JP6755037B2 - 脆性基板の分断方法 - Google Patents

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。

多くの場合、クラックラインを用いた脆性基板の分断において、クラックラインは脆性基板中をその表面に対して垂直に伸展することが望まれる。これにより、基板表面に垂直な分断面が得られる。一方で、分断される脆性基板の用途または形状によっては、基板表面に対して斜めの分断面が形成されることが望まれ得る。たとえば、脆性基板が閉曲線に沿って分断される場合、もしブレイク工程によって基板表面に垂直な分断面が形成されたとすると、ブレイク工程後、閉曲線の内側部分を外側部分から抜き出すことが困難となりやすい。これを容易とするためには、分断面を基板表面に斜めとすること、言い換えれば抜き勾配を設けること、が必要である。

特許文献３によれば、抜き勾配を設けることを意図して、ガラス板の一面側に、カッターとしてのダイヤモンドディスクソーによって、ガラス板の厚み方向に対して傾斜した切筋が、閉曲線を描くように形成される。切り筋を斜めにする方法としては、２つの方法が例示されている。第１の方法としては、ダイヤモンドディスクソーが、傾けられた状態で用いられる。第２の方法としては、非対称な形状を有するダイヤモンドディスクソーが用いられる。

特開平９−１８８５３４号公報 国際公開第２０１５／１５１７５５号 特開平７−２２３８２８号公報

上記特許文献３の方法によれば、脆性基板の一方表面上にクラックラインが形成される際に、当該表面近傍においては、クラックラインを所望の斜め方向に延在させることができる。しかしながら、基板を分断するためにはクラックラインを基板の反対表面にまで伸展させる必要があり、その過程で伸展方向が、何らかの制御し難い要因によって変化し得る。よって、所望の方向に傾いた分断面が得られないことがある。

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、脆性基板の表面に対する分断面の角度を精度よく制御することができる、脆性基板の分断方法を提供することである。

本発明の脆性基板の分断方法は、第１の面および第１の面と反対の第２の面を有する脆性基板を準備する工程と、光軸を有するレーザ光を脆性基板の第１の面上に照射することによって脆性基板を局所的に変質させることで変質領域を形成する工程と、脆性基板の第１の面および第２の面のいずれかの上において刃先を移動させることによってクラックラインを形成する工程と、クラックラインを脆性基板の変質領域を経由して伸展させることによって、脆性基板に分断面を形成する工程とを有している。変質領域を形成する工程およびクラックラインを形成する工程は、クラックラインがレーザ光の光軸からシフトされて配置されるように行われる。

本発明によれば、光軸を有するレーザ光を脆性基板の第１の面上に照射することによって脆性基板を局所的に変質させることで変質領域が形成される。クラックラインはレーザ光の光軸からシフトされて配置される。これにより、脆性基板の第１の面に対してクラックラインが伸展する方向を微調整することができる。よって、脆性基板の第１の面に対する分断面の角度を制御することができる。

本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法の構成を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う概略断面図である。 図２の変質領域を形成するために用いられるレーザ光のスポットおよび光軸の例を示す上面図である。 図４のスポットを用いた走査の様子を示す上面図である。 図４のスポットの、走査方向に垂直な方向における強度プロファイルの例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法の第３の工程を概略的に示す上面図である。 図９の線Ｘ−Ｘに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態２における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態２における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図１３の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態３における脆性基板の分断方法の構成を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態３における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図１６の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態２における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図１８の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態３の変形例における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態３の変形例における脆性基板の分断方法の第３の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態４における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 図２２の線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態４における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 図２４の線ＸＸＶ−ＸＸＶに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態４の変形例における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態４の変形例における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態５における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 図２８の線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸに沿う概略断面図である。 図２８の変質領域を形成するために用いられるレーザ光のスポットおよび光軸が走査される様子を示す上面図である。 本発明の実施の形態５における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 図３１の線ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態５における脆性基板の分断方法の第３の工程を概略的に示す上面図である。 図３３の線ＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態５の変形例における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図３５の線ＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態５の変形例における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図３７の線ＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩに沿う概略断面図である。 発明の実施の形態５におけるクラックラインを形成する方法の例における第１の工程を概略的に示す上面図である。 図３９の線ＸＬ−ＸＬに沿う概略断面図である。 発明の実施の形態５におけるクラックラインを形成する方法の例における第２の工程を概略的に示す上面図である。 図４１の線ＸＬＩＩ−ＸＬＩＩに沿う概略断面図である。 ガラス基板の上面上に形成されたクラックラインと光軸との間の間隔ＤＳと、クラックラインの伸展経路の誘導量ＤＩとの各々の定義を示す断面図である。 ガラス基板の下面上に形成されたクラックラインと光軸との間の間隔ＤＳと、クラックラインの伸展経路の誘導量ＤＩとの各々の定義を示す断面図である。 図４３および図４４の各々の場合における、間隔ＤＳと誘導量ＤＩとの間の関係の実験結果を示すグラフ図である。

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＞
本実施の形態における脆性基板の分断方法（図１）について、以下に説明する。

図２および図３を参照して、ステップＳ２０（図１）にて、上面ＳＦ１（第１の面）および下面ＳＦ２（第１の面と反対の第２の面）を有し、上面ＳＦ１に垂直な厚さ方向を有するガラス基板４（脆性基板）が準備される。ガラス基板４は、たとえば無アルカリガラスである。ガラス基板４の厚さは、０．７ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。

次に、ステップＳ４０（図１）にて、光軸ＬＡを有するレーザ光をガラス基板４の上面ＳＦ１上に照射することによって、ガラス基板４が局所的に変質させられる。これにより変質領域ＲＡが形成される。変質領域ＲＡは、ガラス基板４中において、レーザ光による瞬間的な加熱によって内部応力が変化させられた領域である。なお変質領域ＲＡが形成される範囲は、図３に示すようにガラス基板４の厚さ方向の一部でもよく、あるいはガラス基板４の厚さ方向の全域にわたってもよい。変質領域ＲＡが形成される範囲は、ガラス基板４の厚さ、レーザ光の強度および焦点位置などによって変化する。

レーザ光の照射は、典型的には、光軸ＬＡを有するスポットＳＰ（図４）が、図５に示すように上面ＳＦ１上を走査方向ＳＣに沿って走査することによって行われる。この場合、最終的に得られる変質領域ＲＡの形成に用いられた光軸ＬＡ（図２）は、瞬間的な光軸ＬＡ（図４）の集合（言い換えれば、光軸ＬＡの軌跡）である。スポットＳＰは、たとえば、直径数ミリの円形形状を有している。レーザ光の走査は、たとえば、数ｋＨｚのパルスで発生されるスポットＳＰが走査方向ＳＣに沿って数十ｍｍ／秒で移動させられることによって行われる。図６を参照して、光軸ＬＡは、典型的には、走査方向ＳＣに垂直な方向ＸにおけるスポットＳＰの強度Ｉの分布の中心軸である。レーザ光の出力は、たとえば数十Ｗ程度である。出力が低過ぎると、ガラス基板４に十分な変質を与えることができない。出力が高過ぎると、ガラス基板４へ与えるダメージが過度となり、ガラス基板４に割れが生じることもある。レーザ光は、たとえばＣＯ_２レーザによって生成される。

図７および図８を参照して、ステップＳ６０（図１）にて、ガラス基板４の上面ＳＦ１上において刃先（図示せず）が移動させられる。刃先の移動による機械的な加工によって、クラックラインＣＬが形成される。クラックラインＣＬの形成自体は、通常のスクライブ方法によって行われ得る。前述した変質領域ＲＡを形成する工程と、クラックラインＣＬを形成する工程とは、クラックラインＣＬがレーザ光の光軸ＬＡからシフトされて配置されるように行われる。

図９および図１０を参照して、ステップＳ８０（図１）にて、クラックラインＣＬをガラス基板４の変質領域ＲＡを経由して伸展させることによって、ガラス基板４に分断面ＰＳが形成される。すなわち、クラックラインＣＬに沿ってガラス基板４を分断す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８）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がその形成時点（図８）で厚さ方向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。

本発明者の実験によれば、クラックラインＣＬの伸展経路（図１０の破線矢印）が光軸ＬＡへ近づくように誘導される現象（図１０の実線矢印参照）がみられた。この現象は、変質領域ＲＡの形成時にガラス基板４中に生じた内部応力の分布に起因して生ずるものと考えられる。この現象を利用することにより、上面ＳＦ１に対してクラックラインＣＬが伸展する方向（図１０における伸展方向）を微調整することができる。すなわち、上面ＳＦ１に対する分断面ＰＳの角度を制御することができる。

後述する実験結果によれば、クラックラインＣＬの伸展経路の誘導量は、上面ＳＦ１上におけるにおける光軸ＬＡとクラックラインＣＬとの間のオフセット量（図７における光軸ＬＡとクラックラインＣＬとの間の間隔）が最適値である場合に最大化された。すなわち、オフセット量が小さ過ぎても大き過ぎても、変質領域ＲＡによる誘導の効果が小さくなった。オフセット量の最適値は、たとえば数百μｍ程度である。クラックラインＣＬの伸展経路の誘導量は、図１０の実線矢印方向における分断面ＰＳの寸法で表すことができ、たとえば、１０μｍ〜数十μｍ程度である。

また本実施の形態によれば、変質領域ＲＡおよびクラックラインＣＬの両方が上面ＳＦ１上に形成される。これにより、後述する実施の形態２のように変質領域ＲＡが上面ＳＦ１上に形成されクラックラインＣＬが下面ＳＦ２上に形成される場合に比して、工程を容易なものとしやすい。

また本実施の形態によれば、変質領域ＲＡが形成された後にクラックラインＣＬが形成される。これにより、クラックラインＣＬの起点近傍、言い換えれば上面ＳＦ１近傍、においても、クラックラインＣＬの伸展方向に対して変質領域ＲＡによる影響を与えることができる。

なお変形例として、クラックラインＣＬが形成された後に変質領域ＲＡが形成され、続いてクラックラインＣＬが下面ＳＦ２まで伸展させられてもよい。ただし、クラックラインＣＬに対して変質領域ＲＡをより確実かつ十分に作用させるためには、上述したように、クラックラインＣＬの形成前に変質領域ＲＡを形成しておくことが好ましい。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態１においてはクラックラインＣＬが上面ＳＦ１上に形成されるが、本実施の形態においては下面ＳＦ２上に形成される。以下、本実施の形態におけるガラス基板４の分断方法について、具体的に説明する。

まず、実施の形態１と同様、ガラス基板４に変質領域ＲＡ（図２および図３）が形成される。図１１および図１２を参照して、次に、本実施の形態においては、クラックラインＣＬが、刃先をガラス基板４の下面ＳＦ２上において移動させることによって形成される。

図１３および図１４を参照して、クラックラインＣＬをガラス基板４の変質領域ＲＡを経由して伸展させることによって、ガラス基板４に分断面ＰＳが形成される。すなわち、クラックラインＣＬに沿ってガラス基板４を分断す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の下面ＳＦ２上のクラックラインＣＬ（図１２）に向かって上面ＳＦ１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がその形成時点（図１２の時点）で厚さ方向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。

本発明者の実験によれば、クラックラインＣＬの伸展経路（図１４の破線矢印）が光軸ＬＡへ近づこうとする現象（図１４の実線矢印参照）がみられた。この現象は、変質領域ＲＡの形成時にガラス基板４中に生じた内部応力の分布に起因して生ずるものと考えられる。この現象を利用することにより、上面ＳＦ１に対してクラックラインＣＬが伸展する方向（図１４における伸展方向）を微調整することができる。すなわち、上面ＳＦ１に対する分断面ＰＳの角度を制御することができる。

後述する実験結果によれば、クラックラインＣＬの伸展経路の誘導量は、下面ＳＦ２上におけるにおける光軸ＬＡとクラックラインＣＬとの間のオフセット量（図１１における光軸ＬＡとクラックラインＣＬとの間の間隔）が最適値である場合に最大化された。すなわち、オフセット量が小さ過ぎても大き過ぎても、変質領域ＲＡによる誘導の効果が小さくなった。オフセット量の最適値は、たとえば数百μｍ程度である。クラックラインＣＬの伸展経路の誘導量は、図１４の実線矢印方向における分断面ＰＳの寸法で表すことができ、たとえば、１０μｍ〜数十μｍ程度である。

また本実施の形態によれば、変質領域ＲＡが形成された後にクラックラインＣＬが形成される。これにより、クラックラインＣＬの起点近傍、言い換えれば下面ＳＦ２近傍、においても、クラックラインＣＬの伸展方向に対して変質領域ＲＡによる影響を与えることができる。さらに本実施の形態によれば、変質領域ＲＡが形成されていない下面ＳＦ２上における刃先の移動によってクラックラインＣＬが形成される。これにより、レーザ光によるダメージによってクラックラインＣＬの品質が低下することが避けられる。

なお変形例として、クラックラインＣＬが形成された後に変質領域ＲＡが形成され、続いてクラックラインＣＬが上面ＳＦ１まで伸展させられてもよい。ただし、クラックラインＣＬに対して変質領域ＲＡをより確実かつ十分に作用させるためには、上述したように、クラックラインＣＬの形成前に変質領域ＲＡを形成しておくことが好ましい。

＜実施の形態３＞
本実施の形態においては、クラックラインＣＬ（図７および図８）を形成する方法が、実施の形態１におけるものとは異なっている。以下、本実施の形態におけるガラス基板４の分断方法について、具体的に説明する。

まず、実施の形態１と同様に、ステップＳ２０およびＳ４０（図１５）にて、ガラス基板４が準備され、変質領域ＲＡが形成される。なお、ステップＳ４０（図１５）は、後述するステップＳ６０（図１５）の後に行われてもよい。

図１６および図１７を参照して、次に、ステップＳ５０（図１５）にて、矢印（図１６）に示すように、ガラス基板４の上面ＳＦ１（図１７）上において刃先を移動させることによって、上面ＳＦ１上に塑性変形が発生させられる。これにより、溝形状を有するトレンチラインＴＬが形成される。この形成工程は、トレンチラインＴＬの直下においてガラス基板４がトレンチラインＴＬと交差する方向ＲＴ（図１７）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行われる。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は、刃先への過度に大きな荷重が避けられればよい。

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上での削れが生じない。削れを避けるためには、刃先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、ガラス基板４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。

図１８および図１９を参照して、次に、ステップＳ６０（図１５）にて、クラックラインＣＬが形成される。この形成工程は、トレンチラインＴＬからクラックを伸展させることによって行われる。本実施の形態においては、図１６に示すように刃先がガラス基板４の縁を位置ＮＰで切り下ろすことにより生じた微細な破壊を起点として、図１８の矢印に示すようにクラックラインＣＬが形成され始める。

次に、ステップＳ８０（図１５）にて、実施の形態１と同様に分断面ＰＳ（図１０）が形成される。すなわちガラス基板４が分断される。

本実施の形態によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態においては、図１７に示すようにトレンチラインＴＬがクラックレス状態で形成された後に、図１９に示すように、トレンチラインＴＬの直下にクラックラインＣＬが形成される。本発明者の検討によれば、この方法により、クラックラインＣＬに沿った分断面を、実施の形態１のものに比して、より平滑なものとすることができる。

なお、本実施の形態におけるクラックラインＣＬの形成は、トレンチラインＴＬの形成時に生じた内部応力を解放するように生じるものと考えられる。この応力解放のきっかけは、上述したようなガラス基板４の縁の切り下ろし（図１６）に限定されるものではない。以下、この観点での変形例について説明する。

まず、実施の形態１と同様に、ステップＳ２０およびＳ４０（図１５）にて、ガラス基板４が準備され、変質領域ＲＡが形成される。なお、ステップＳ４０（図１５）は、後述するステップＳ６０（図１５）の後に行われてもよい。次に、図２０を参照して、ステップＳ５０（図１５）にて、トレンチラインＴＬが形成される。前述した図１６の工程と異なり、本変形例においては、刃先がガラス基板４の縁を切り下ろさない。

図２１を参照して、ステップＳ６０（図１５）にて、ガラス基板４の上面ＳＦ１（図２１で示された面）上においてトレンチラインＴＬに交差するアシストラインＡＬが形成される。これをきっかけとして、図中矢印に示すように、クラックラインＣＬが形成され始める。

ステップＳ８０（図１５）にて、次に、実施の形態１と同様、分断面ＰＳが形成される。すなわちガラス基板４が分断される。

なお、ガラス基板４上での刃先の上述した移動は、摺動および転動のいずれであってもよい。摺動の場合、ホルダーに固定された刃先（たとえばダイヤモンドポイント）が用いられる。転動の場合、ホルダーの軸周りに回転可能に保持された刃先（いわゆるスクライビングホイール）が用いられる。トレンチラインＴＬと光軸ＬＡとの相対位置を精度よく管理する点では、転動する刃先よりも摺動する刃先の方が優れている。

トレンチラインＴＬおよびクラックラインＣＬの形成後（言い換えればアシストラインＡＬの形成後）に、変質領域ＲＡが形成されてもよい。これにより、レーザ光によるダメージの影響を受けることなくトレンチラインＴＬを形成することができ、さらに、クラックラインＣＬの起点近傍においてもクラックラインＣＬの伸展方向に対して変質領域ＲＡによる影響を与えることができる。

＜実施の形態４＞
実施の形態３（図１６〜図１９）およびその変形例（図２０および図２１）の各々においては、トレンチラインＴＬおよびクラックラインＣＬが上面ＳＦ１上に形成される。これに対して本実施の形態（図２２〜図２５）およびその変形例（図２６および図２７）においては、トレンチラインＴＬおよびクラックラインＣＬが下面ＳＦ２上に形成される。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態３またはその変形例の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

＜実施の形態５＞
図２８および図２９を参照して、本実施の形態においては、変質領域ＲＡを形成する工程は、光軸ＬＡがガラス基板４の上面ＳＦ１上において曲線部を有するように行われる。より具体的には、変質領域ＲＡを形成する工程は、光軸ＬＡがガラス基板４の上面ＳＦ１上において閉曲線をなすように行われる。レーザ光の照射は、典型的には、図３０に示すように、光軸ＬＡを有するスポットＳＰが上面ＳＦ１上を走査方向ＳＣに沿って走査することによって行われる。この場合、最終的に得られる変質領域ＲＡの形成に用いられた光軸ＬＡ（図２８）は、瞬間的な光軸ＬＡ（図３０）の集合（言い換えれば、光軸ＬＡの軌跡）である。

図３１および図３２を参照して、本実施の形態においては、クラックラインＣＬを形成する工程は、クラックラインＣＬがガラス基板４の上面ＳＦ１上において曲線部を有するように行われる。より具体的には、クラックラインＣＬを形成する工程は、クラックラインＣＬがガラス基板４の上面ＳＦ１上において閉曲線をなすように行われる。

本実施の形態においては、変質領域ＲＡを形成する工程およびクラックラインＣＬを形成する工程は、平面視（図３１）において、クラックラインＣＬの閉曲線よりも外側に光軸ＬＡが配置されるように行われる。光軸ＬＡは、図３１に示すように、クラックラインＣＬの閉曲線を拡大した形状を有していてよい。なお、実施の形態１で説明したように、変質領域ＲＡおよびクラックラインＣＬの形成の順番は任意である。

図３３および図３４を参照して、クラックラインＣＬを伸展させることによってガラス基板４に分断面ＰＳが形成される。すなわち、クラックラインＣＬに沿ってガラス基板４を分断するブレイク工程が行なわれる。形成される分断面ＰＳは、図３４に示すように、変質領域ＲＡの作用によって、下面ＳＦ２から上面ＳＦ１へ向かってテーパー形状を有している。

なお、上記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、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、分断面ＰＳ（図３４）の形成後、外側部分４ｏと内側部分４ｉとを互いに分離する際に、テーパー形状（図３４）が抜き勾配として作用する。これにより外側部分４ｏから内側部分４ｉを容易に取り出すことができる。

また、後述する変形例に比して、内側部分４ｉ中に占める変質領域ＲＡの割合を抑えることができる。このことは、内側部分４ｉに対してのレーザ光によるダメージの影響を抑制したい場合に有用である。

次に変形例について、以下に説明する。

図３５および図３６を参照して、本変形例においては、変質領域ＲＡを形成する工程およびクラックラインＣＬを形成する工程は、平面視（図３５）において、クラックラインＣＬの閉曲線よりも内側に光軸ＬＡが配置されるように行われる。光軸ＬＡは、図３５に示すように、クラックラインＣＬの閉曲線を縮小した形状を有していてよい。

図３７および図３８を参照して、クラックラインＣＬを伸展させることによってガラス基板４に分断面ＰＳが形成される。すなわち、クラックラインＣＬに沿ってガラス基板４を分断するブレイク工程が行なわれる。形成される分断面ＰＳは、図３８に示すように、変質領域ＲＡの作用によって、上面ＳＦ１から下面ＳＦ２へ向かってテーパー形状を有している。

本変形例によっても、テーパー形状が抜き勾配として作用することにより、外側部分４ｏから内側部分４ｉを容易に取り出すことができる。さらに、前述した本実施の形態に比して、外側部分４ｏ中に占める変質領域ＲＡの割合を抑えることができる。このことは、外側部分４ｏに対してのレーザ光によるダメージの影響抑制したい場合に有用である。

本実施の形態およびその変形例におけるクラックラインＣＬの形成方法は任意であるが、実施の形態３で説明したように、トレンチラインＴＬが形成された後にそれを用いてクラックラインＣＬが形成されてもよい。その方法の一例について、以下に説明する。

図３９および図４０を参照して、図中矢印で示すように、上面ＳＦ１上において刃先（図示せず）を移動させることによって、トレンチラインＴＬが、位置ＮＱを始点および終点として形成される。刃先が位置ＮＱに戻ってくると、既に形成されていたトレンチラインＴＬに対して刃先によって力が加わる。

図４１および図４２を参照して、上述した力の印加をきっかけとして、トレンチラインＴＬの形成時に発生した内部応力が開放される。これにより、図中矢印で示すように、トレンチラインＴＬの形成方向とは反対方向に、クラックラインＣＬが形成される。

なお本実施の形態においては実施の形態１と同様にクラックラインＣＬが上面ＳＦ１上に形成されるが、クラックラインＣＬは実施の形態２と同様に下面ＳＦ２上に形成されてもよい。

図４３を参照して、第１の実験として、実施の形態１で説明した方法により分断面ＰＳが形成された。上面ＳＦ１上における光軸ＬＡとクラックラインＣＬとの間の間隔ＤＳは、０ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．７ｍｍとされた。得られた分断面ＰＳの表面プロファイルを測定することにより、クラックラインＣＬの伸展経路の誘導量ＤＩが調べられた。

図４４を参照して、第２の実験として、実施の形態２で説明した方法により分断面ＰＳが形成された。下面ＳＦ２上における光軸ＬＡとクラックラインＣＬとの間の間隔ＤＳは、０ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．７ｍｍとされた。得られた分断面ＰＳの表面プロファイルを測定することにより、クラックラインＣＬの伸展経路の誘導量ＤＩが調べられた。

なお第１および第２の実験の両方において、ガラス基板４としては、厚さ０．３ｍｍの無アルカリガラスが用いられた。変質領域ＲＡを形成するためのレーザとしては、出力７１Ｗ、パルス周波数５ｋＨｚのＣＯ２レーザが用いられた。レーザ光のスポットは直径４ｍｍの円形形状とされた。ガラス基板４上におけるスポットの走査速度は６０ｍｍ／秒とされた。

図４５を参照して、第１および第２の実験のそれぞれの結果をグラフＥ１およびＥ２に示す。間隔ＤＳがゼロの場合に比して、間隔ＤＳがゼロよりも大きい場合の方が、誘導量ＤＩが大きくなった。誘導量ＤＩの最大値は間隔ＤＳ＝０．５ｍｍにおいて得られた。

なお走査速度をより遅くした場合、ガラス基板４が割れることがあった。この理由は、レーザ光の照射によってガラス基板４に入射される単位面積当たりの総エネルギーが過剰になったためと推測される。また走査速度をより速くした場合、得られる誘導量ＤＩの最大値がより小さくなった。この理由は、レーザ光の照射によって発生するガラス基板４中での内部応力変化が小さくなったためと推測される。

なお上記各実施の形態においては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。

ＡＬ アシストライン
ＣＬ クラックライン
ＬＡ 光軸
ＰＳ 分断面
ＲＡ 変質領域
ＳＣ 走査方向
ＳＦ１ 上面（第１の面）
ＳＦ２ 下面（第２の面）
ＳＰ スポット
ＴＬ トレンチライン
４ ガラス基板（脆性基板）
４ｉ 内側部分
４ｏ 外側部分

Claims (6)

1. 第１の面および前記第１の面と反対の第２の面を有する脆性基板を準備する工程と、
   光軸を有するレーザ光を前記脆性基板の前記第１の面上に照射することによって前記脆性基板を局所的に変質させることで変質領域を形成する工程と、
   前記脆性基板の前記第１の面および前記第２の面のいずれかの上において刃先を移動させることによってクラックラインを形成する工程と、
   前記クラックラインを前記脆性基板の前記変質領域を経由して伸展させることによって、前記脆性基板に分断面を形成する工程と、
   を備え、
   前記変質領域を形成する工程および前記クラックラインを形成する工程は、前記クラックラインが前記レーザ光の光軸からシフトされて配置されるように行われる、
   脆性基板の分断方法。
2. 前記クラックラインを形成する工程は、刃先を前記脆性基板の前記第１の面上において移動させることによって行われる、請求項１に記載の脆性基板の分断方法。
3. 前記クラックラインを形成する工程は、刃先を前記脆性基板の前記第２の面上において移動させることによって行われる、請求項１に記載の脆性基板の分断方法。
4. 前記クラックラインを形成する工程の前に、前記脆性基板上において刃先を移動させることによって塑性変形を発生させることで、溝形状を有するトレンチラインを形成する工程を備え、前記トレンチラインを形成する工程は、前記トレンチラインの直下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行われ、
   前記クラックラインを形成する工程は、前記トレンチラインからクラックを伸展させることによって行われる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の脆性基板の分断方法。
5. 前記クラックラインを形成する工程は、前記クラックラインが前記脆性基板上において曲線部を有するように行われる、請求項１から４のいずれか１項に記載の脆性基板の分断方法。
6. 前記クラックラインを形成する工程は、前記クラックラインが前記脆性基板上において閉曲線をなすように行われる、請求項１から５のいずれか１項に記載の脆性基板の分断方法。

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