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、3つの面が合流する点を通るように、残る面の位置を合わせる必要がある。このため、高い加工精度が必要となる。これに対して、3つの面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、そのような高い加工精度は必要ではない。第2に、トレンチラインに沿ったクラックラインをより確実に形成することができる。なぜならば、刃先の第1の面が脆性基板の前記一の面となす角度は、刃先の稜線が脆性基板の一の面となす角度よりも小さく、さらにトレンチラインの形成のために摺動させられた刃先の稜線が、脆性基板の一の面に設けられたアシストラインと、摺動する刃先の頂点によって形成されたトレンチラインとの交点へ、局所的に応力を印加するからである。この応力印加により、クラックラインの形成開始のきっかけが、高い確実性で得られる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
<実施の形態1>
(カッティング器具の構成)
図1および図2を参照して、はじめに、本実施の形態のガラス基板4(脆性基板)の分断方法におけるトレンチラインの形成工程に用いられるカッティング器具50の構成について説明する。カッティング器具50は刃先51およびシャンク52を有している。刃先51は、そのホルダとしてのシャンク52に固定されることによって保持されている。
(カッティング器具の構成)
図1および図2を参照して、はじめに、本実施の形態のガラス基板4(脆性基板)の分断方法におけるトレンチラインの形成工程に用いられるカッティング器具50の構成について説明する。カッティング器具50は刃先51およびシャンク52を有している。刃先51は、そのホルダとしてのシャンク52に固定されることによって保持されている。
刃先51には、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。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)を含む。天面SD1、側面SD2およびSD3(第1〜第3の面)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。刃先51は、天面SD1、側面SD2およびSD3が合流する頂点を有する。この頂点PPによって刃先51の突起部が構成されている。また側面SD2およびSD3は、刃先51の側部を構成する稜線PSをなしている。稜線PSは、頂点PPから線状に延びており、かつ、線状に延びる凸形状を有する。以上の構成から、刃先51は、天面SD1と、天面SD1と隣り合う側面SD2と、側面SD2と隣り合うことで稜線PSをなしかつ天面SD1および側面SD2の各々と隣り合うことで頂点PPをなす側面SD3と、を有する。
刃先51はダイヤモンドポイントであることが好ましい。すなわち刃先51は、硬度および表面粗さを小さくすることができる点からダイヤモンドから作られていることが好ましい。より好ましくは刃先51は単結晶ダイヤモンドから作られている。さらに好ましくは結晶学的に言って、天面SD1は{001}面であり、側面SD2およびSD3の各々は{111}面である。この場合、側面SD2およびSD3は、異なる向きを有するものの、結晶学上、互いに等価な結晶面である。
なお単結晶でないダイヤモンドが用いられてもよく、たとえば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法で合成された多結晶体ダイヤモンドが用いられてもよい。あるいは、微
粒のグラファイトや非グラファイト状炭素から、鉄族元素などの結合材を含まずに焼結された多結晶体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が用いられてもよい。
粒のグラファイトや非グラファイト状炭素から、鉄族元素などの結合材を含まずに焼結された多結晶体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が用いられてもよい。
シャンク52は軸方向AXに沿って延在している。刃先51は、天面SD1の法線方向が軸方向AXにおおよそ沿うようにシャンク52に取り付けられることが好ましい。
(ガラス基板の分断方法)
図3に示すフロー図を参照しつつ、次に、ガラス基板4の分断方法について、以下に説明する。
図3に示すフロー図を参照しつつ、次に、ガラス基板4の分断方法について、以下に説明する。
ステップS10(図3)にて、分断されることになるガラス基板4(図1)が準備される。ガラス基板4は、上面SF1(一の面)と、その反対の下面SF2(他の面)とを有している。上面SF1には縁EDが設けられている。図4で示す例においては、縁EDは長方形状を有する。ガラス基板4は、上面SF1に垂直な厚さ方向DTを有する。またステップS20(図3)にて、上述した、刃先51を有するカッティング器具50(図1および図2)が準備される。
図4を参照して、ステップS30(図3)にてトレンチラインTLが形成される。具体的には、以下の工程が行われる。
まず、刃先51(図1)の頂点PPが上面SF1に位置N1で押し付けられる。これにより刃先51がガラス基板4に接触する。位置N1は、図示されているように、ガラス基板4の上面SF1の縁EDから離れていることが好ましい。言い換えれば、刃先51の摺動開始時点において、刃先51がガラス基板4の上面SF1の縁EDに衝突することが避けられる。
次に、上記のように押し付けられた刃先51がガラス基板4の上面SF1上で摺動させられる(図4の矢印参照)。刃先51(図1)は、上面SF1上で稜線PSから天面SD1へ向かう方向へ摺動させられる。厳密に言えば、刃先51は、稜線PSから頂点PPを経由して天面SD1へ向かう方向を上面SF1上に射影した方向DBに摺動させられる。方向DBは、頂点PPの近傍における稜線PSの延在方向を上面SF1上に射影した方向におおよそ沿っている。図1においては、方向DBは、刃先51から延びる軸方向AXを上面SF1上へ射影した方向と反対方向に対応している。よって刃先51はシャンク52によって上面SF1上を押し進められる。
ガラス基板4の上面SF1上を摺動させられる刃先51(図1)の稜線PSおよび天面SD1のそれぞれは、ガラス基板4の上面SF1と角度AG1および角度AG2をなしている。角度AG2は角度AG1よりも小さいことが好ましい。
上記摺動によって上面SF1上に塑性変形が発生させられる。これにより上面SF1上に、溝形状を有するトレンチラインTL(図5)が形成される。トレンチラインTLは、ガラス基板4の塑性変形のみによって生じることが好ましく、その場合、ガラス基板4の上面SF1上で削れが生じない。削れを避けるためには、刃先51の荷重を過度に高くしなければよい。削れがないことにより、上面SF1上に、好ましくない微細な破片が生じることが避けられる。ただし、若干の削れは、通常、許容され得る。
トレンチラインTLの形成は、位置N1および位置N3eの間で、位置N1から位置N2を経由して位置N3eへ刃先51を摺動させることによって行われる。位置N2は、ガラス基板4の上面SF1の縁EDから離れている。位置N3eは、ガラス基板4の上面SF1の縁EDに位置している。
トレンチラインTLは、トレンチラインTLの下方においてガラス基板4がトレンチラインTLの延在方向(図4における横方向)と交差する方向DC(図5)において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成される。クラックレス状態においては、塑性変形によるトレンチラインTLは形成されているものの、それに沿ったクラックは形成されていない。クラックレス状態を得るために、刃先51に加えられる荷重は、トレンチラインTL形成時点ではクラックが発生しない程度に小さく、かつ、後の工程でクラックを発生させることができる内部応力の状態を作り出すような塑性変形が発生する程度大きくなるように調整される。
トレンチラインTLを形成するために上記のように摺動させられた刃先51は、最終的に位置N3eに達する。クラックレス状態は、刃先51が位置N2に位置している時点で維持されており、さらに、刃先51が位置N3eに達する瞬間まで維持されている。刃先51が位置N3eに達すると、刃先51の稜線PS(図1)は、ガラス基板4の上面SF1の縁EDを切り下ろす。
図6および図7を参照して、上記の切り下ろしによって、位置N3eに微細な破壊が生じる。この破壊を起点として、トレンチラインTL付近の内部応力を解放するようにクラックが発生する。具体的には、ガラス基板4の上面SF1の縁EDに位置する位置N3eからトレンチラインTLに沿って、厚さ方向DTにおけるガラス基板4のクラックが伸展する(図6における矢印参照)。言い換えれば、クラックラインCLの形成が開始される。これにより、ステップS50(図3)として、位置N3eから位置N1へクラックラインCLが形成される。
なお、クラックラインCLの形成をより確実にするために、刃先51が位置N2から位置N3eを摺動する速度を、位置N1から位置N2における速度より小さくしてもよい。同様に、位置N2から位置N3eにおいて刃先51に印加される荷重を、クラックレス状態が維持される範囲で位置N1から位置N2における荷重よりも大きくしてもよい。
クラックラインCLによってトレンチラインTLの下方においてガラス基板4はトレンチラインTLの延在方向(図6における横方向)と交差する方向DC(図7)において連続的なつながりが断たれている。ここで「連続的なつながり」とは、言い換えれば、クラックによって遮られていないつながりのことである。なお、上述したように連続的なつながりが断たれている状態において、クラックラインCLのクラックを介してガラス基板4の部分同士が接触していてもよい。また、トレンチラインTLの直下にわずかに連続的なつながりが残されていてもよい。
トレンチラインTL(図4)に沿ってクラックラインCL(図6)が伸展する方向(図6の矢印)は、トレンチラインTLが形成された方向(図4の矢印)と逆である。このような方向関係でクラックラインCLを発生させるためには、トレンチラインTLの形成のために刃先51が方向DB(図1)へ摺動する際に、角度AG2が角度AG1よりも小さくされていることが好ましい。この角度関係が満たされていないと、クラックラインCLが発生しにくい。また角度AG1および角度AG2がおおよそ同じであると、クラックラインCLが発生するか否かが不安定となりやすい。
次に、ステップS60(図3)にて、クラックラインCLに沿ってガラス基板4が分断される。すなわち、いわゆるブレイク工程が行なわれる。ブレイク工程は、ガラス基板4への外力の印加によって行ない得る。たとえば、ガラス基板4の上面SF1上のクラックラインCL(図7)に向かって下面SF2上に応力印加部材(たとえば、「ブレイクバー」と称される部材)を押し付けることによって、クラックラインCLのクラックを開くような応力がガラス基板4へ印加される。なおクラックラインCLがその形成時に厚さ方向DTに完全に進行した場合は、クラックラインCLの形成とガラス基板4の分断とが同時に生じる。
以上によりガラス基板4の分断が行なわれる。なお上述したクラックラインCLの形成工程は、いわゆるブレイク工程と本質的に異なっている。ブレイク工程は、既に形成されているクラックを厚さ方向にさらに伸展させることで基板を完全に分離するものである。一方、クラックラインCLの形成工程は、トレンチラインTLの形成によって得られたクラックレス状態から、クラックを有する状態への変化をもたらすものである。この変化は、クラックレス状態が有する内部応力の開放によって生じると考えられる。
(比較例1)
図8を参照して、本比較例の刃先59の頂点PPは、4つの面SE1〜SE4が合流する箇所に設けられている。頂点PPからは4つの稜線PS1〜PS4が設けられている。この場合、図4の工程において、ガラス基板4の上面SF1の縁EDを、稜線PS1〜PS4のいずれかで切り下ろし得る。よって、本実施の形態と同様に、クラックラインCLが確実に形成されやすい長所がある。一方で、刃先59の形成に高い加工精度が必要となり、よってその形成が容易ではない、という短所がある。なぜならば、本比較例のように面SE1〜SE4が合流する箇所によって刃先の頂点PPが設けられる場合は、これらのうち3つの面が合流する点を通るように、残る1つの面の位置を合わせる必要があるためである。
図8を参照して、本比較例の刃先59の頂点PPは、4つの面SE1〜SE4が合流する箇所に設けられている。頂点PPからは4つの稜線PS1〜PS4が設けられている。この場合、図4の工程において、ガラス基板4の上面SF1の縁EDを、稜線PS1〜PS4のいずれかで切り下ろし得る。よって、本実施の形態と同様に、クラックラインCLが確実に形成されやすい長所がある。一方で、刃先59の形成に高い加工精度が必要となり、よってその形成が容易ではない、という短所がある。なぜならば、本比較例のように面SE1〜SE4が合流する箇所によって刃先の頂点PPが設けられる場合は、これらのうち3つの面が合流する点を通るように、残る1つの面の位置を合わせる必要があるためである。
(比較例2)
本比較例においては、刃先51の摺動方向が、方向DB(図1)と反対であるものとする。この場合、図4の工程において、ガラス基板4の上面SF1の縁EDを、稜線PSではなく天面SD1が切り下ろす。つまり、切り下ろしの際、上記本実施の形態においては鋭利な稜線PSが作用するのに対して、本比較例においては、平坦な天面SD1が作用する。このため本比較例においては、クラックラインCLの形成開始のきっかけとなる微細な破壊が生じにくくなる。よってクラックラインCLが確実には形成されにくくなる。
本比較例においては、刃先51の摺動方向が、方向DB(図1)と反対であるものとする。この場合、図4の工程において、ガラス基板4の上面SF1の縁EDを、稜線PSではなく天面SD1が切り下ろす。つまり、切り下ろしの際、上記本実施の形態においては鋭利な稜線PSが作用するのに対して、本比較例においては、平坦な天面SD1が作用する。このため本比較例においては、クラックラインCLの形成開始のきっかけとなる微細な破壊が生じにくくなる。よってクラックラインCLが確実には形成されにくくなる。
(効果)
本実施の形態によれば、第1に、刃先51を容易に準備することができる。なぜならば、上記比較例1とは異なり、刃先51の頂点が、天面SD1、側面SD2および側面SD3の3つの面が合流する箇所として設けられるからである。仮に、3つを超える面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、3つの面が合流する点を通るように、残る面の位置を合わせる必要がある。このため、高い加工精度が必要となる。これに対して、3つの面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、そのような高い加工精度は必要ではない。第2に、トレンチラインTLに沿ったクラックラインCLをより確実に形成することができる。なぜならば、上記比較例2とは異なり、トレンチラインTLの形成のために摺動させられた刃先51の稜線PSが、ガラス基板4の上面SF1の縁EDを切り下ろすからである。この切り下ろしにより、クラックラインCLの形成開始のきっかけが、高い確実性で得られる。
本実施の形態によれば、第1に、刃先51を容易に準備することができる。なぜならば、上記比較例1とは異なり、刃先51の頂点が、天面SD1、側面SD2および側面SD3の3つの面が合流する箇所として設けられるからである。仮に、3つを超える面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、3つの面が合流する点を通るように、残る面の位置を合わせる必要がある。このため、高い加工精度が必要となる。これに対して、3つの面が合流する箇所によって刃先の頂点が設けられる場合、そのような高い加工精度は必要ではない。第2に、トレンチラインTLに沿ったクラックラインCLをより確実に形成することができる。なぜならば、上記比較例2とは異なり、トレンチラインTLの形成のために摺動させられた刃先51の稜線PSが、ガラス基板4の上面SF1の縁EDを切り下ろすからである。この切り下ろしにより、クラックラインCLの形成開始のきっかけが、高い確実性で得られる。
<実施の形態2>
再び図4を参照して、本実施の形態においては、ガラス基板4の上面SF1上において刃先51が摺動することになる位置に、潤滑剤が供給される。言い換えれば、トレンチラインTL(図4)を形成する工程(図3:ステップS30)は、図9に示すように、潤滑剤を供給するステップS31と、潤滑剤が供給された位置において刃先51が摺動されるステップS32とを含む。ステップS31を実施するためには、たとえば、シャンク52(図1)に潤滑剤供給部(図示せず)が設けられれば良い。なお、これら以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。またステップS31は、後述する実施の形態3〜5にも適用可能である。
再び図4を参照して、本実施の形態においては、ガラス基板4の上面SF1上において刃先51が摺動することになる位置に、潤滑剤が供給される。言い換えれば、トレンチラインTL(図4)を形成する工程(図3:ステップS30)は、図9に示すように、潤滑剤を供給するステップS31と、潤滑剤が供給された位置において刃先51が摺動されるステップS32とを含む。ステップS31を実施するためには、たとえば、シャンク52(図1)に潤滑剤供給部(図示せず)が設けられれば良い。なお、これら以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。またステップS31は、後述する実施の形態3〜5にも適用可能である。
本実施の形態においては、実施の形態1と同様、刃先51の進行方向として方向DB(図1)が選択されている。刃先51への荷重が同じである条件下では、方向DBへの摺動は、その逆方向への摺動に比して、刃先51へのダメージが大きくなりやすい。本実施の形態によれば、このダメージを効果的に抑制することができる。これにより、刃先の寿命を延ばすことができる。
<実施の形態3>
図10を参照して、ステップS10(図3)にて、上記実施の形態1と同様のガラス基板4が準備される。ただし本実施の形態においては、ガラス基板4の上面SF1上にアシストラインALが設けられている。図11を参照して、アシストラインALは、アシストトレンチラインTLaと、アシストクラックラインCLaとを有する。アシストトレンチラインTLaは溝形状を有する。アシストクラックラインCLaは、厚さ方向DTにおけるガラス基板4のクラックがアシストトレンチラインTLaに沿って延びることによって構成されている。
図10を参照して、ステップS10(図3)にて、上記実施の形態1と同様のガラス基板4が準備される。ただし本実施の形態においては、ガラス基板4の上面SF1上にアシストラインALが設けられている。図11を参照して、アシストラインALは、アシストトレンチラインTLaと、アシストクラックラインCLaとを有する。アシストトレンチラインTLaは溝形状を有する。アシストクラックラインCLaは、厚さ方向DTにおけるガラス基板4のクラックがアシストトレンチラインTLaに沿って延びることによって構成されている。
本実施の形態においては、アシストラインALはガラス基板4の上面SF1に、アシストトレンチラインTLaおよびアシストクラックラインCLaを同時に形成する工程によって設けられる。このようなアシストラインALは、通常の典型的なスクライブ方法によって形成され得る。たとえば、このようなアシストラインALは、図10の矢印に示すように、刃先がガラス基板4の上面SF1の縁EDを乗り上げ、そして上面SF1上を移動することによって行い得る。乗り上げ時の衝撃により微細なクラックが発生することで、アシストトレンチラインTLa形成時に、アシストクラックラインCLaを同時に形成することが、容易に可能である。この刃先は、乗り上げ時の刃先およびガラス基板4へのダメージを抑えるために、刃先51の形状とは異なる、乗り上げに適した形状を有するものであることが好ましい。具体的には、刃先は、回動可能に保持されたもの(ホイール型のもの)であることが好ましい。言い換えれば、刃先はガラス基板4上で摺動ではなく回動するものであることが好ましい。なお、アシストラインALの起点は、図10においては縁EDであるが、縁EDから離れていてもよい。
次にステップS20(図3)にて、実施の形態1と同様の刃先51が準備される。なお、前述したアシストラインAL用の刃先の準備を容易とするために、上記のアシストラインALがこの刃先51を用いて形成されていてもよい。あるいは、刃先51の形状と同様の形状を有する刃先を用いて上記のアシストラインALが形成されていてもよい。
図12を参照して、次に、ステップS30(図3)にてトレンチラインTLが形成される。具体的には、以下の工程が行われる。
まず実施の形態1と同様の動作が行われる。具体的には、上面SF1に刃先51(図1)の頂点PPが位置N1で押し付けられる。次に、押し付けられた刃先51がガラス基板4の上面SF1上で方向DB(図1)に摺動させられる(図12の矢印参照)。これにより上面SF1上にトレンチラインTLがクラックレス状態で形成される。
本実施の形態においては、トレンチラインTLの形成は、位置N1および位置N3aの間で、位置N1から位置N2を経由して位置N3aへ刃先51を摺動させることによって行われる。位置N3aはアシストラインAL上に配置されている。位置N2は、位置N1と位置N3aとの間に配置されている。好ましくは、刃先51は、アシストラインAL上の位置N3aを超えてさらに位置N4まで摺動させられる。位置N4は縁EDから離れていることが好ましい。
トレンチラインTLを形成するために上記のように摺動させられた刃先51は、位置N3aにおいてアシストラインALと交差する。よって刃先51の稜線PS(図1)もアシストラインALと交差する。この交差によって位置N3aに微細な破壊が生じる。この破壊を起点として、トレンチラインTL付近の内部応力を解放するようにクラックが発生する。具体的には、アシストラインAL上に位置する位置N3aからトレンチラインTLに沿って、厚さ方向DTにおけるガラス基板4のクラックが伸展する(図13の矢印参照)。言い換えれば、クラックラインCL(図13)の形成が開始される。これにより、ステップS50(図3)として、位置N3aから位置N1へクラックラインCLが形成される。クラックラインCLの形成後は、実施の形態1と同様、クラックラインCLによってトレンチラインTLの下方においてガラス基板4はトレンチラインTLと交差する方向において連続的なつながりが断たれている。
刃先51は、位置N3aに達した後、ガラス基板4から離される。好ましくは、刃先51は、位置N3aを超えて位置N4まで摺動した後、ガラス基板4から離される。
次に、ステップS60(図3)にて、実施の形態1と同様に、クラックラインCLに沿ってガラス基板4が分断される。以上により本実施の形態のガラス基板4の分断方法が行われる。
本実施の形態によれば、第1に、実施の形態1と同様の理由で、刃先51を容易に準備することができる。第2に、実施の形態1と同様に、トレンチラインTLに沿ったクラックラインCLをより確実に形成することができる。なぜならば、トレンチラインTLの形成のために摺動させられた刃先51の稜線PSが、ガラス基板4の上面SF1に設けられたアシストラインALと、摺動する刃先51の頂点によって形成されたトレンチラインTLとが交差する位置N3a(図12)へ、局所的に応力を印加するからである。この応力印加により、クラックラインCLの形成開始のきっかけが、高い確実性で得られる。
<実施の形態4>
本実施の形態においては、実施の形態3と異なり、アシストラインAL(図11および図12)が有するアシストトレンチラインTLaおよびアシストクラックラインCLaのそれぞれが、実施の形態1で説明されたトレンチラインTLおよびクラックラインCLの形成方法に類した方法によって形成される。以下、この方法について具体的に説明する。
本実施の形態においては、実施の形態3と異なり、アシストラインAL(図11および図12)が有するアシストトレンチラインTLaおよびアシストクラックラインCLaのそれぞれが、実施の形態1で説明されたトレンチラインTLおよびクラックラインCLの形成方法に類した方法によって形成される。以下、この方法について具体的に説明する。
まず、アシストラインALの形成に用いられる刃先が準備される。この刃先は、刃先51(図1および図2)と同じであってもよい。すなわち、アシストラインALの形成と、その後に形成されるトレンチラインTLの形成とが、共通の刃先51によって行われてもよい。あるいは、アシストラインALの形成のための刃先として、刃先51とは別の刃先(以下、「アシスト刃先」と称する)が準備されてもよい。アシスト刃先は、刃先51(図1および図2)の形状と同じ形状を有してもよい。あるいは、アシスト刃先は、刃先51の形状と異なる形状を有してもよい。アシスト刃先が刃先51の形状と異なる形状を有している場合においても、アシスト刃先は、頂点PPおよび稜線PSを形成する天面SD1、側面SD2および側面SD3の構成を有し、上述した形状の相違は、これら構成間の配置の相違によるものであることが好ましい。ここで考慮されている刃先の「形状」は、刃先のうち、頂点PP近傍の部分、すなわちガラス基板4への作用部分、の形状であり、この作用部分から離れた部分の形状は、通常、重要ではない。以下において、説明を冗長としないために、アシストラインALの形成に用いられる刃先のことを、それが刃先51かあるいはアシスト刃先であるかを問わず、単に「刃先」と称する場合がある。
図14を参照して、次に、トレンチラインTLの形成(図4)に類した方法によって、アシストトレンチラインTLaがクラックレス状態で形成される。図15を参照して、次に、トレンチラインTLに沿ったクラックラインCLの形成方法(図6)に類した方法によって、アシストトレンチラインTLa(図14)に沿ったアシストトレンチラインTL
aが形成される。以上により、アシストラインAL(図11)が形成される。
aが形成される。以上により、アシストラインAL(図11)が形成される。
次に、実施の形態3と同様に、ステップS30およびS50(図3)にて、トレンチラインTL(図12)およびクラックラインCL(図13)が形成され、ステップS60(図3)にて、クラックラインCLに沿ってガラス基板4が分断される。以上により本実施の形態のガラス基板4の分断方法が行われる。
本実施の形態においては、トレンチラインTL(図12)の形成において刃先51に印加される荷重は、アシストトレンチラインTLa(図14)の形成において刃先に印加される荷重に比して大きくされる。本発明者の実験的な検討によれば、このように荷重に差異を設けることで、クラックラインCLをより確実に発生させることができる。
好ましくは、トレンチラインTL(図12)の形成における角度AG2(図1)は、アシストトレンチラインTLaの形成における角度AG2(図1)よりも小さくされる。このような角度関係が用いられることにより、特に、アシストトレンチラインTLaの形成のための刃先が、刃先51、または、刃先51の形状と同じ形状を有するアシスト刃先である場合であっても、上述した荷重の差異を設けやすい。この理由は、刃先の形状が同様の場合、角度AG2が小さいほど、トレンチラインTL(またはアシストトレンチラインTLa)をクラックレス状態で形成可能な荷重が大きくなるためである。トレンチラインTLの形成において、角度AG2が大き過ぎると、トレンチラインTLをクラックレス状態で形成することと、アシストトレンチラインTLaの形成時の荷重よりも大きな荷重を用いることとを両立させることが困難となる。これに対して、トレンチラインTL(図12)の形成における角度AG2(図1)が、アシストトレンチラインTLaの形成における角度AG2(図1)よりも小さくされる場合、トレンチラインTLの形成において、アシストトレンチラインTLaの形成時の荷重よりも大きな荷重を用いることが容易となる。よって、トレンチラインTLのための刃先51に高荷重向けの刃先設計を適用し、かつ、アシストトレンチラインTLaのための刃先に低荷重向けの刃先設計を適用する、という配慮が不要となる。よって、アシストトレンチラインTLaの形成において、トレンチラインTLの形成に用いられる刃先51、またはその形状と同じ形状を有するアシスト刃先を用いることができる。
上述したように角度AG2(図1)に差異が設けられる場合、アシストトレンチラインTLaを形成するための刃先として、トレンチラインTLを形成するための刃先51とは別に、アシスト刃先が準備されることが好ましい。これにより、刃先51の角度AG2がトレンチラインTLの形成に適したものとなる状態で刃先51の姿勢を固定しておくことができる。言い換えれば、アシストトレンチラインTLaの形成工程とトレンチラインTLの形成工程との間で、角度AG2の最適化のための刃先51の姿勢調整が不要となる。
<実施の形態5>
図16および図17を参照して、本実施の形態においては、トレンチラインTLの形成においては刃先51が用いられ、アシストトレンチラインTLaの形成においては、実施の形態4で説明されたアシスト刃先として、アシスト刃先51aが用いられる。刃先51の形状と、アシスト刃先51aの形状とは、互いに相違している。たとえば、頂点PP(図2参照)の近傍において刃先51およびアシスト刃先51aのそれぞれは、稜線PSに垂直な断面における稜線PSの角度APおよびAPaを有し、角度APは角度APaよりも大きい。なお、これら以外の構成については、上述した実施の形態4の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。
図16および図17を参照して、本実施の形態においては、トレンチラインTLの形成においては刃先51が用いられ、アシストトレンチラインTLaの形成においては、実施の形態4で説明されたアシスト刃先として、アシスト刃先51aが用いられる。刃先51の形状と、アシスト刃先51aの形状とは、互いに相違している。たとえば、頂点PP(図2参照)の近傍において刃先51およびアシスト刃先51aのそれぞれは、稜線PSに垂直な断面における稜線PSの角度APおよびAPaを有し、角度APは角度APaよりも大きい。なお、これら以外の構成については、上述した実施の形態4の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。
本実施の形態によれば、アシストトレンチラインTLaの形成時と、トレンチラインTLの形成時とで、異なる形状を有する刃先が用いられる。これにより、刃先の形状として、アシストトレンチラインTLaおよびトレンチラインTLのそれぞれの形成において、相対的に低荷重に適したものおよび高荷重に適したものを用いることができる。よって、アシストトレンチラインTLaおよびトレンチラインTLの形成時にクラックレス状態をより確実に得ることができ、かつ、アシストトレンチラインTLaおよびトレンチラインTLのそれぞれからアシストクラックラインCLaおよびクラックラインCLをより確実に発生させることができる。
なお上記各実施の形態においては上面SF1の縁が長方形状である場合について図示されているが、他の形状が用いられてもよい。また上面SF1が平坦である場合について説明したが、上面は湾曲していてもよい。またトレンチラインTLが直線状である場合について説明したが、トレンチラインTLは曲線状であってもよい。また脆性基板としてガラス基板4が用いられる場合について説明したが、脆性基板は、ガラス以外の脆性材料から作られていてもよく、たとえば、セラミックス、シリコン、化合物半導体、サファイアまたは石英から作られ得る。
ED 縁
AL アシストライン
CL クラックライン
SD1 天面(第1の面)
SD2 側面(第2の面)
SD3 側面(第3の面)
SF,SF1 上面(一の面)
PP 頂点
TL トレンチライン
PS 稜線
CLa アシストクラックライン
TLa アシストトレンチライン
4 ガラス基板(脆性基板)
51 刃先
51a アシスト刃先
AL アシストライン
CL クラックライン
SD1 天面(第1の面)
SD2 側面(第2の面)
SD3 側面(第3の面)
SF,SF1 上面(一の面)
PP 頂点
TL トレンチライン
PS 稜線
CLa アシストクラックライン
TLa アシストトレンチライン
4 ガラス基板(脆性基板)
51 刃先
51a アシスト刃先
Claims (6)
- a)縁が設けられた一の面と、前記一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板を準備する工程を備え、さらに
b)第1の面と、前記第1の面と隣り合う第2の面と、前記第2の面と隣り合うことで稜線をなしかつ前記第1の面および前記第2の面の各々と隣り合うことで頂点をなす第3の面と、を有する刃先を準備する工程を備え、さらに
c)前記脆性基板の前記一の面上で前記刃先を前記稜線から前記第1の面へ向かう方向へ摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインを塑性変形により前記脆性基板の前記一の面上に形成する工程を備え、前記トレンチラインは、前記トレンチラインの下方において前記脆性基板が前記トレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成され、前記刃先の前記第1の面が前記脆性基板の前記一の面となす角度は、前記刃先の前記稜線が前記脆性基板の前記一の面となす角度よりも小さくされ、さらに
d)前記工程c)によって摺動させられた前記刃先の前記稜線が前記脆性基板の前記一の面の前記縁を切り下ろすことで、前記縁から前記トレンチラインに沿って前記厚さ方向における前記脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインを形成する工程を備え、前記クラックラインによって前記トレンチラインの下方において前記脆性基板は前記トレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれており、さらに
e)前記クラックラインに沿って前記脆性基板を分断する工程を備える、
脆性基板の分断方法。 - 前記工程d)において前記刃先の前記稜線が前記脆性基板の前記一の面の前記縁を切り下ろす時に前記刃先に印加される荷重が、前記工程c)において前記刃先に印加される荷重よりも大きくされている、請求項1に記載の脆性基板の分断方法。
- 前記工程d)において前記刃先の前記稜線が前記脆性基板の前記一の面の前記縁を切り下ろす時の前記刃先の摺動速度が、前記工程c)における前記刃先の摺動速度よりも小さくされている、請求項1又は2に記載の脆性基板の分断方法。
- a)一の面と、前記一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板を準備する工程を備え、前記一の面上には、溝形状を有するアシストトレンチラインと、前記厚さ方向における前記脆性基板のクラックが前記アシストトレンチラインに沿って延びることによって構成されたアシストクラックラインと、を有するアシストラインが設けられており、さらに
b)第1の面と、前記第1の面と隣り合う第2の面と、前記第2の面と隣り合うことで稜線をなしかつ前記第1の面および前記第2の面の各々と隣り合うことで頂点をなす第3の面と、を有する刃先を準備する工程を備え、さらに
c)前記脆性基板の前記一の面上で前記刃先を前記稜線から前記第1の面へ向かう方向へ摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインを塑性変形により前記脆性基板の前記一の面上に形成する工程を備え、前記トレンチラインは、前記トレンチラインの下方において前記脆性基板が前記トレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成され、前記刃先の前記第1の面が前記脆性基板の前記一の面となす角度は、前記刃先の前記稜線が前記脆性基板の前記一の面となす角度よりも小さくされ、さらに
d)前記工程c)によって摺動させられた前記刃先の前記稜線が前記脆性基板の前記一の面上に設けられた前記アシストラインと交差することで、前記アシストラインから前記トレンチラインに沿って前記厚さ方向における前記脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインを形成する工程を備え、前記クラックラインによって前記トレンチラインの下方において前記脆性基板は前記トレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれており、さらに
e)前記クラックラインに沿って前記脆性基板を分断する工程を備える、
脆性基板の分断方法。 - 前記工程a)は、
a1)前記刃先およびアシスト刃先のいずれかを準備する工程を含み、前記アシスト刃先は、第1の面と、前記第1の面と隣り合う第2の面と、前記第2の面と隣り合うことで稜線をなしかつ前記第1の面および前記第2の面の各々と隣り合うことで頂点をなす第3の面と、を有し、さらに
a2)前記刃先および前記アシスト刃先のいずれかを前記脆性基板の前記一の面上で前記稜線から前記第1の面へ向かう方向へ摺動させることによって、前記アシストトレンチラインを塑性変形により前記脆性基板の前記一の面上に形成する工程を含み、前記アシストトレンチラインは、前記アシストトレンチラインの下方において前記脆性基板が前記アシストトレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成され、さらに
a3)前記アシストトレンチラインに沿って前記厚さ方向における前記脆性基板のクラックを伸展させることによって、前記アシストクラックラインを形成する工程を含み、前記アシストクラックラインによって前記アシストトレンチラインの下方において前記脆性基板は前記トレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれて
いる、
請求項4に記載の脆性基板の分断方法。 - 前記工程a)は、前記アシストトレンチラインおよび前記アシストクラックラインを同時に形成する工程を含む、請求項4に記載の脆性基板の分断方法。
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