JP4134033B2 - 脆性材料基板のスクライブ装置及びスクライブ方法 - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤと表記する）に使用されるガラス基板、半導体ウエハ等の脆性材料基板を分断するために、脆性材料基板表面にスクライブラインを形成するためのスクライブ方法及びスクライブラインを形成するためのスクライブ装置に関する。

本願の明細書においては、脆性材料基板の一種であるガラス基板に属する、液晶パネル等のＦＰＤのマザーガラス基板に、スクライブラインを形成することを一例として説明する。
一対のガラス基板を貼り合わせて構成される液晶パネルは、大寸法の一対のマザーガラス基板同士を相互に貼り合わせた後に、各マザーガラス基板を所定の大きさに分断することにより製造される。或いは、単板のマザーガラス基板を複数のガラス基板に分断した後、分断された各ガラス基板をそれぞれ貼り合わせることにより製造される。単板のマザーガラス基板を分断する手順について簡単に説明する。この手順は、分断対象となるマザーガラス基板の表面上に分断予定方向に沿ったスクライブラインを形成するスクライブ工程と、形成されたスクライブラインに沿ってガラス基板を分断する分断工程との２工程を順次実施することにより行われる。スクライブ工程には、例えば、カッターホイールが使用される。この場合、マザーガラス基板の表面上に、カッターホイールを加圧しながら所望の方向に転動させることによって、垂直クラックを連続して生成させることによりスクライブラインが形成される。続いて実施される分断工程では、このスクライブラインに沿って曲げ応力を作用させるように力が加えられ、この応力の作用によって垂直クラックがマザーガラス基板の厚み方向に伸展し、マザーガラス基板が分断される。
近年、スクライブ用のカッターを圧接することにより脆性材料基板にスクライブラインを形成する方法とは別に、レーザビームを脆性材料基板に照射させて熱歪み応力を発生させ、この熱歪み応力を利用してスクライブラインを形成する方法が実用化されている。
このレーザビームを使用してガラス基板にスクライブラインを形成する方法では、レーザビームをガラス基板上に照射させる前に、ポイントダイヤモンドをガラス基板の表面に圧接させたり、カッターホイールを圧接しつつ転動させることによって、ガラス基板の表面上の端部の所定のスクライブ開始位置に、垂直クラックの生成の開始点となるトリガーとして切れ目を形成する。次いで、端部に切れ目が形成されたガラス基板にレーザ発振器からレーザビームを照射する。レーザ発振装置から照射されるレーザビームは、ガラス基板上に対してスクライブラインの形成が予め決められているスクライブ予定ラインに沿って長い楕円形状のレーザスポットをガラス基板上に形成する。レーザ発振装置がら照射されるレーザビームは、スクライブ予定ラインに沿ってガラス基板に対して相対的に移動させられる。
ガラス基板上には、ガラス基板が溶融される温度、すなわち、ガラス基板の軟化点よりも低い温度に加熱されるようにビーム強度が調整されたレーザビームが照射される。これにより、レーザスポットが形成されたガラス基板の表面は、溶融されることなく加熱される。
また、ガラス基板の表面におけるレーザビームの照射領域の近傍には、スクライブラインが形成されるように、冷却水等の冷却媒体が、冷却ノズルから吹き付けられるようになっている。レーザビームが照射されるガラス基板の表面には、レーザビームによる加熱によって圧縮応力が生じ、また、冷却媒体が吹き付けられることによって、レーザビームの照射領域の近傍部分に引張り応力が生じる。このように、圧縮応力が生じた領域に近接して引張り応力が生じるために、両領域間に、それぞれの応力に基づく応力勾配が発生し、ガラス基板の端部等に予め形成されたトリガーを起点として、スクライブ予定ラインに沿うスクライブラインがガラス基板に形成される（垂直クラックが連続するラインが生成される）。
レーザビームを使用してガラス基板にスクライブラインを形成すると、カッターホイールを圧接しながら転動させてスクライブラインを形成する方法に比べて、カッターホイールがガラス基板を圧接転動する過程で生じる欠片（カレット）を大幅に低減させることができるので、生じた欠片（カレット）によって、ガラス基板にキズ等が発生することを低減させることができる。
しかし、上記のようにレーザビームを用いてガラス基板にスクライブラインを形成する方法においても、カッターホイール等を用いて、ガラス基板上にスクライブライン形成の開始点となるトリガー（切れ目）を形成しているので、このトリガー（切れ目）を形成する際に、少量ながら欠片（カレット）が発生する。したがって、スクライブラインを形成するために、上記方法を用いた場合においても、欠片に起因してガラス基板上にキズ等が発生する弊害は、依然として存在する。
また、最近では、ガラス基板等の脆性材料基板が使用される表示装置として、液晶表示装置の他に、プラズマディスプレイが製造されている。
このプラズマディスプレイに使用されるガラス基板には、プラズマを発生させるために所定の圧力に加圧されたガスを封止してプラズマ室が形成されるため、液晶表示装置等に使用されるガラス基板に比較して厚型のガラス基板が用いられる。
このような厚型のガラス基板にカッターホイールでトリガーとしての切れ目を形成する場合には、液晶表示装置等に使用されるガラス基板比べて深い切り目（トリガー）を形成する必要があるため、カッターホイールのガラス基板に対する加圧力が高く設定される。このため、トリガー（切れ目）を形成するときに発生する欠片（カレット）が増えて、この欠片（カレット）によってガラス基板の表面にキズ等が発生するおそれが液晶表示装置用のガラス基板の場合に比較してさらに強くなる。
また、今後、このような厚型のガラス基板を有するプラズマディスプレイの需要が拡大することが見込まれおり、プラズマディスプレイの製造を量産化した場合に、スクライブ工程にて発生する欠片（カレット）の量も量産化に応じて大量になる。
以上のような事情により、カッターホイール等を用いた機械的なトリガー（切れ目）形成手段に代えて、レーザビーム照射等を用いてトリガーを形成する技術を開発することが強く求められている。
このようにカッターホイール等を用いないトリガー（切れ目）形成手段として、ＣＯ_２レーザを用いることが試みられている。しかしながら、ＣＯ_２レーザを用いる方法では、ガラス基板の表面に所定の熱エネルギー分布を有する楕円形状のレーザスポットをガラス基板の端部に形成した場合に、トリガーから予測できない方向に不要なクラックが派生する、いわゆる、先走りの現象が発生することがすでに知られている。このため、スクライブラインを形成するために使用されるレーザビームとは異なる種類のレーザビームであるＹＡＧレーザ等を照射してトリガー（切れ目）を形成する方法がさらに提案されている。
しかし、この場合には、スクライブラインを形成するためのレーザ発振器とは別に、ＹＡＧレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器を備える必要があるため、装置構成が複雑になるという問題がある。また、スクライブラインを形成するためのレーザ発振器と、ＹＡＧレーザ発振器とを、それぞれメンテナンスするための費用が大きくなるという問題もある。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、トリガー（切れ目）を形成するためのレーザビームを、スクライブラインを形成するためのレーザビームと共通とし、スクライブライン形成の開始点（垂直クラックの生成の開始点）となるトリガー（切れ目）を欠片（カレット）を生じることなく形成し、引き続きスクライブラインを形成するスクライブ方法及び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の本発明の脆性材料基板のスクライブ装置は脆性材料基板の軟化点よりも低い温度の第１のレーザスポットが、スクライブ予定ラインに沿って形成されるようにレーザビームを連続的に照射する手段と、該第１のレーザスポットによって加熱された領域の近傍を冷却する冷却手段とを具備し、該脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置において、該第１のレーザスポットが該脆性材料基板のスクライブ予定ラインの端部に切り目を形成し、引き続き、該脆性材料基板にスクライブラインを形成することを特徴する。
また、前記第１レーザスポットは前記レーザビームによって前記脆性材料基板上に形成される第２のレーザスポットを所定形状の軌道上を高速で走査させることによって形成されることを特徴とする。
さらに、前記第２のレーザスポットは熱エネルギー分布が中央部分になるに従って大きくなる山型であることを特徴とする。
上記課題を解決するための本発明の脆性材料基板のスクライブ方法は、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿って、該脆性材料基板の軟化点よりも低い温度の第１のレーザスポットが形成されるようにレーザビームを連続的に照射しつつ移動させ、該第１のレーザスポットに近接した領域をスクライブ予定ラインに沿って連続して冷却することにより、スクライブ予定ラインにそってスクライブラインを形成するスクライブ方法において、該第１のレーザスポットが該脆性材料基板のスクライブ予定ラインの端部に切り目を形成し、引き続いて、該脆性材料基板にスクライブラインを形成することを特徴する。
また、前記第１レーザスポットは前記レーザビームによって前記脆性材料基板上に形成される第２のレーザスポットを所定形状の軌道上を高速で走査させることによって形成されることを特徴とする。
さらに、前記第２のレーザスポットは熱エネルギー分布が中央部分になるに従って大きくなる山型であることを特徴とする。

図１は、本発明の実施の形態のスクライブ装置の概略構成を示す構成図である。
図２は、そのスクライブ装置に使用されるレーザ発振装置及び光学系の一例を示す概略構成図である。
図３は、ガルバノスキャンにより楕円形状に形成されたレーザスポットの一例を示す平面図である。
図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ガルバノスキャンにより楕円形状に形成されたレーザスポットの一例を示す平面図であり、（ａ）は、中央部分に照射スポットを集約した場合、（ｂ）は、長軸の両端部分に照射スポットを集約した場合を示している。
図５（ａ）及び（ｂ）は、ガルバノスキャンにより楕円形状のビームスポットを形成した場合の熱エネルギー分布を示しており、（ａ）は、領域Ａに照射スポットを集中させた場合、（ｂ）は、領域Ｂに照射スポットを集中させた場合を、それぞれ示している。
図６は、ガラス基板の端部に、第一の方法によりトリガーを形成する方法を示す説明図である。
図７は、ガラス基板の端部に、第二の方法によりトリガーを形成する方法を示す説明図である。
図８は、ガラス基板の端部に、円形状の照射スポットを用いてトリガーを形成する方法を示す説明図である。
図９は、ガルバノスキャンによる楕円状のレーザスポットを形成した場合において、ガラス基板上に形成される熱エネルギー分布を示す図である。
図１０は、スクライブ方向の前後に、２つの楕円形状のレーザスポットを有するように形成した８の字楕円のレーザスポットを示す図である。

以下、本発明に係るスクライブ装置及びスクライブ方法を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態のスクライブ装置を示す概略構成図である。
このスクライブ装置は、例えば、プラズマディスプレイ等のＦＰＤに使用されるガラス基板等の脆性材料基板を分断する際に、脆性材料基板にスクライブラインを形成するために使用され、図１に示すように、水平な架台１１上に所定の水平方向（Ｙ方向）に沿って往復移動するスライドテーブル１２を有している。
スライドテーブル１２は、架台１１の上面にＹ方向に沿って平行に配置された一対のガイドレール１４及び１５に、水平な状態で各ガイドレール１４及び１５に沿ってスライド可能に支持されている。両ガイドレール１４及び１５の中間部には、各ガイドレール１４及び１５と平行にボールネジ１３が、モータ（図示せず）によって回転するように設けられている。ボールネジ１３は、正転及び逆転可能になっており、このボールネジ１３にボールナット１６がネジ結合する状態で取り付けられている。ボールナット１６は、スライドテーブル１２に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ１３の正転及び逆転によって、ボールネジ１３に沿って両方向にスライドする。これにより、ボールナット１６と一体的に取り付けられたスライドテーブル１２が、各ガイドレール１４及び１５に沿ってＹ方向にスライドする。
スライドテーブル１２上には、台座１９が水平な状態で配置されている。台座１９は、スライドテーブル１２上に平行に配置された一対のガイドレール２１に、スライド可能に支持されている。各ガイドレール２１は、スライドテーブル１２のスライド方向であるＹ方向と直交するＸ方向に沿って配置されている。また、各ガイドレール２１間の中央部には、各ガイドレール２１と平行にボールネジ２２が配置されており、ボールネジ２２がモータ２３によって正転及び逆転されるようになっている。
ボールネジ２２には、ボールナット２４がネジ結合する状態で取り付けられている。ボールナット２４は、台座１９に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ２２の正転及び逆転によって、ボールネジ２２に沿って両方向に移動する。これにより、ボールナット２４と一体的に取り付けられた台座１９が、各ガイドレール２１に沿ったＸ方向にスライドする。
台座１９上には、回転機構２５が設けられており、この回転機構２５上に、スクライブ対象であるガラス基板が載置される回転テーブル２６が水平な状態で設けられている。回転機構２５は、回転テーブル２６を、垂直方向に沿った中心軸の周りに回転させるようになっている。回転テーブル２６上には、ガラス基板５０が、例えば、吸引チャックによって固定される。
回転テーブル２６の上方には、回転テーブル２６とは適当な間隔をあけて、支持台３１が配置されている。この支持台３１は、垂直状態で配置された光学ホルダー３３の下端部に水平な状態で支持されている。光学ホルダー３３の上端部は、架台１１の両側端部の鉛直方向に延材する部材に架設された取付台３２の下面に取り付けられている。取付台３２上には、レーザビームを発振するレーザ発振装置３４が設けられている。
レーザ発振装置３４は、レーザ発振器から照射されるレーザビームを光学ホルダー３３内に保持された光学系に照射する。
光学ホルダー３３の下端部に取り付けられた支持台３１には、光学ホルダー３３に近接して、冷却ノズル３７が設けられている。この冷却ノズル３７からは、冷却水、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス、ＣＯ_２ガス等の冷却媒体がガラス基板５０に噴射されるようになっている。冷却ノズル３７から噴射される冷却媒体は、ガラス基板５０の表面に形成される楕円形状のレーザスポットの長手方向の端部に近接した位置に吹き付けられる。
図２は、レーザ発振装置３４及び光学ホルダー３３内に設けられる光学系の概略構成図である。
レーザ発振装置３４は、１本のレーザビームを発振するレーザ発振器３４ａを有しており、このレーザ発振器３４ａから発振されるレーザビームＬが、Ｘ軸ガルバノミラー３４ｂ、Ｙ軸ガルバノミラー３４ｃ及び光学ホルダー３３内に配置された光学レンズ３３ａを介して、ガラス基板５０の表面に照射されるようになっている。
Ｘ軸ガルバノミラー３４ｂは、スキャンモータ３４ｄによって高速回転移動できるようになっており、レーザ発振器３４ａから照射されるレーザビームＬを高速で走査して、Ｙ軸ガルバノミラー３４ｃに向かって反射させている。また、Ｙ軸ガルバノミラー３４ｃは、スキャンモータ３４ｅによって高速回転移動できるようになっており、Ｘ軸ガルバノミラー３４ｂから反射されるレーザビームを高速で走査して、ガラス基板５０に向かって反射させている。そして、Ｙ軸ガルバノミラー３４ｃにて反射されたレーザビームが、光学レンズ３３ａを介してガラス基板５０上に照射される。
光学レンズ３３ａを介してガラス基板５０上に照射されるレーザビームは、図２に示すような円形状の照射スポットＬＳ１をガラス基板５０の表面上に形成する。
この円形状の照射スポットＬＳ１（第２のレーザスポット）を、Ｘ軸ガルバノミラー３４ｂおよびＹ軸ガルバミラー３４ｃにより図３に示すようにガラス基板５０の楕円軌道上を高速で走査することにより、ガラス基板５０に楕円形状のレーザスポットＬＳ２（第１のレーザスポット）を形成する。
このような楕円形状のレーザスポットＬＳ２を形成する場合、円形状の照射スポットＬＳ１を楕円軌道上の何箇所にわたって照射するかが重要となる。照射する円形状レーザスポットＬＳ１の数が少なくなると、ガラス基板５０上に与えられる熱量が不足し、楕円形状のレーザスポットＬＳ２の熱エネルギー分布が連続でなくなるおそれがある。また、照射する円形状レーザスポットＬＳ１の数が多すぎると、楕円軌道を１周するためのサイクルタイムが遅くなるおそれがある。
このため、例えば、更新サイクルタイムを１２．９６ｍｓとして、長軸方向の長さ２５ｍｍ、短軸方向の長さ１ｍｍの楕円軌道上に１０８箇所にわたって円形状の照射スポットＬＳ１を照射することにより形成された楕円形状のレーザスポットＬＳ２が用いられる。
このようにガルバノスキャンを用いて形成した楕円形状のレーザスポットＬＳ２は、レーザスポットＬＳ２の短軸方向の長さが１ｍｍ程度であるため、円形状のレーザスポットＬＳ１を走査軌道である楕円軌道上での分布を変動させることによって、レーザスポットＬＳ２の長軸方向のエネルギー分布を調整することが可能である。
すなわち、図３に示すように、円形状の照射スポットＬＳ１を楕円軌道上の全体にわたって均一に分布させた場合、楕円状のレーザスポットＬＳ２のエネルギー分布は、全体にわたって均一になる。また、図４（ａ）に示すように、円形状の照射スポットＬＳ１を、楕円軌道の中心側に偏って分布させた場合に形成される楕円状のレーザスポットＬＳ２Ａのエネルギー分布は、楕円状のスポットの中心よりにエネルギーが高くなったエネルギー分布が形成される。また、図４（ｂ）に示すように、円形状の照射スポットＬＳ１を、楕円軌道の長軸の両端部に偏って分布させた場合に形成される楕円状のレーザスポットＬＳ２Ｂのエネルギー分布は、楕円状のスポットの長軸の両端部寄りにエネルギーが高くなったエネルギー分布が形成される。このように、円形状の照射スポットＬＳ１の楕円軌道上への分布を調整することによって、楕円状のレーザスポットＬＳ２のエネルギー分布を調整することができる。
楕円状のレーザスポットＬＳ２のエネルギー分布は、実際には、コンピュータのソフトにより、描いた楕円に対してパーセンテージ入力することによって調整することが可能である。便宜上、以下の説明では、楕円軌道上に均等に円形状の照射スポットＬＳ１を分布させた場合を１００％と表記し、円形状の照射スポットＬＳ１を図５中のＡで示される楕円形状の中心寄りに分布を集中させる場合を、パーセンテージ入力の数値を小さくなるように表記し、円形状の照射スポットＬＳ１を図５中のＢで示される楕円形状の長軸の両端部寄りに集中させる場合を、パーセンテージ入力の数値が大きくなるように表記する。図５（ａ）には、ソフトにより描いた楕円に対して、パーセンテージ入力を低くして、Ａの領域に示される中央寄りに、熱エネルギー分布が集中したパターンを示しており、図５（ｂ）には、ソフトにより描いた楕円に対して、パーセンテージを高くして、Ｂの領域に示される長軸の両端部寄りに、熱エネルギー分布が集中したパターンを示している。
上記構成のスクライブ装置を用いてガラス基板にスクライブラインを形成する方法について説明する。
まず、ガラス基板５０が、回転テーブル２６上に載置されて吸引手段によって固定される。このような状態になると、回転テーブル２６が所定の撮影位置に移動し、ＣＣＤカメラ３８および３９によって、ガラス基板５０に設けられたアライメントマークが撮像される。撮像されたアライメントマークは、モニター２８および２９に表示され、画像処理装置を用いてアライメントマークのスクライブ装置内の位置情報が処理される。
その後、ガラス基板５０のスクライブ予定ラインと実際スクライブ方向が一致するように、回転テーブル２６は移動して支持台３１に対して位置決めされる。
このように位置決めされた回転テーブル２６に保持されているガラス基板５０の端部に、上記のガルバノスキャンによって楕円形状のレーザスポットＬＳ２を形成して、スクライブライン形成の開始点となるトリガー（切れ目）を形成する。
ガラス基板５０に照射されるレーザビームは高速で楕円軌道上に走査されて、この楕円軌道上に１０８箇所に円形状の照射スポットＬＳ１を形成し、ガラス基板に長軸方向の長さ２５ｍｍ、短軸方向の長さ１ｍｍの楕円形状のレーザスポットＬＳ２を形成する。さらに、ソフトにより描いた楕円に対して、入力されるパーセンテージを８８％として、熱エネルギーの分布が中央に山型になるように調整し、楕円形状のレーザスポットＬＳ２Ａとする。
このようなガルバノスキャンによって形成された入力パーセンテージ８８％の熱分布を有するレーザスポットＬＳ２Ａを、レーザスポットＬＳ２Ａの中央部がガラス基板５０の端部に一致するまでガラス基板５０に対して相対的に１００ｍｍ／ｓｅｃ以下の低速で移動させる。このように、レーザスポットＬＳ２Ａをガラス基板５０の端部に低速で移動させることにより、ガラス基板５０の端部にトリガー（切り目）が形成される。
ガラス基板５０の端部にトリガー（切り目）が形成された後、引き続いて、レーザスポットＬＳ２Ａの走行を継続させる。
レーザスポットＬＳ２Ａをガラス基板５０に対して相対的に走行させ、レーザスポットＬＳ２Ａの走行方向の後部側に設置されている冷却ノズル３７から冷却媒体がガラス基板５０に噴出される。冷却ノズル３７から冷却媒体が噴射して形成される冷却領域（冷却スポット）が、ガラス基板５０の端部の切れ目に達したときに、スクライブラインの形成が開始され、ガラス基板５０に形成された切れ目をトリガーとしてこの切れ目から垂直クラックが連続して生成される。このスクライブを実施するときのレーザスポットのガラス基板５０に対する相対的な走行スピードは、トリガーを形成したときのレーザスポットの走行スピードよりも高速化され、５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃとされる。
ガラス基板５０へのスクライブラインの形成が完了すると、ガラス基板５０は、次のブレーク工程へ搬送されて、本発明のスクライブ装置を備えたスクライブ工程で形成されたスクライブラインに対して曲げ応力が作用するようにガラス基板５０に力が加えられる。これにより、ガラス基板５０はスクライブライン沿って分断される。
以上説明したように、本実施の形態のスクライブ装置では、カッターホイール等によるガラス基板５０に対する加圧力を加えることなく、ガラス基板５０にトリガー（切れ目）を形成することができるため、ガラス基板５０に対してスクライブラインを形成するスクライブ工程で、欠片（カレット）が全く生じることがなく、プラズマディスプレイ等の厚型のガラス基板を大量に分断する場合に問題となる欠片（カレット）の発生を解消することができる。
上記のガルバノスキャンを用いた楕円形状のレーザスポットＬＳ２を用いることによってガラス基板５０にトリガー（切れ目）を形成する工程は、分断されるガラス基板５０の種類、厚さ等によって最適な条件が異なると考えられるので、種々のガラス基板５０に対するトリガー（切れ目）の形成の最適条件について検討する実験を行った。以下、その実験結果について説明する。また、この実験では、最適条件の設定に併せて、ガラス基板５０に対するガルバノスキャンによるレーザスポットを照射する方法についても、検討したので、その方法について、それぞれ説明する。
まず、第１のトリガー形成条件として、図６に示すように、レーザスポットＬＳ２をガラス基板５０に対して１００ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度で低速走行させることによりトリガーを形成する場合について検討した。このときの実験条件を、下記の表１に示している。

また、第２のトリガー形成条件として、図７に示すように、レーザスポットＬＳ２の中央部分をガラス基板５０の端部上に位置させた状態で、レーザスポットＬＳ２の走行を停止し、ガラス基板５０の端部にトリガーを形成した後に、再び、レーザスポットＬＳ２をガラス基板５０に対して走行させてスクライブラインを形成した。このときの実験における条件を、下記の表２に示す。

また、比較のため、上記のガルバノスキャンによる楕円形状のレーザスポットＬＳ２をガラス基板５０の表面に形成する代わりに、図８に示すように、円形状の照射スポットＬＳ１を、ガラス基板５０の端部上に照射した状態で、レーザスポットＬＳ１の走行を停止し、このレーザスポットＬＳ１の照射によってガラス基板５０にトリガーを形成した後に、ガルバノスキャンによりレーザビームを高速走査させて楕円形状のレーザスポットＬＳ２を形成し、ガラス基板に対して相対的に走行させてスクライブラインを形成したときの実験条件を下記の表３に示す。

上記の各実験条件により、ガラス基板上に照射されるガルバノスキャンによる楕円形状のレーザスポットＬＳ２の照射条件を調整することによって、ソーダガラス等の厚型のガラス基板に対しても、トリガーを形成できることが明らかになった。これに対して、比較例のように、円形状の照射スポットＬＳ１をガラス基板５０の端部に形成することにより、ガラス基板５０の端部にトリガーを形成した場合には、トリガー（切れ目）から予測できない方向に不要なクラックが派生する「先走り」現象が発生することが確認された。
また、上記各実験条件にて、レーザスポットを照射することにより形成されたトリガーは、カッターホイール等のスクライブカッターによって形成されたトリガー（切れ目）と比較して、その深さが、約２０％程度深くなるという結果も得られている。
図６または図７に示すような楕円形状のレーザスポットＬＳ２において、レーザスポットの中央部付近の熱エネルギー強度が高くなっているレーザスポットを用いることによって、ガラス基板の端部にトリガーが形成されることが可能になる。
以下、このように、ガルバノスキャンによる山型の熱エネルギー分布を有するレーザスポットを用いることによる効果について説明する。
図９は、上記ガルバノスキャンにより円形状の照射スポットＬＳ１をガラス基板に照射した場合に形成されるレーザスポットＬＳ２が山型の熱エネルギー分布を有している状況を示している。図中Ａで表される領域は、レーザスポットＬＳ２の移動方向の前方側を示しており、この領域Ａでは、熱エネルギー強度が前方側になるに従って徐々に低下する。一方、図中Ｂで表される領域はレーザスポットの移動方向の後方側を示しており、この領域Ｂでは熱エネルギー強度が後方側になるに従って徐々に低下する。
領域Ａは、ガラス基板５０にトリガーを形成する場合に、ガラス基板５０の表面を予熱する領域として機能すると考えられ、領域Ｂは、ガラス基板５０にトリガーを形成する場合に、トリガーを形成するための形成領域になっていると考えられる。
領域Ａについては、ガラス基板５０を除々に予熱するためにある程度の距離が必要になる。領域Ａの長さが短い場合には、ガラス基板５０にトリガーを形成する場合に、十分な予熱を行うことができない状態で、熱分布のピークポイントがガラス基板５０の端部に乗り上がることになり、いわゆる「先走り」と呼ばれる現象が発生するおそれがある。また、この領域Ａの熱分布は、熱エネルギー分布のピークポイントである中央部分に向かってなだらかに熱エネルギーが上昇する分布になっていることが好ましいと考えられる。
例えば、領域Ａの熱分布が上記と逆に、周縁に向かって上昇している場合には、「先走り」の現象が生じるおそれがある。
次に、領域Ｂについては、ガラス基板５０の端部に所定の深さのトリガー（切り目）を形成するためには、熱がガラス基板の表面からある程度の深さまで伝熱させる必要があるために、ガラス基板の材質や厚み等に応じた長さが必要になる。この領域Ｂの長さが短い場合には、ガラス基板５０にトリガーを形成することが困難になる。
また、ガラス基板の表面に形成される照射スポットＬＳ１を楕円軌道上にガルバノスキャンにより高速で走査させることによって形成される楕円形状のレーザスポットＬＳ２はスクライブ予定ライン上等に熱が拡散する領域が確保され、ガラス基板の圧縮力、引っ張り力等の特性を引き出したバランスをとることができると考えられる。これに対して、レーザスポットＬＳ１をスクライブ予定ライン上にのみ高速走査させた場合には、スクライブラインを形成することが困難になる。すなわち、基板面の垂直方向に熱量が蓄積され、ガラス基板の表面が熔融する。
また、楕円軌道上にビームスポットが照射されない空間を形成した場合、空間が形成された領域で熱量が低下する。
さらに、楕円形状のレーザスポットの幅は、レーザ発振器により出射される円形状の照射スポットが有する直径の２倍を超えない程度にすることが好ましい。
また、上述の説明においては、ガラス基板５０上に形成されるレーザスポットとして、楕円形状のものについて説明したが、図１０に示すように、スクライブ方向の前後に、２つの楕円形状を有するように８の字状のレーザスポットとしてもよい。
前後の２つの楕円軌道上に円形状のレーザスポットＬＳ１を高速で８の字状に走査させることにより形成される２つの楕円形状を有するレーザスポットは楕円形状のレーザスポットが１つである場合よりも、ガラス基板に対してより多くのエネルギー（熱量）を加えることができる。
また、前後２つの楕円形状のレーザスポットＬＳ１およびＬＳ２の熱エネルギ分布を、それぞれ、図９で説明した予熱領域（図９のＡの領域）及びトリガー形成領域（図９のＢの領域）に適するように、任意に形状を変更することが可能になる。
図１０の前方側の楕円形状のレーザスポットＬＳ３の長さ方向の寸法ａ及び幅方向の寸法ｂについて、それぞれ、適正な長さをガラス基板の種類に応じて変更することができる。例えば、薄型のガラス基板にトリガーを形成する場合には、長さ方向寸法ａを短くし、硬質ガラスまたは厚型のガラス基板にトリガーを形成する場合には、長さ方向寸法ａを長く形成する。一方、ガラス基板に与える熱量を多くする場合には、幅方向寸法ｂを短くし、ガラス基板に与える熱量を少なくする場合には、幅方向寸法ｂを長くする。
以上説明したように、本発明のスクライブ装置及びスクライブ方法によれば、レーザビームを照射することにより、スクライブラインの形成の開始点となるトリガー（切り目）を形成し、引き続きスクライブラインを形成するため、スクライブラインを形成するスクライブ工程において、欠片（カレット）を発生させることなくガラス基板をスクライブすることができ、また、プラズマディスプレイ等に用いられる厚型のガラス基板に対して、大量にスクライブラインを形成しても、欠片（カレット）によるガラス基板表面上に付与されるキズ等が発生することを防止することができる。
また、トリガーを形成するためのカッターホイール等のスクライブカッターを備える必要がないので、装置構成をコンパクトで且つ安価にすることができ、さらに、カッターホイール等の消耗品を削減することができる。
本願では、脆性材料基板の一例としてＦＰＤのマザーガラス基板を用いて説明したが、半導体ウエハ、セラミックス等のスクライブ加工においても有効に適用させることができる。
また、本願のスクライブ装置およびスクライブ方法はガラス基板同士を貼り合わせた液晶パネル、透過型プロジェクター基板、有機ＥＬ素子、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）やガラス基板とシリコン基板とを貼り合わせた反射型プロジェクター基板等のマザー基板のスクライブに対しても有効に適用させることができる。

本発明のスクライブ装置及びスクライブ形成方法は、ガルバノスキャンにより脆性材料基板に照射される照射スポットを高速で走査することで熱エネルギー強度が中央部分になるに従って大きくなる山型になったレーザスポットを形成し、そのレーザスポットの移動は、脆性材料基板の端部において、スクライブラインを形成中の速度よりも遅くなるように、または一旦停止するようにされる。これにより、カッターホイール等の刃先を用いることなく、スクライブの開始点となるトリガーを形成することができるので、スクライブ工程において、欠片（カレット）が発生することが無く、プラズマディスプレイ等に用いられる厚型のガラス基板に対して、大量にトリガー（切れ目）を形成しても、欠片（カレット）によるガラス基板表面上に付与されるキズ等が発生することを防止することができる。
また、トリガーを形成するためのカッターホイール等の刃先を備える必要がないので、装置構成をコンパクトで且つ安価にすることができ、さらに、カッターホイール等の消耗品を削減することができる。

Claims (11)

1. 脆性材料基板が載置されるテーブルと、
   前記テーブル上の前記脆性材料基板の表面において第１のレーザスポットを形成する１本のレーザービームを発振するレーザービーム発振手段と、
   前記テーブル上の前記脆性材料基板の表面において、該脆性材料基板の表面を溶融させることなく加熱する第２のレーザスポットが所定の形状で形成されるように前記第１のレーザスポットを高速で周回移動させる周回移動手段と、
   前記テーブル上の前記脆性材料基板の表面において、前記第２のレーザスポットをスクライブ予定ラインに沿って直線移動させる直線移動手段と、
   該直線移動手段によって移動する前記第２のレーザスポットによって加熱された領域の近傍を冷却する冷却手段とを具備し、
   前記スクライブ予定ラインの端部において、前記第２のレーザスポットによってスクライブ開始点となるトリガーが形成されるように、前記第１のレーザスポットの前記周回移動が前記周回移動手段によって制御されるとともに、前記第２のレーザスポットの前記直線移動が前記直線移動手段によって制御されることを特徴とするスクライブ装置。
2. 前記第２のレーザスポットは、前記第１のレーザスポットが楕円形状の軌道上を周回移動することによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクライブ装置。
3. 前記周回移動手段は、前記第２のレーザスポットの熱エネルギー分布が、長軸方向の各端部から中央部分になるに従って大きくなるように、前記第１のレーザスポットの周回移動を制御することを特徴とする請求項２に記載のスクライブ装置。
4. 脆性材料基板の表面に形成される第１のレーザスポットを高速で周回移動させることによって該脆性材料基板の表面を溶融させることなく加熱する第２のレーザスポットを所定形状で形成して、該第２のレーザスポットをスクライブ予定ラインに沿って直線移動させるとともに、該直線移動する第２のレーザスポットによって加熱された領域の近傍を冷却することによって、前記スクライブ予定ラインに沿ってスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、
   前記脆性材料基板表面における前記スクライブ予定ラインの端部において、前記第１のレーザスポットの周回移動および前記第２のレーザスポットの前記スクライブ予定ラインに沿った直線移動がそれぞれ制御されて、前記第２のレーザスポットによってスクライブ開始点となるトリガーを形成することを特徴とするスクライブ方法。
5. 前記第２のレーザスポットは、前記第１のレーザスポットが楕円形状の軌道上を周回移動することによって形成されることを特徴とする請求項４に記載のスクライブ方法。
6. 前記第２のレーザスポットは、前記第１スポットの周回移動の速度を制御することによっての熱エネルギー分布が制御されることを特徴とする請求項５に記載のスクライブ方法。
7. 前記第２のレーザスポットは、前記トリガーを形成する際の熱エネルギー分布が、前記長軸方向の各端部から中央部分になるに従って大きくなってい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. 前記第２のレーザスポットは、前記トリガーを形成する際に、前記スクライブ予定ラインの端部において前記スクライブ予定ラインに沿った直線移動を停止することを特徴とする請求項４に記載のスクライブ方法。
9. 前記第２のレーザスポットは、前記トリガーを形成する際に、前記スクライブ予定ラインの端部において前記スクライブ予定ラインに沿って所定の速度で直線移動されることを特徴とする請求項４に記載のスクライブ方法。
10. 前記第２のレーザスポットは、前記トリガーを形成する際の前記スクライブ予定ラインの端部における前記直線移動の速度が、前記スクライブラインを形成する際の前記スクライブ予定ラインに沿った前記直線移動の速度と異なることを特徴とする請求項９に記載のスクライブ方法。
11. 前記第２のレーザスポットは、前記スクライブラインを形成する際の前記スクライブ予定ラインに沿った前記直線移動の速度が、前記トリガーを形成する際の前記スクライブ予定ラインの端部における前記直線移動の速度よりも速いことを特徴とする請求項１０に記載のスクライブ方法。

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