JPWO2004062868A1 - 脆性材料基板のスクライブ装置及びスクライブ方法並びに自動分断ライン - Google Patents
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Abstract
ガラス基板５０の表面におけるスクライブラインが形成される領域に沿って、ガラス基板５０の軟化点よりも低い温度でレーザスポットを連続して照射して加熱し、その近傍の領域を冷却する。これによりスクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する。検出ユニット４０は光ファイバ４１を介して光を冷却スポット近傍で形成された直後のブラインドクラックに向けて照射する。ブラインドクラックが形成されていれば、乱反射により一部の光が光ファイバ４１に得られる。従ってこの反射光のレベルを検出することによってブラインドクラックが正常に検出されているかどうかを確認する。
Description
本発明は、フラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤという）に使用されるガラス基板、半導体ウェハ等の脆性材料にスクライブラインを形成する際に使用されるスクライブ装置とスクライブ方法、及びこれを用いた自動分断ラインに関するものである。
一対のガラス基板を貼り合わせたＦＰＤは、夫々が大寸法のマザーガラス同士を相互に貼り合わせた後に、所定の大きさになるように分断されて製造される。貼り合わされたマザーガラスを分断する際には、まずスクライブ装置を備えたスクライブ工程において、夫々のマザーガラスにあらかじめカッターによってスクライブラインが形成され、次に、そのスクライブラインが形成されたマザーガラスをブレイク工程へ搬送して、スクライブライン直下の垂直クラックをマザーガラスの厚み方向へ浸透させる（ブレイクさせる）。すなわち、ガラス基板の分断工程は、スクライブ工程とそのスクライブ工程の後に設けられるブレイク工程で構成される。
近年、スクライブ工程において、日本特許第３０２７７６８号にも示されているように、スクライブラインを形成するためにレーザビームを使用する方法が実用化されている。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方法では、第１図に示すように、ガラス基板１１１に対してレーザ発振装置１１２からレーザビームが照射される。レーザ発振装置１１２か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楕円形状のレーザスポットＬＳをガラス基板１１１上に形成する。ガラス基板１１１とレーザ発振装置１１２から照射されるレーザビームは、レーザスポットの長手方向に沿って相対的に移動させられる。
また、ガラス基板１１１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、冷却ノズル１１３から冷却水等の冷却媒体が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１１１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た後に、冷却媒体が吹き付けされることにより引っ張り応力が生じる。このように圧縮応力が生じた領域に近接した領域に引っ張り応力が生じるために、両領域間に夫々の応力に応じた応力勾配が発生し、ガラス基板１１１には、ガラス基板１１１の端部に形成されたブラインドクラック（垂直クラック）を生成させるため、切り目（トリガー）からスクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラック（垂直クラック）が形成されていく。
このようにしてレーザビームでガラス基板１１１の表面に形成される垂直クラックは微小なため、通常、肉眼では目視することができないので、ブラインドクラックＢＣといわれている。
スクライブラインとしてのブラインドクラック（垂直クラック）ＢＣをガラス基板１１１に形成すると、ガラス基板１１１を次のブレイク工程に搬送させて、ブラインドクラックＢＣの幅方向に曲げモーメントが作用するようにガラス基板に力を加え、垂直クラックをガラス基板の厚み方向に浸透させることにより、ガラス基板１１１はスクライブラインであるブラインドクラックＢＣに沿って分断される。
このようなスクライブ装置では、レーザビームによる単位面積当りの照射エネルギーによる加熱、冷却媒体による冷却、レーザビームとガラス基板との相対的な移動速度等の条件設定が適切でない場合には、ブラインドクラックＢＣが正常に形成されない場合がある。ガラス基板にブラインドクラックＢＣが正常に形成されずにガラス基板が次のブレイク工程に供給されると、ガラス基板はブラインドクラックＢＣに沿って分断されず、ガラス基板が破損してしまう。このように、ブレイク工程においてガラス基板が破損すると、ＦＰＤの部品として使用することができず、経済性が損なわれると共に、ＦＰＤの生産効率も低下することになる。又ガラス基板の破損によって、ガラス基板を分断するための装置自体が破損する恐れもある。
このために、スクライブ装置において、ガラス基板にブラインドクラックＢＣが確実に形成されていることを確認することが望ましい。しかしながら、ガラス基板内に形成されるブラインドクラックＢＣは微小であって、通常、目視すること及びＣＣＤカメラにより直接的に観察することができない。そのためスクライブ装置において、ブラインドクラック（垂直クラック）ＢＣが正常に形成されていることを確認することは容易でないという問題があった。
又レーザから照射されるレーザビームの影響を目に受ける危険性があるので、スクライブ途中のレーザビームの照射中に目視でブラインドクラックの形成を確認するには安全面上の問題もあった。
本発明はこのような問題を解決するものであり、ガラス基板等の脆性材料基板の表面に形成されるブラインドクラックの形成状況を確実に確認して、脆性材料基板のブレイク工程において脆性材料基板を確実に分断することができる脆性材料基板のスクライブ装置とスクライブ方法、及びこれを用いた自動分断ラインを提供することを目的とする。
近年、スクライブ工程において、日本特許第３０２７７６８号にも示されているように、スクライブラインを形成するためにレーザビームを使用する方法が実用化されている。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方法では、第１図に示すように、ガラス基板１１１に対してレーザ発振装置１１２からレーザビームが照射される。レーザ発振装置１１２か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楕円形状のレーザスポットＬＳをガラス基板１１１上に形成する。ガラス基板１１１とレーザ発振装置１１２から照射されるレーザビームは、レーザスポットの長手方向に沿って相対的に移動させられる。
また、ガラス基板１１１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、冷却ノズル１１３から冷却水等の冷却媒体が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１１１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た後に、冷却媒体が吹き付けされることにより引っ張り応力が生じる。このように圧縮応力が生じた領域に近接した領域に引っ張り応力が生じるために、両領域間に夫々の応力に応じた応力勾配が発生し、ガラス基板１１１には、ガラス基板１１１の端部に形成されたブラインドクラック（垂直クラック）を生成させるため、切り目（トリガー）からスクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラック（垂直クラック）が形成されていく。
このようにしてレーザビームでガラス基板１１１の表面に形成される垂直クラックは微小なため、通常、肉眼では目視することができないので、ブラインドクラックＢＣといわれている。
スクライブラインとしてのブラインドクラック（垂直クラック）ＢＣをガラス基板１１１に形成すると、ガラス基板１１１を次のブレイク工程に搬送させて、ブラインドクラックＢＣの幅方向に曲げモーメントが作用するようにガラス基板に力を加え、垂直クラックをガラス基板の厚み方向に浸透させることにより、ガラス基板１１１はスクライブラインであるブラインドクラックＢＣに沿って分断される。
このようなスクライブ装置では、レーザビームによる単位面積当りの照射エネルギーによる加熱、冷却媒体による冷却、レーザビームとガラス基板との相対的な移動速度等の条件設定が適切でない場合には、ブラインドクラックＢＣが正常に形成されない場合がある。ガラス基板にブラインドクラックＢＣが正常に形成されずにガラス基板が次のブレイク工程に供給されると、ガラス基板はブラインドクラックＢＣに沿って分断されず、ガラス基板が破損してしまう。このように、ブレイク工程においてガラス基板が破損すると、ＦＰＤの部品として使用することができず、経済性が損なわれると共に、ＦＰＤの生産効率も低下することになる。又ガラス基板の破損によって、ガラス基板を分断するための装置自体が破損する恐れもある。
このために、スクライブ装置において、ガラス基板にブラインドクラックＢＣが確実に形成されていることを確認することが望ましい。しかしながら、ガラス基板内に形成されるブラインドクラックＢＣは微小であって、通常、目視すること及びＣＣＤカメラにより直接的に観察することができない。そのためスクライブ装置において、ブラインドクラック（垂直クラック）ＢＣが正常に形成されていることを確認することは容易でないという問題があった。
又レーザから照射されるレーザビームの影響を目に受ける危険性があるので、スクライブ途中のレーザビームの照射中に目視でブラインドクラックの形成を確認するには安全面上の問題もあった。
本発明はこのような問題を解決するものであり、ガラス基板等の脆性材料基板の表面に形成されるブラインドクラックの形成状況を確実に確認して、脆性材料基板のブレイク工程において脆性材料基板を確実に分断することができる脆性材料基板のスクライブ装置とスクライブ方法、及びこれを用いた自動分断ラインを提供することを目的とする。
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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域との間で光が伝播されるように配置された導光路と、前記導光路を介して光を出射する投光部と、前記投光部から前記導光路を介して出射されブラインドクラックによって反射された光を前記導光路を介して受光する受光部と、前記受光部より得られた受光レベルを判別する判別部と、を具備することを特徴とするものである。
又このような少なくとも１台の脆性材料基板のスクライブ装置と、少なくとも１台のブレイク装置を備えて脆性材料基板の自動分断ラインを構成する。
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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域との間で光が伝播されるように配置された第１，第２の導光路と、前記第１の導光路を介して光を出射する投光部と、前記投光部から前記導光路を介して出射されブラインドクラックを透過した光を前記第２の導光路を介して受光する受光部と、前記受光部より得られた受光レベルを判別する判別部と、を具備することを特徴とするものである。
又このような少なくとも１台の脆性材料基板のスクライブ装置と、少なくとも１台のブレイク装置を備えて脆性材料基板の自動分断ラインを構成する。
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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域に向けて導光路を介して光を出射し、ブラインドクラックから得られる反射光を前記導光路を介して受光し、その受光レベルに基づいてブラインドクラックの形成状態を確認しつつスクライブすることを特徴とするものである。
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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域に向けて第１の導光路を介して光を出射し、ブラインドクラックを透過した光を第２の導光路を介して受光し、その受光レベルに基づいてブラインドクラックの形成状態を確認しつつスクライブすることを特徴とするものである。
又このような少なくとも１台の脆性材料基板のスクライブ装置と、少なくとも１台のブレイク装置を備えて脆性材料基板の自動分断ラインを構成する。
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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域との間で光が伝播されるように配置された第１，第２の導光路と、前記第１の導光路を介して光を出射する投光部と、前記投光部から前記導光路を介して出射されブラインドクラックを透過した光を前記第２の導光路を介して受光する受光部と、前記受光部より得られた受光レベルを判別する判別部と、を具備することを特徴とするものである。
又このような少なくとも１台の脆性材料基板のスクライブ装置と、少なくとも１台のブレイク装置を備えて脆性材料基板の自動分断ラインを構成する。
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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域に向けて導光路を介して光を出射し、ブラインドクラックから得られる反射光を前記導光路を介して受光し、その受光レベルに基づいてブラインドクラックの形成状態を確認しつつスクライブすることを特徴とするものである。
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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域に向けて第１の導光路を介して光を出射し、ブラインドクラックを透過した光を第２の導光路を介して受光し、その受光レベルに基づいてブラインドクラックの形成状態を確認しつつスクライブすることを特徴とするものである。
第１図はレーザビームによるスクライブラインの形成方法を説明するための模式図である。
第２図は本発明の実施の形態による脆性材料基板のスクライブ装置の概略構成図である。
第３図は本実施の形態によるスクライブ装置によるスクライブライン形成中のガラス基板上のレーザビーム照射位置を模式的に示す斜視図である。
第４図はガラス基板上の物理的変化状態を模式的に示す平面図である。
第５図は本実施の形態の光ファイバセンサからガラス基板に投光された光の反射状態を示す側面図である。
第６図は本実施の形態によるスクライブ装置の検出ユニットのガラス基板の位置に対する受光光量の変化を示すグラフである。
第７図はスクライブライン形成加工中に発生する制御不能なクラックの例を示す図である。
第８図は本発明の第２の実施の形態によるスクライブ装置の検出ユニットの検出状態を示す概略図である。
第９図は本発明の第３の実施の形態によるスクライブ装置の概略構成図である。
第１０図は本発明の実施の形態によるスクライブ装置の検出ユニットの他の例の構成を示す図である。
第１１図はスクライブ装置に続けてブレイク装置を組み込んだガラス基板の分断ラインの一例を示すガラス基板自動分断ラインの概略図である。
第２図は本発明の実施の形態による脆性材料基板のスクライブ装置の概略構成図である。
第３図は本実施の形態によるスクライブ装置によるスクライブライン形成中のガラス基板上のレーザビーム照射位置を模式的に示す斜視図である。
第４図はガラス基板上の物理的変化状態を模式的に示す平面図である。
第５図は本実施の形態の光ファイバセンサからガラス基板に投光された光の反射状態を示す側面図である。
第６図は本実施の形態によるスクライブ装置の検出ユニットのガラス基板の位置に対する受光光量の変化を示すグラフである。
第７図はスクライブライン形成加工中に発生する制御不能なクラックの例を示す図である。
第８図は本発明の第２の実施の形態によるスクライブ装置の検出ユニットの検出状態を示す概略図である。
第９図は本発明の第３の実施の形態によるスクライブ装置の概略構成図である。
第１０図は本発明の実施の形態によるスクライブ装置の検出ユニットの他の例の構成を示す図である。
第１１図はスクライブ装置に続けてブレイク装置を組み込んだガラス基板の分断ラインの一例を示すガラス基板自動分断ラインの概略図である。
以下、本発明の実施の形態による脆性材料基板のスクライブ装置を図面に基づいて説明する。このスクライブ装置は、例えばＦＰＤに使用されるガラス基板を分断するためのスクライブ工程の一つとして使用される。第２図は本発明の実施の形態を示す概略構成図である。このスクライブ装置は、水平な架台１１上に所定の水平方向（Ｙ方向）に沿って往復運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はモータ（図示せず）によって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が螺合する状態で取付けられている。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。又、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が螺合する状態で取付けられている。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、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上に回転テーブル２６が水平な状態で設けられている。回転テーブル２６上にはスクライブ加工の対象であるガラス基板５０が載置される。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おり、基準位置に対して任意の回転角度になるように、回転テーブル２６を回転させることができる。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。支持台３１は垂直状態で配置された光学ホルダ３３の下端部に水平な状態で支持されている。光学ホルダ３３の上端部は、架台１１上に設けられた取付台３２の下面に取付けられている。取付台３２上にはレーザビームを発振するレーザ発振器３４が設けられており、レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが光学ホルダ３３内に保持された光学系に照射される。
光学ホルダ３３内に照射されるレーザビームは、光学ホルダ３３の下端面から回転テーブル２６上に載置されたガラス基板５０に照射される。このとき光学ホルダ３３内に保持された光学系によって、所定方向に沿って長く延びる楕円形状のレーザスポットとしてガラス基板５０に照射される。
支持台３１の下方には、ガラス基板５０の表面に切れ目（トリガー）を形成するカッターホイールチップ３５が設けられている。このカッターホイールチップ３５は、ガラス基板５０の端部に照射されるレーザビームの長手方向に沿ってブラインドクラック（垂直クラック）の形成のきっかけとなる切れ目（トリガー）を形成するために用いられ、チップホルダ３６によって昇降可能に保持されている。
又支持台３１には、光学ホルダ３３に近接して、取付位置可変に冷却ノズル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、Ｎ２ガス、ＣＯ２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、光学ホルダ３３からガラス基板５０に照射される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。
又スクライブ装置には、ガラス基板５０にあらかじめパターニングされたアライメントマークを撮像する一対のＣＣＤカメラ３８及び３９が設けられており、各ＣＣＤカメラ３８及び３９にて撮像された画像を表示するモニタ２８及び２９が取付台３２上に夫々設けられている。
支持台３１には冷却ノズル３７に近接して検出ユニット４０が設けられる。検出ユニット４０は冷却ノズル３７からガラス基板に吹き付けられる冷却媒体の近接した領域においてブラインドクラック（垂直クラック）が正常に形成されているか否かを検出するものである。例えば検出ユニット４０には、光電センサが使用され、光電センサは光ファイバ４１及び投受光部４２、判別部４３を含んで構成される。
このようなスクライブ装置によってガラス基板５０をスクライブする場合には、まず所定の大きさに分断されるガラス基板５０をスクライブ装置の回転テーブル２６上に載置し、吸引手段によって固定する。そしてＣＣＤカメラ３８及び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を撮像する。撮像されたアライメントマークは、モニタ２８及び２９によって表示され、テーブル位置決め用の画像処理装置（図示せず）でアライメントマークの位置情報が処理される。その後、支持台３１に対して、ガラス基板５０を載置した回転テーブル２６を所定の位置に位置決めし、ガラス基板５０にレーザビームによりスクライブを実施する。ガラス基板５０をスクライブする際には、光学ホルダ３３からガラス基板５０の表面に照射する楕円形状のレーザスポットの長手方向が、ガラス基板５０に形成されるスクライブラインに沿ったＸ方向となる。回転テーブル２６の位置決めは、スライドテーブル１２上の台座１９のスライド、及び回転機構２５による回転テーブル２６の回転によって行われる。
第３図はスクライブ装置によってスクライブされるガラス基板５０上のレーザビーム照射状態を示す模式的斜視図で、第４図はそのガラス基板５０上の物理変化状態を模式的に示す平面図である。
回転テーブル２６が支持台３１に対して位置決めされると、回転テーブル２６がＸ軸方向に沿ってスライドされて、ガラス基板５０の端部が、カッターホイールチップ３５に対向される。そしてカッターホイールチップ３５が下降して、ガラス基板５０の端部に切れ目（トリガー）ＴＲを形成する。
その後、回転テーブル２６をスクライブ予定ラインに沿ってＸ方向にスライドしつつ、レーザ発振器３４からレーザビームを照射する。そして同時に冷却ノズル３７から冷却媒体、例えば冷却水を圧縮エアーと共に噴射する。
レーザ発振器３４から発振されたレーザビームは、ガラス基板５０の表面に、楕円形状のレーザスポットＬＳを形成する。レーザスポットＬＳは、例えば長径ｂが３０．０ｍｍ、短径ａが１．０ｍｍの楕円形状になっており、長軸が形成すべきスクライブライン方向に一致するように照射される。この場合、レーザスポットＬＳによる加熱温度は、ガラス基板５０が溶融される温度より低い、即ちガラス基板の軟化点よりも低い温度とされる。これにより、レーザスポットＬＳが照射されたガラス基板５０の表面は、溶融されることなく加熱される。
冷却ノズル３７からは、レーザスポットＬＳが照射される領域に対して、レーザスポットＬＳの長軸方向に例えば２．５ｍｍの間隔をあけたスクライブ予定ライン上である冷却ポイントＣＰに、冷却水が吹き付けられる。これにより、ガラス基板５０の表面の冷却ポイントＣＰが冷却される。その結果、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間の領域に温度勾配が生じる。
レーザスポットＬＳによって加熱されたガラス基板５０の表面の領域には、圧縮応力が発生し、又冷却水が吹き付けられた冷却ポイントＣＰには、引っ張り応力が発生する。このようにレーザスポットＬＳによる加熱領域に圧縮応力が発生し、冷却水による冷却ポイントＣＰに引っ張り応力が発生すると、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間の熱拡散領域ＨＤに発生している圧縮応力により、冷却ポイントＣＰに対してレーザスポットＬＳとは反対側の領域に大きな引っ張り応力が生じる。そしてこの引っ張り応力を利用して、回転テーブル２６がスクライブ予定ラインに沿ってＸ方向にスライドするに伴い、ガラス基板５０端部にカッターホイールチップ３５により形成された切れ目（トリガー）ＴＲからブラインドクラックＢＣが、スクライブ予定ラインに沿って形成される。ブラインドクラックが生じた直後には目視が可能であるが、数秒後には観察不能となる。
ブラインドクラックＢＣの深さ（深度）δは、レーザスポットＬＳの大きさ、熱拡散領域ＨＤの大きさ、レーザスポットＬＳ及び冷却ポイントＣＰとガラス基板５０との移動速度Ｖに依存しており、次の（１）式で表される。但し、ａはレーザスポットＬＳの短径、ｂはレーザスポットＬＳの長径、Ｌは熱拡散領域ＨＤのスクライブラインに沿った長さ（レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間隔）であり、ｋはスクライブの対象である材料（ガラス基板）の熱物性、加熱ビーム照射密度等に依存した係数である。
Ｖ＝ｋ・ａ（ｂ＋Ｌ）／δ ・・・（１）
前述したように、一例としてレーザスポットＬＳの短径ａが１．０ｍｍ、レーザスポットＬＳの長径ｂが３０．０ｍｍ、熱拡散領域ＨＤのスクライブラインに沿った長さＬが２．５ｍｍであって、ガラス基板５０の移動速度が３００ｍｍ／ｓｅｃ、レーザビームのパワーが８０Ｗの場合には、ブラインドクラックＢＣの深度は１２０μｍになる。これらの数値は、各種加工条件により最適な数値の組み合わせとなるように選択されてスクライブ加工に用いられる。
さて第３図に示すように、レーザスポットＬＳの直後に冷却ポイントＣＰがあり、その直後に前述したように垂直クラックが生じる。この垂直クラックはすぐにブラインドクラックＢＣとなるために、検出可能な冷却ポイントＣＰの直後の検出ポイントＤＰに向けて光電センサの投受光部４２より投光する。そして投光された光は第３図、第５図に示すように、ガラス基板５０の下面で一旦反射し、その反射光がブラインドクラックに照射され、ブラインドクラックで光が乱反射され、乱反射した反射光の一部が光電センサの投受光部４２に得られる。光電センサの判別部のフォトダイオードがこの反射光の光量レベルを電気信号に変換し増幅する。そして所定の閾値で弁別することによってスクライブライン（ブラインドクラックＢＣのライン）の状態を検出する。また、光電センサの投受光部４２より検出ポイントＤＰに向けての投光、ブラインドクラックで乱反射した反射光の受光に導光路が用いられる。導光路には光ファイバや光導波路フィルムが用いられるが、本願では導光路の一例として光ファイバを用いて説明する。
第６図（ａ）はガラス基板５０のＸ方向に沿ったスクライブライン上の位置Ｐに対する光ファイバ４１に得られるセンサ帰還光量Ｉの変化を示す図である。正常なスクライブが形成された場合は、ガラス基板５０のスクライブを開始したスクライブ開始点付近Ｐ１及びスクライブ終了点付近Ｐ２のガラス基板端部では、センサ光量が図６のＩ１，Ｉ２のように増大するが、その間ではセンサ光量Ｉ３はほぼ一定であり、スクライブが正常に形成されていることが確認される。又第７図（ａ）に示すように、スクライブ予定ラインに沿ってガラス基板の側縁部においてレーザスポットＬＳの端部によって急激に加熱されると、ガラス基板にはレーザスポットＬＳの前方に制御不能なクラックが形成されることがある。このような制御不能なクラックは先走りクラックＣＲ１といい、この先走りクラックＣＲ１が生じた場合には、第６図（ｂ）に示すように、その先走り部分で光量レベルＩ４が高くなる。又第６図（ｃ）に示すように、スクライブラインが形成できなかった場合には反射光が得られないため、センサで検出する光量レベルが零レベルとなる。従ってガラス基板に形成されたブラインドクラックの不良状態を検出することができる。
又第７図（ｂ）に示すように、スクライブの予定ラインに沿ってブラインドクラックＢＣを形成し、スクライブ加工終点付近のレーザスポットＬＳによって加熱が終了するガラス基板の側縁部においても、レーザスポットＬＳの端部によって急激に加熱されると、ガラス基板５０にはその側縁からレーザスポットＬＳの移動方向とは反対方向に向かって制御不能なクラックＣＲ２が形成されることがある。このようなクラックＣＲ２も制御不能であり、このクラックＣＲ２が生じても反射光のレベルが高くなる。従って正常な反射光レベルの上下に所定の閾値レベルＶｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を設定しておく。反射光のレベルがガラス基板５０の端部以外でこの閾値Ｖｒｅｆ１を超え、又は反射光のレベルがこの閾値Ｖｒｅｆ２以下となる場合は、光電センサの判別部４３は不良状態と識別する。検出ユニット４０の一例である光電センサの判別部４３からＯＫ信号が出力された場合には、ガラス基板５０に対するスクライブライン（ブラインドクラックＢＣのライン）の形成作業が継続して行われる。これに対して検出ユニット４０の判別部４３からＮＧ信号が出力された場合には、ガラス基板５０に対するスクライブライン（ブラインドクラックＢＣのライン）の形成作業を中断すると共に、後工程にガラス基板５０を送ることを中断するように、作業者に異常発生を知らせる警報を発する。
このように、スクライブ加工中において、ガラス基板５０にブラインドクラックＢＣが良好に形成されない場合には、スクライブ加工が中断されると共に、警報が発せられる。従ってオペレータは、スクライブの形成加工中のガラス基板５０にブラインドクラックＢＣが正常に形成されていないことを認識することができる。これによりオペレータは、スクライブ装置の回転テーブル２６上のガラス基板５０を不良品として取り除く。従ってブラインドクラックＢＣが正常に形成されていない不良品であるガラス基板５０は、次のブレイク工程に供給される恐れがない。
尚第５図ではブラインドクラックＢＣの左方から光ファイバ４１、投受光部４２を設けて検出するようにしているが、ブラインドクラックの右方から光ファイバ４１と投受光部を用いて光を投光してもよく、ブラインドクラックの形成予定ラインによって使い分けるものとする。又ガラス基板５０の下面に一旦光を反射させてブラインドクラックに入射させずに直接光をブラインドクラックの形成されている位置に入射するようにしてもよい。
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では１本の光ファイバ４１を用いて投受光用としているが、投光用の光ファイバと受光用の光ファイバを分離し、及び投光部と受光部とを分離するようにしてもよい。第８図はこの透過型の検出ユニットの概略構成を示す図である。光ファイバ７１を投光用の第１の光ファイバとする。光ファイバ７１の位置は第５図の光ファイバ４１と同様とし、その先端には投光部７２を設ける。又ブラインドクラックの位置を透過した光を受光するための受光部７３、受光用の第２の光ファイバ７４を設ける。その他の構成は前述した実施の形態と同様である。このように投光部と受光部とを分離すれば、投光した光のうちブラインドクラックが形成される位置を透過した光の光量を直接検出して、ブラインドクラックが正常に形成されているかどうかを検出できる。この場合にはブラインドクラックが形成されていなければ透過量が多くなり、ブラインドクラックが形成されている部分では透過量が減少する。又先走り現象等の発生によりガラス基板５０の端部に第７図（ａ），（ｂ）に示すようなスクライブライン形成における異常が発生した場合には、制御不能な異常なクラックの発生箇所での光乱反射のレベルが高く、透過光として得られる受光レベルが大幅に低くなる。従って正常な透過光レベルの上下に閾値を設定しておくことによって、ブラインドクラック（垂直クラック）が形成されたときの正常な状態と上記の異常状態とを区別して認識することができる。
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。第９図に示すように、レーザ発振器と冷却ノズルと共に、検出ユニットを設けた支持台３１をテーブルの下方に配置し、下方からブラインドクラックを形成するようにしてもよい。この場合であっても検出ユニットが小型であるため容易に下側に配置することができ、ガラス基板５０の下側から第１の実施の形態を実施することで、ガラス基板５０の下側からブラインドクラックＢＣが正確に形成されているかどうかを検出することができる。又第２の実施の形態に示すように検出ユニットの投光部と受光部を分離してもよい。
次に検出ユニット４０の別の例について説明する。検出ユニット４０は第１０図に示すように、光源としてレーザダイオード６１を使用したものであってもよい。その出射光軸にレンズ６２、偏光フィルタ６３を介して偏光ビームスプリッタ６４が配置される。偏光フィルタ６３は特定の偏光方向の光のみを照射光とするためのものであり、偏光ビームスプリッタ６４は偏光フィルタ６３で選択された偏光方向のレーザ光をそのまま透過させ、これと垂直方向のレーザ光を反射させるものである。偏光ビームスプリッタ６４の出射端側には前述した光ファイバ４１が設けられている。又光ファイバ４１から得られる反射光は偏光方向がランダムであるため、その反射光の一部は偏光ビームスプリッタ６４で分離される。偏光ビームスプリッタ６４で分離された光はミラー６５、レンズ６６を介して受光素子であるフォトダイオード６７に入射されるように構成されている。又フォトダイオード６７に得られる信号はアンプ６８により増幅され、判別部（ＤＥＴ）６９に与えられる。判別部６９はウィンドウコンパレータを含んで構成され、ウィンドウコンパレータに設定される閾値Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の中間のレベルかどうかによって、ブラインドクラックの形成状況の良否を判別するものである。ここでレーザダイオード６１、レンズ６２、偏光フィルタ６３、偏光ビームスプリッタ６４はセンサ用の光ファイバに光を入射する投光部を構成しており、偏光ビームスプリッタ６４、ミラー６５、レンズ６６、フォトダイオード６７は反射された光を光ファイバを介して受光する受光部を構成している。
第１１図は、スクライブ装置に続けて、ブレイク装置を組み込んだガラス基板５０の分断自動化ラインの一例を示した単板のガラス基板の自動分断ライン１００の概略模式図である。
このガラス基板自動分断ライン１００は、ガラス基板５０を収納したカセットを装着したカセットローダー１０１と、カセットローダー１０１から引き出されたガラス基板５０を載置した後、載置されたガラス基板５０を位置決めするコンベア１０２と、ガラス基板５０をスクライブする本発明のスクライブ装置１０３と、スクライブラインが形成されたガラス基板５０を載置した後、位置決めするコンベア１０４と、２分化したテーブルにより構成され、そのうちの少なくとも１つのテーブルを下方に回転移動させることによりガラス基板５０を撓ませてガラス基板５０をスクライブラインに沿って分断するブレイク装置１０５と、分断されたガラス基板（以下、複数枚に分断された各ガラス基板を、ガラス基板５０Ｂという）をガラス基板自動分断ライン１００外に搬出する搬出コンベア１０６とを備えている。又ガラス基板自動分断ライン１００の各所には、各状態のガラス基板５０を供給し搬送するための給材ロボットＲ１、搬送ロボットＲ２〜Ｒ５が設けられている。
次いでこのガラス基板自動分断ライン１００の動作について説明する。カセットローダー１０１のカセット内に収納されたガラス基板５０が、給材ロボットＲ１により取り出され、取り出されたガラス基板５０がコンベア１０２上に位置決めされる、その後、ガラス基板５０は、搬送ロボットＲ２によって保持され、スクライブ装置１０３内に搬送される。
搬送されたガラス基板５０は、スクライブ装置１０３内のテーブル上に載置される。スクライブ装置１０３では、上述したように、ガラス基板５０に対してあらかじめ設計されたラインに沿ったブラインドクラックＢＣが形成される。このスクライブ装置１０３において、ガラス基板５０の表面に、所定のブラインドクラックＢＣが良好に形成されなかった場合には、検出ユニット４０からＮＧ信号が出され、スクライブ装置１０３の動作が停止されると共に、異常発生を知らせる警報が発せられる。
一方スクライブ装置１０３において、ガラス基板５０の表面上にブラインドクラックＢＣが良好に形成された場合には、ガラス基板５０は搬送ロボットＲ３によって保持されて、コンベア１０４上に載置される。
コンベア１０４上に載置されたガラス基板５０は、コンベア１０４の前方側において位置決めされ、搬送ロボットＲ４が、ガラス基板５０のブラインドクラックＢＣが２分化したテーブル間の中央に位置するようにブレイク装置１０５内に搬送する。ブレイク装置１０５では、ブラインドクラックが形成されるガラス基板５０をブラインドクラックに沿って分断する。ブレイク装置１０５で複数枚に分断されたガラス基板５０Ｂは搬送ロボットＲ５によって搬出コンベア１０６上に載置される。
尚、別のライン構成として、検出ユニット４０からＮＧ信号が発生された場合には、所定のブラインドクラックＢＣが形成されなかったガラス基板５０をライン１００から自動搬出させる機器構成を採用することも可能である。これにより全自動運転が可能となる。
尚、実施の形態では、脆性材料基板としてガラス基板について説明してきたが、脆性材料基板としては単板のガラス基板だけでなく、半導体ウェハ、液晶パネルとされる貼り合わせガラス基板やセラミック基板等が含まれる。又貼り合わせ基板としてのマザー液晶パネル基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＬＣＯＳ、プロジェクタ基板等が含まれ、これらの種々の脆性材料基板の加工に本発明を適用することができる。また、導光路として光ファイバを用いて説明してきたが、これに限らず、光導波路フィルム等を用いることができる。
スライドテーブル１２は、架台１１の上面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はモータ（図示せず）によって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が螺合する状態で取付けられている。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。又、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が螺合する状態で取付けられている。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、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上に回転テーブル２６が水平な状態で設けられている。回転テーブル２６上にはスクライブ加工の対象であるガラス基板５０が載置される。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おり、基準位置に対して任意の回転角度になるように、回転テーブル２６を回転させることができる。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。支持台３１は垂直状態で配置された光学ホルダ３３の下端部に水平な状態で支持されている。光学ホルダ３３の上端部は、架台１１上に設けられた取付台３２の下面に取付けられている。取付台３２上にはレーザビームを発振するレーザ発振器３４が設けられており、レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが光学ホルダ３３内に保持された光学系に照射される。
光学ホルダ３３内に照射されるレーザビームは、光学ホルダ３３の下端面から回転テーブル２６上に載置されたガラス基板５０に照射される。このとき光学ホルダ３３内に保持された光学系によって、所定方向に沿って長く延びる楕円形状のレーザスポットとしてガラス基板５０に照射される。
支持台３１の下方には、ガラス基板５０の表面に切れ目（トリガー）を形成するカッターホイールチップ３５が設けられている。このカッターホイールチップ３５は、ガラス基板５０の端部に照射されるレーザビームの長手方向に沿ってブラインドクラック（垂直クラック）の形成のきっかけとなる切れ目（トリガー）を形成するために用いられ、チップホルダ３６によって昇降可能に保持されている。
又支持台３１には、光学ホルダ３３に近接して、取付位置可変に冷却ノズル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、Ｎ２ガス、ＣＯ２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、光学ホルダ３３からガラス基板５０に照射される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。
又スクライブ装置には、ガラス基板５０にあらかじめパターニングされたアライメントマークを撮像する一対のＣＣＤカメラ３８及び３９が設けられており、各ＣＣＤカメラ３８及び３９にて撮像された画像を表示するモニタ２８及び２９が取付台３２上に夫々設けられている。
支持台３１には冷却ノズル３７に近接して検出ユニット４０が設けられる。検出ユニット４０は冷却ノズル３７からガラス基板に吹き付けられる冷却媒体の近接した領域においてブラインドクラック（垂直クラック）が正常に形成されているか否かを検出するものである。例えば検出ユニット４０には、光電センサが使用され、光電センサは光ファイバ４１及び投受光部４２、判別部４３を含んで構成される。
このようなスクライブ装置によってガラス基板５０をスクライブする場合には、まず所定の大きさに分断されるガラス基板５０をスクライブ装置の回転テーブル２６上に載置し、吸引手段によって固定する。そしてＣＣＤカメラ３８及び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を撮像する。撮像されたアライメントマークは、モニタ２８及び２９によって表示され、テーブル位置決め用の画像処理装置（図示せず）でアライメントマークの位置情報が処理される。その後、支持台３１に対して、ガラス基板５０を載置した回転テーブル２６を所定の位置に位置決めし、ガラス基板５０にレーザビームによりスクライブを実施する。ガラス基板５０をスクライブする際には、光学ホルダ３３からガラス基板５０の表面に照射する楕円形状のレーザスポットの長手方向が、ガラス基板５０に形成されるスクライブラインに沿ったＸ方向となる。回転テーブル２６の位置決めは、スライドテーブル１２上の台座１９のスライド、及び回転機構２５による回転テーブル２６の回転によって行われる。
第３図はスクライブ装置によってスクライブされるガラス基板５０上のレーザビーム照射状態を示す模式的斜視図で、第４図はそのガラス基板５０上の物理変化状態を模式的に示す平面図である。
回転テーブル２６が支持台３１に対して位置決めされると、回転テーブル２６がＸ軸方向に沿ってスライドされて、ガラス基板５０の端部が、カッターホイールチップ３５に対向される。そしてカッターホイールチップ３５が下降して、ガラス基板５０の端部に切れ目（トリガー）ＴＲを形成する。
その後、回転テーブル２６をスクライブ予定ラインに沿ってＸ方向にスライドしつつ、レーザ発振器３４からレーザビームを照射する。そして同時に冷却ノズル３７から冷却媒体、例えば冷却水を圧縮エアーと共に噴射する。
レーザ発振器３４から発振されたレーザビームは、ガラス基板５０の表面に、楕円形状のレーザスポットＬＳを形成する。レーザスポットＬＳは、例えば長径ｂが３０．０ｍｍ、短径ａが１．０ｍｍの楕円形状になっており、長軸が形成すべきスクライブライン方向に一致するように照射される。この場合、レーザスポットＬＳによる加熱温度は、ガラス基板５０が溶融される温度より低い、即ちガラス基板の軟化点よりも低い温度とされる。これにより、レーザスポットＬＳが照射されたガラス基板５０の表面は、溶融されることなく加熱される。
冷却ノズル３７からは、レーザスポットＬＳが照射される領域に対して、レーザスポットＬＳの長軸方向に例えば２．５ｍｍの間隔をあけたスクライブ予定ライン上である冷却ポイントＣＰに、冷却水が吹き付けられる。これにより、ガラス基板５０の表面の冷却ポイントＣＰが冷却される。その結果、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間の領域に温度勾配が生じる。
レーザスポットＬＳによって加熱されたガラス基板５０の表面の領域には、圧縮応力が発生し、又冷却水が吹き付けられた冷却ポイントＣＰには、引っ張り応力が発生する。このようにレーザスポットＬＳによる加熱領域に圧縮応力が発生し、冷却水による冷却ポイントＣＰに引っ張り応力が発生すると、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間の熱拡散領域ＨＤに発生している圧縮応力により、冷却ポイントＣＰに対してレーザスポットＬＳとは反対側の領域に大きな引っ張り応力が生じる。そしてこの引っ張り応力を利用して、回転テーブル２６がスクライブ予定ラインに沿ってＸ方向にスライドするに伴い、ガラス基板５０端部にカッターホイールチップ３５により形成された切れ目（トリガー）ＴＲからブラインドクラックＢＣが、スクライブ予定ラインに沿って形成される。ブラインドクラックが生じた直後には目視が可能であるが、数秒後には観察不能となる。
ブラインドクラックＢＣの深さ（深度）δは、レーザスポットＬＳの大きさ、熱拡散領域ＨＤの大きさ、レーザスポットＬＳ及び冷却ポイントＣＰとガラス基板５０との移動速度Ｖに依存しており、次の（１）式で表される。但し、ａはレーザスポットＬＳの短径、ｂはレーザスポットＬＳの長径、Ｌは熱拡散領域ＨＤのスクライブラインに沿った長さ（レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間隔）であり、ｋはスクライブの対象である材料（ガラス基板）の熱物性、加熱ビーム照射密度等に依存した係数である。
Ｖ＝ｋ・ａ（ｂ＋Ｌ）／δ ・・・（１）
前述したように、一例としてレーザスポットＬＳの短径ａが１．０ｍｍ、レーザスポットＬＳの長径ｂが３０．０ｍｍ、熱拡散領域ＨＤのスクライブラインに沿った長さＬが２．５ｍｍであって、ガラス基板５０の移動速度が３００ｍｍ／ｓｅｃ、レーザビームのパワーが８０Ｗの場合には、ブラインドクラックＢＣの深度は１２０μｍになる。これらの数値は、各種加工条件により最適な数値の組み合わせとなるように選択されてスクライブ加工に用いられる。
さて第３図に示すように、レーザスポットＬＳの直後に冷却ポイントＣＰがあり、その直後に前述したように垂直クラックが生じる。この垂直クラックはすぐにブラインドクラックＢＣとなるために、検出可能な冷却ポイントＣＰの直後の検出ポイントＤＰに向けて光電センサの投受光部４２より投光する。そして投光された光は第３図、第５図に示すように、ガラス基板５０の下面で一旦反射し、その反射光がブラインドクラックに照射され、ブラインドクラックで光が乱反射され、乱反射した反射光の一部が光電センサの投受光部４２に得られる。光電センサの判別部のフォトダイオードがこの反射光の光量レベルを電気信号に変換し増幅する。そして所定の閾値で弁別することによってスクライブライン（ブラインドクラックＢＣのライン）の状態を検出する。また、光電センサの投受光部４２より検出ポイントＤＰに向けての投光、ブラインドクラックで乱反射した反射光の受光に導光路が用いられる。導光路には光ファイバや光導波路フィルムが用いられるが、本願では導光路の一例として光ファイバを用いて説明する。
第６図（ａ）はガラス基板５０のＸ方向に沿ったスクライブライン上の位置Ｐに対する光ファイバ４１に得られるセンサ帰還光量Ｉの変化を示す図である。正常なスクライブが形成された場合は、ガラス基板５０のスクライブを開始したスクライブ開始点付近Ｐ１及びスクライブ終了点付近Ｐ２のガラス基板端部では、センサ光量が図６のＩ１，Ｉ２のように増大するが、その間ではセンサ光量Ｉ３はほぼ一定であり、スクライブが正常に形成されていることが確認される。又第７図（ａ）に示すように、スクライブ予定ラインに沿ってガラス基板の側縁部においてレーザスポットＬＳの端部によって急激に加熱されると、ガラス基板にはレーザスポットＬＳの前方に制御不能なクラックが形成されることがある。このような制御不能なクラックは先走りクラックＣＲ１といい、この先走りクラックＣＲ１が生じた場合には、第６図（ｂ）に示すように、その先走り部分で光量レベルＩ４が高くなる。又第６図（ｃ）に示すように、スクライブラインが形成できなかった場合には反射光が得られないため、センサで検出する光量レベルが零レベルとなる。従ってガラス基板に形成されたブラインドクラックの不良状態を検出することができる。
又第７図（ｂ）に示すように、スクライブの予定ラインに沿ってブラインドクラックＢＣを形成し、スクライブ加工終点付近のレーザスポットＬＳによって加熱が終了するガラス基板の側縁部においても、レーザスポットＬＳの端部によって急激に加熱されると、ガラス基板５０にはその側縁からレーザスポットＬＳの移動方向とは反対方向に向かって制御不能なクラックＣＲ２が形成されることがある。このようなクラックＣＲ２も制御不能であり、このクラックＣＲ２が生じても反射光のレベルが高くなる。従って正常な反射光レベルの上下に所定の閾値レベルＶｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を設定しておく。反射光のレベルがガラス基板５０の端部以外でこの閾値Ｖｒｅｆ１を超え、又は反射光のレベルがこの閾値Ｖｒｅｆ２以下となる場合は、光電センサの判別部４３は不良状態と識別する。検出ユニット４０の一例である光電センサの判別部４３からＯＫ信号が出力された場合には、ガラス基板５０に対するスクライブライン（ブラインドクラックＢＣのライン）の形成作業が継続して行われる。これに対して検出ユニット４０の判別部４３からＮＧ信号が出力された場合には、ガラス基板５０に対するスクライブライン（ブラインドクラックＢＣのライン）の形成作業を中断すると共に、後工程にガラス基板５０を送ることを中断するように、作業者に異常発生を知らせる警報を発する。
このように、スクライブ加工中において、ガラス基板５０にブラインドクラックＢＣが良好に形成されない場合には、スクライブ加工が中断されると共に、警報が発せられる。従ってオペレータは、スクライブの形成加工中のガラス基板５０にブラインドクラックＢＣが正常に形成されていないことを認識することができる。これによりオペレータは、スクライブ装置の回転テーブル２６上のガラス基板５０を不良品として取り除く。従ってブラインドクラックＢＣが正常に形成されていない不良品であるガラス基板５０は、次のブレイク工程に供給される恐れがない。
尚第５図ではブラインドクラックＢＣの左方から光ファイバ４１、投受光部４２を設けて検出するようにしているが、ブラインドクラックの右方から光ファイバ４１と投受光部を用いて光を投光してもよく、ブラインドクラックの形成予定ラインによって使い分けるものとする。又ガラス基板５０の下面に一旦光を反射させてブラインドクラックに入射させずに直接光をブラインドクラックの形成されている位置に入射するようにしてもよい。
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では１本の光ファイバ４１を用いて投受光用としているが、投光用の光ファイバと受光用の光ファイバを分離し、及び投光部と受光部とを分離するようにしてもよい。第８図はこの透過型の検出ユニットの概略構成を示す図である。光ファイバ７１を投光用の第１の光ファイバとする。光ファイバ７１の位置は第５図の光ファイバ４１と同様とし、その先端には投光部７２を設ける。又ブラインドクラックの位置を透過した光を受光するための受光部７３、受光用の第２の光ファイバ７４を設ける。その他の構成は前述した実施の形態と同様である。このように投光部と受光部とを分離すれば、投光した光のうちブラインドクラックが形成される位置を透過した光の光量を直接検出して、ブラインドクラックが正常に形成されているかどうかを検出できる。この場合にはブラインドクラックが形成されていなければ透過量が多くなり、ブラインドクラックが形成されている部分では透過量が減少する。又先走り現象等の発生によりガラス基板５０の端部に第７図（ａ），（ｂ）に示すようなスクライブライン形成における異常が発生した場合には、制御不能な異常なクラックの発生箇所での光乱反射のレベルが高く、透過光として得られる受光レベルが大幅に低くなる。従って正常な透過光レベルの上下に閾値を設定しておくことによって、ブラインドクラック（垂直クラック）が形成されたときの正常な状態と上記の異常状態とを区別して認識することができる。
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。第９図に示すように、レーザ発振器と冷却ノズルと共に、検出ユニットを設けた支持台３１をテーブルの下方に配置し、下方からブラインドクラックを形成するようにしてもよい。この場合であっても検出ユニットが小型であるため容易に下側に配置することができ、ガラス基板５０の下側から第１の実施の形態を実施することで、ガラス基板５０の下側からブラインドクラックＢＣが正確に形成されているかどうかを検出することができる。又第２の実施の形態に示すように検出ユニットの投光部と受光部を分離してもよい。
次に検出ユニット４０の別の例について説明する。検出ユニット４０は第１０図に示すように、光源としてレーザダイオード６１を使用したものであってもよい。その出射光軸にレンズ６２、偏光フィルタ６３を介して偏光ビームスプリッタ６４が配置される。偏光フィルタ６３は特定の偏光方向の光のみを照射光とするためのものであり、偏光ビームスプリッタ６４は偏光フィルタ６３で選択された偏光方向のレーザ光をそのまま透過させ、これと垂直方向のレーザ光を反射させるものである。偏光ビームスプリッタ６４の出射端側には前述した光ファイバ４１が設けられている。又光ファイバ４１から得られる反射光は偏光方向がランダムであるため、その反射光の一部は偏光ビームスプリッタ６４で分離される。偏光ビームスプリッタ６４で分離された光はミラー６５、レンズ６６を介して受光素子であるフォトダイオード６７に入射されるように構成されている。又フォトダイオード６７に得られる信号はアンプ６８により増幅され、判別部（ＤＥＴ）６９に与えられる。判別部６９はウィンドウコンパレータを含んで構成され、ウィンドウコンパレータに設定される閾値Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の中間のレベルかどうかによって、ブラインドクラックの形成状況の良否を判別するものである。ここでレーザダイオード６１、レンズ６２、偏光フィルタ６３、偏光ビームスプリッタ６４はセンサ用の光ファイバに光を入射する投光部を構成しており、偏光ビームスプリッタ６４、ミラー６５、レンズ６６、フォトダイオード６７は反射された光を光ファイバを介して受光する受光部を構成している。
第１１図は、スクライブ装置に続けて、ブレイク装置を組み込んだガラス基板５０の分断自動化ラインの一例を示した単板のガラス基板の自動分断ライン１００の概略模式図である。
このガラス基板自動分断ライン１００は、ガラス基板５０を収納したカセットを装着したカセットローダー１０１と、カセットローダー１０１から引き出されたガラス基板５０を載置した後、載置されたガラス基板５０を位置決めするコンベア１０２と、ガラス基板５０をスクライブする本発明のスクライブ装置１０３と、スクライブラインが形成されたガラス基板５０を載置した後、位置決めするコンベア１０４と、２分化したテーブルにより構成され、そのうちの少なくとも１つのテーブルを下方に回転移動させることによりガラス基板５０を撓ませてガラス基板５０をスクライブラインに沿って分断するブレイク装置１０５と、分断されたガラス基板（以下、複数枚に分断された各ガラス基板を、ガラス基板５０Ｂという）をガラス基板自動分断ライン１００外に搬出する搬出コンベア１０６とを備えている。又ガラス基板自動分断ライン１００の各所には、各状態のガラス基板５０を供給し搬送するための給材ロボットＲ１、搬送ロボットＲ２〜Ｒ５が設けられている。
次いでこのガラス基板自動分断ライン１００の動作について説明する。カセットローダー１０１のカセット内に収納されたガラス基板５０が、給材ロボットＲ１により取り出され、取り出されたガラス基板５０がコンベア１０２上に位置決めされる、その後、ガラス基板５０は、搬送ロボットＲ２によって保持され、スクライブ装置１０３内に搬送される。
搬送されたガラス基板５０は、スクライブ装置１０３内のテーブル上に載置される。スクライブ装置１０３では、上述したように、ガラス基板５０に対してあらかじめ設計されたラインに沿ったブラインドクラックＢＣが形成される。このスクライブ装置１０３において、ガラス基板５０の表面に、所定のブラインドクラックＢＣが良好に形成されなかった場合には、検出ユニット４０からＮＧ信号が出され、スクライブ装置１０３の動作が停止されると共に、異常発生を知らせる警報が発せられる。
一方スクライブ装置１０３において、ガラス基板５０の表面上にブラインドクラックＢＣが良好に形成された場合には、ガラス基板５０は搬送ロボットＲ３によって保持されて、コンベア１０４上に載置される。
コンベア１０４上に載置されたガラス基板５０は、コンベア１０４の前方側において位置決めされ、搬送ロボットＲ４が、ガラス基板５０のブラインドクラックＢＣが２分化したテーブル間の中央に位置するようにブレイク装置１０５内に搬送する。ブレイク装置１０５では、ブラインドクラックが形成されるガラス基板５０をブラインドクラックに沿って分断する。ブレイク装置１０５で複数枚に分断されたガラス基板５０Ｂは搬送ロボットＲ５によって搬出コンベア１０６上に載置される。
尚、別のライン構成として、検出ユニット４０からＮＧ信号が発生された場合には、所定のブラインドクラックＢＣが形成されなかったガラス基板５０をライン１００から自動搬出させる機器構成を採用することも可能である。これにより全自動運転が可能となる。
尚、実施の形態では、脆性材料基板としてガラス基板について説明してきたが、脆性材料基板としては単板のガラス基板だけでなく、半導体ウェハ、液晶パネルとされる貼り合わせガラス基板やセラミック基板等が含まれる。又貼り合わせ基板としてのマザー液晶パネル基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＬＣＯＳ、プロジェクタ基板等が含まれ、これらの種々の脆性材料基板の加工に本発明を適用することができる。また、導光路として光ファイバを用いて説明してきたが、これに限らず、光導波路フィルム等を用いることができる。
本発明では、ブラインドクラックを光学的に検出しているため、検出ユニットを小型化することができ、ブラインドクラックが正常に形成されたかどうかを容易に識別することができる。本発明によるスクライブ装置とスクライブ方法は、フラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤという）に使用されるガラス基板、半導体ウェハ等の脆性材料基板をスクライブする際に使用することができる。このスクライブ装置及びスクライブ方法を自動分断ラインに適用することによって、ブラインドクラック（垂直クラック）のライン（スクライブライン）が正常に形成された脆性材料基板のみを次のブレイク工程へ搬送し、分断することができる。
Claims (16)
- 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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、
前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域との間で光が伝播されるように配置された導光路と、
前記導光路を介して光を出射する投光部と、
前記投光部から前記導光路を介して出射されブラインドクラックによって反射された光を前記導光路を介して受光する受光部と、
前記受光部より得られた受光レベルを判別する判別部と、を具備することを特徴とする脆性材料基板のスクライブ装置。 - 前記導光路が光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の脆性材料基板のスクライブ装置。
- 前記投光部の前記導光路は、出射光が前記脆性材料基板の下面で一度反射してからブラインドクラックに入射するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の脆性材料基板のスクライブ装置。
- 前記判別部は、所定の反射光量レベルの上下に閾値を設け、その閾値を逸脱するか否かによってブラインドクラックの形成状態の良否を判別することを特徴とする請求項１記載の脆性材料基板のスクライブ装置。
- 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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置であって、
前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域との間で光が伝播されるように配置された第１，第２の導光路と、
前記第１の導光路を介して光を出射する投光部と、
前記投光部から前記導光路を介して出射されブラインドクラックを透過した光を前記第２の導光路を介して受光する受光部と、
前記受光部より得られた受光レベルを判別する判別部と、を具備することを特徴とする脆性材料基板のスクライブ装置。 - 前記導光路が光ファイバであることを特徴とする請求項５記載の脆性材料基板のスクライブ装置。
- 前記投光部の前記導光路は、出射光が前記脆性材料基板の下面で一度反射してからブラインドクラックに入射するように配置されていることを特徴とする請求項５記載の脆性材料基板のスクライブ装置。
- 前記判別部は、所定の反射光量レベルの上下に閾値を設け、その閾値を逸脱するか否かによってブラインドクラックの形成状態の良否を判別することを特徴とする請求項５記載の脆性材料基板のスクライブ装置。
- 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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域に向けて導光路を介して光を出射し、
ブラインドクラックから得られる反射光を前記導光路を介して受光し、
その受光レベルに基づいてブラインドクラックの形成状態を確認しつつスクライブすることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ方法。 - 前記導光路に光ファイバを用いることを特徴とする請求項９記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
- 前記ブラインドクラックの形成領域に向けて導光路を介して光を出射するに際し、出射光が前記脆性材料基板の下面で一度反射してからブラインドクラックに入射することを特徴とする請求項９記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
- 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で連続して加熱しつつ、その加熱領域の近傍の領域を連続して冷却することにより、前記スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
前記脆性材料基板の表面における冷却領域に近接したブラインドクラックの形成領域に向けて第１の導光路を介して光を出射し、
ブラインドクラックを透過した光を第２の導光路を介して受光し、
その受光レベルに基づいてブラインドクラックの形成状態を確認しつつスクライブすることを特徴とする脆性材料基板のスクライブ方法。 - 前記導光路に光ファイバを用いることを特徴とする請求項１２記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
- 前記ブラインドクラックの形成領域に向けて導光路を介して光を出射するに際し、出射光が前記脆性材料基板の下面で一度反射してからブラインドクラックに入射することを特徴とする請求項１２記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
- 請求項１に記載の少なくとも１台の脆性材料基板のスクライブ装置と、少なくとも１台のブレイク装置を備えたことを特徴とする脆性材料基板の自動分断ライン。
- 請求項５に記載の少なくとも１台の脆性材料基板のスクライブ装置と、少なくとも１台のブレイク装置を備えたことを特徴とする脆性材料基板の自動分断ライン。
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