TWI607976B - 脆性材料基板的切斷方法及脆性材料基板的切斷裝置 - Google Patents

Description

脆性材料基板的切斷方法及脆性材料基板的切斷裝置

本發明係關於一種脆性材料基板的切斷方法及脆性材料基板的切斷裝置。

本案係根據2014年6月11日於日本提出申請的日本特願2014-120915號而主張優先權，且在此引用其內容。

以往，作為切斷玻璃板等之脆性材料基板的切斷裝置，已提出一種具備雷射照射部及冷卻劑噴射部的裝置，該雷射照射部係用以將雷射光照射於脆性材料基板並進行局部性加熱，而該冷卻劑噴射部則用以將冷卻劑噴射至經由雷射光所加熱的脆性材料基板。然而，一般而言，此種切斷裝置僅係沿著脆性材料基板上的切斷預定線而形成切割線(scribe line)，藉由沿著該切割線而對於脆性材料基板進行斷開處理作為後步驟，而在最終進行脆性材料基板的全切割(full cut)。

針對此種切斷裝置，已提出一種不僅僅形成切割線，亦進行脆性材料基板之全切割的切斷方法，該 切斷方法係沿著脆性材料基板的切斷預定線施加朝厚度方向作用的變形應力，且沿著切斷預定線操作局部熱源而進行脆性材料基板的全切割(參照專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2009-107301號公報

然而，在專利文獻1的技術中，會有可能難以構成用以具體施加變形應力的裝置，而且，也有可能難以決定可沿著切斷預定線而確實地進行全切割之變形應力之施加的條件。因此，希望提供一種裝置構成較為簡易，而且可對脆性材料基板確實進行全切割的技術。

本發明係有鑑於上述情形而研創者，其目的在提供一種脆性材料基板的切斷方法及脆性材料基板的切斷裝置，其係可藉由較為簡易的方法對脆性材料基板確實地進行全切割。

本發明人為了達成上述目的而進行精心研究之結果，獲得了以下的見解：對於例如厚度為300μm以下之極薄脆性材料基板，藉由適當選擇加熱、冷卻條件，且使之適當產生因為雷射及冷卻之移動方向之溫度分布所引起的熱應力，可進行全切割直到切斷預定線的途中為 止。然而，亦已明瞭即使以此方式適當地選擇加熱、冷卻，也必定會在切割終端部產生切斷殘餘。因此，本發明人為了消除在切割終端部的切斷殘餘而進一步繼續研究的結果，終至完成了本發明。

本發明之第1態樣係一種脆性材料基板的切斷方法，係沿著切斷預定線切斷脆性材料基板，該脆性材料基板的切斷方法係具備：在脆性材料基板之切斷預定線上之使脆性材料基板相對於雷射光照射源移動時之移動方向的前端部形成始端龜裂，而且在移動方向的後端部形成終端龜裂的步驟；一面使脆性材料基板相對於雷射光照射源移動，一面從雷射光照射源將雷射光照射於切斷預定線上而進行加熱處理的步驟；及從冷卻劑噴射源將冷卻劑噴射至經由雷射光對脆性材料基板進行過加熱處理的部位，以進行冷卻處理而以前述切斷預定線切斷脆性材料基板的步驟。

本發明之第2態樣係如第1態樣，其中，前述脆性材料基板係在周緣部具有非製品品質區域，且在非製品品質區域之內側具有製品品質區域；在形成始端龜裂及終端龜裂的步驟中，將該等始端龜裂及終端龜裂均形成於非製品品質區域。

本發明之第3態樣係如第1態樣，其中，係以使脆性材料基板之切斷預定線方向之溫度梯度大於脆性材料基板之厚度方向之溫度梯度之方式，對脆性材料基板進行加熱處理及冷卻處理。

本發明之第4態樣係一種脆性材料基板的切斷裝置，係沿著切斷預定線切斷脆性材料基板，該脆性材料基板的切斷裝置係具備：加工台，用以配置脆性材料基板；始端龜裂形成部，係在脆性材料基板之切斷預定線上之使脆性材料基板移動時之移動方向的前端部形成始端龜裂；終端龜裂形成部，係在脆性材料基板之切斷預定線上之使脆性材料基板移動時之移動方向的後端部形成終端龜裂；雷射照射部，將雷射光照射於脆性材料基板上；冷卻劑噴射部，將冷卻劑噴射於脆性材料基板上；及移動手段，使脆性材料基板相對於雷射照射部及冷卻劑噴射部朝預先設定的方向移動。

本發明之第5態樣係如第4態樣，其中，移動手段係以使雷射照射部及冷卻劑噴射部相對於前述脆性材料基板移動之方式構成；始端龜裂形成部及終端龜裂形成部係構成為移動於與雷射照射部相同的移動路徑上。

依據本發明之脆性材料基板的切斷方法，由於係在脆性材料基板之切斷預定線上之使脆性材料基板移動時之移動方向的前端部形成始端龜裂作為初始龜裂，而且在移動方向的後端部形成終端龜裂作為初始龜裂，因此尤其在切割終端部亦可以終端龜裂為起點進行全切割。因此，藉由只是加入終端龜裂之形成的簡易方法，即可消除在切割終端部的切斷殘餘而進行切斷預定線全區域的全切割。

依據本發明之脆性材料基板的切斷裝置，由於係具備在脆性材料基板之切斷預定線上之使脆性材料基板移動時之移動方向的後端部形成終端龜裂作為初始龜裂的終端龜裂形成部，因此尤其在切割終端部亦可以終端龜裂為起點而進行全切割。因此，藉由只是具備終端龜裂形成部之簡易的方法，即可消除在切割終端部的切斷殘餘而進行切斷預定線全區域的全切割。

1‧‧‧搬運裝置

2‧‧‧捲出輥

2a‧‧‧輥軸

3‧‧‧搬運路徑(加工台)

4‧‧‧固定固持構件

5‧‧‧第1可動固持構件

7‧‧‧第2可動固持構件

8‧‧‧驅動源

9‧‧‧高度調整滾筒

10‧‧‧搬運單元

11‧‧‧第1夾軌

12‧‧‧第2夾軌

13‧‧‧固持框架

13a‧‧‧導軌

20‧‧‧脆性材料基板的切斷裝置

20a‧‧‧可動板

20b‧‧‧驅動源

21‧‧‧始端龜裂形成部

21a、22a‧‧‧金剛石切割器

21b、22b‧‧‧移動機構

22‧‧‧終端龜裂形成部

23‧‧‧雷射照射部(雷射光照射源)

24‧‧‧冷卻劑噴射部(冷卻劑噴射源)

24a‧‧‧噴射噴嘴

24b‧‧‧送液泵

24c‧‧‧槽

25‧‧‧移動機構(移動手段)

28‧‧‧雷射光通過區域

29‧‧‧加熱區域

30‧‧‧冷卻劑通過區域

31‧‧‧冷卻區域

41‧‧‧始端龜裂

42‧‧‧終端龜裂

A‧‧‧初始龜裂

C‧‧‧雷射光

K‧‧‧假想交界線

L‧‧‧切斷預定線

P、Q‧‧‧箭頭符號

R‧‧‧冷卻劑

S‧‧‧切斷線

W‧‧‧脆性材料基板

第1圖係顯示具備有本實施形態之脆性材料基板的切斷裝置之搬運裝置之一例的概略構成俯視圖。

第2圖係顯示切斷裝置之概略構成的側視圖。

第3圖係顯示脆性材料基板之主要部分的俯視圖。

第4A圖係以脆性材料基板之初始龜裂為開端而切斷之機制的說明圖。

第4B圖係以脆性材料基板之初始龜裂為開端而切斷之機制的說明圖。

第5A圖係以初始龜裂為開端對極薄之脆性材料基板進行全切割(切斷)之機制的說明圖。

第5B圖係以初始龜裂為開端對極薄之脆性材料基板進行全切割(切斷)之機制的說明圖。

第5C圖係以初始龜裂為開端對極薄之脆性材料基板進行全切割(切斷)之機制的說明圖。

以下參照圖式來詳細說明本發明之脆性材料基板的切斷裝置。另外，在以下的圖式中，為了使各構件為可辨識的大小，乃適當變更了各構件的比例尺。

第1圖係顯示具備有本發明之脆性材料基板的切斷裝置之搬運裝置之一例之概略構成的俯視圖，第1圖中符號1係搬運裝置，20係脆性材料基板的切斷裝置(以下稱為切斷裝置)。

搬運裝置1係用以搬運例如由厚度為300μm以下之極薄玻璃所構成之脆性材料基板W的裝置。另外，一般由於脆性材料基板W的中央部成為製品品質區域，因此通常要避免直接固持此種製品品質區域。因此，在此種脆性材料基板W中，一般而言，成為製品品質區域之外側之被稱為「耳」的周緣部，亦即寬度5mm至10mm左右之寬度方向之兩側端部之非製品品質區域，就成為被直接固持的區域。

搬運裝置1不會以此方式直接固持脆性材料基板W的製品品質區域，而是僅直接固持成為非製品品質區域之兩側端部來進行搬運，並且藉由切斷裝置20將脆性材料基板W進行全切割(切斷)成為所希望尺寸的裝置。亦即，如第1圖所示，搬運裝置1係具備捲出輥(roll)2、及用以搬運從捲出輥2所送出之脆性材料基板W的搬運路徑3，且進一步具備一對固定固持構件4、一對第1可動固持構件5、切斷裝置20、及一對第2可動固持構件7。

捲出輥2係具備：捲繞脆性材料基板W的 輥軸2a；及連結於該輥軸2a且用以使之旋轉之馬達等的驅動源8。在驅動源8中係設有控制輥軸2a之旋轉速度的控制部(未圖示)，而控制部係形成為間歇地進行自捲出輥2捲出脆性材料基板W。另外，以脆性材料基板W而言，係如前所述使用厚度為300μm以下的極薄玻璃。

在捲出輥2的下游側，配置有高度調整滾筒(roller)9。高度調整滾筒9係用以搬運從捲出輥2捲出之脆性材料基板W的搬運滾筒。高度調整滾筒9的上端係配置成較搬運路徑3的上面稍高。藉由此種構成，高度調整滾筒9係將從捲出輥2所捲出的脆性材料基板W搬運至搬運路徑3的上面(搬運面)上。

搬運路徑3係配置於高度調整滾筒9的送出側，例如沿著脆性材料基板W的搬運方向而排列配置有複數個細長板狀的搬運單元10。搬運單元10在本例中尤其希望不要直接固持脆性材料基板W之中心部的製品品質區域，而以對於製品品質區域藉由非接觸方式搬運為佳，因此乃採用了藉由噴出空氣的浮起式。

在浮起式之搬運單元10的上面，設有多數個空氣噴出孔(未圖示)，而在空氣噴出孔透過配管連接有空氣供給源，藉此而從空氣噴出孔噴出預定量的空氣。再者，以此方式噴出空氣而於搬運單元10上形成空氣層，脆性材料基板W即藉由該空氣層而朝較搬運單元10(搬運路徑3)之上面更上方浮起。另外，關於空氣噴出孔的形狀並未特別限制，除了一般的圓形孔外，亦可為細縫狀的細長 孔。

此外，在藉由後述之雷射照射部23或冷卻劑噴射部24進行加熱或冷卻的加工區域、或該加工區域的附近區域中，係可與空氣噴出孔分別形成多數個抽吸孔(未圖示)。在該等抽吸孔中，係先透過配管(未圖示)連接有作為負壓源的真空泵(未圖示)，而藉由該真空泵進行抽吸，將脆性材料基板W拉至抽吸孔側。然而，抽吸孔所形成的抽吸力，係設定為比藉由空氣噴出孔使脆性材料基板W浮起的力量還弱。藉此，藉由來自空氣噴出孔的空氣噴出與藉由抽吸孔的抽吸相互取得平衡，脆性材料基板W之與搬運路徑3之上面之間的間隙被保持為預先設定的一定間隔，因此，被高精確度地保持於搬運路徑3。

如第1圖所示，在搬運路徑3的兩側，係沿著搬運路徑3的搬運方向分別配置有第1夾軌(clamp rail)11及第2夾軌12。在第1夾軌11的上游側(捲出輥2側)設有固定固持構件4，而在較固定固持構件4更下游側設有第1可動固持構件5。

固定固持構件4係安裝成透過安裝構件(未圖示)固定於第1夾軌11的狀態。亦即，固定固持構件4係被固定為不會沿著第1夾軌11的長度方向(搬運路徑3的搬運方向)移動。該固定固持構件4係為具有下板與上板之一般的夾緊裝置(clamp)，而該等上板與下板形成為可藉由汽缸(air cylinder)接近分離，藉此而可拆卸地固持脆性材料基板W。另外，固持脆性材料基板W的部位係為下板、 上板的前端部，固定固持構件4係藉此而僅直接固持成為非製品品質區域的兩側端部，而不會直接固持脆性材料基板W的製品品質區域。

第1可動固持構件5亦為具有下板與上板的一般的夾緊裝置，而該等下板與上板係藉由汽缸而與固定固持構件4同樣地形成為可接近分離，藉此而可拆卸地固持脆性材料基板W。另外，第1可動固持構件5亦與固定固持構件4同樣地，僅直接固持成為非製品品質區域的兩側端部，而不會直接固持脆性材料基板W的製品品質區域。

此外，一對第1可動固持構件5均被安裝成可在第1夾軌11往返移動。亦即，一對第1可動固持構件5係可沿著第1夾軌11的長度方向(搬運路徑3的搬運方向)往返移動。在此，第1夾軌11係例如具備滾珠螺桿機構或線性馬達(linear motor)機構，且藉此而高精確度地控制第1可動固持構件5的移動速度或移動距離。

在第2夾軌12中係設有一對第2可動固持構件7。第2可動固持構件7亦為以與第1可動固持構件5同樣方式構成的夾緊裝置，且以可移動之方式安裝於第2夾軌12。亦即，一對第2可動固持構件7係可沿著第2夾軌12的長度方向(搬運路徑3的搬運方向)往返移動。另外，第2可動固持構件7亦與固定固持構件4或第1可動固持構件5同樣地僅直接固持成為非製品品質區域的兩側端部，而不會直接固持脆性材料基板W的製品品質區域。 此外，第2夾軌12亦與第1夾軌11同樣地具備有滾珠螺桿機構或線性馬達機構而構成，且藉此而高精確度地控制第2可動固持構件7的移動速度或移動距離。

此外，在搬運裝置1中，係於搬運路徑3的捲出輥2側設有固持框架13，而在該固持框架13則以可移動之方式設有切斷裝置20。切斷裝置20係如前所述為本發明之脆性材料基板的切斷裝置的一實施形態，且在第1圖所示之可動板20a的下面具備有主要的構成構件。另外，可動板20a係以可移動之方式設於固持框架13，藉此而可朝與搬運路徑3之搬運方向正交的方向，亦即朝脆性材料基板W的寬度方向移動。

該切斷裝置20係如第2圖中顯示概略構成的側視圖所示，係以搬運路徑3作為本發明的加工台，亦即配置脆性材料基板W的加工台，且具備有始端龜裂形成部21、終端龜裂形成部22、雷射照射部23、冷卻劑噴射部24、及使雷射照射部23及冷卻劑噴射部24相對於搬運路徑3上之脆性材料基板W進行移動的移動機構25(移動手段)。

移動機構25係如第1圖所示具備有：可動板20a；以可移動之方式固持該可動板20a之固持框架13的一對導軌(guide rail)13a；及用以使可動板20a在一對導軌13a上行進之馬達等的驅動源20b。以導軌13a而言，係例如使用滾珠螺桿。依據此種構成，可動板20a即藉由導軌13a被驅動源20b旋轉，藉此而可朝正反方向移動。另 外，以移動機構25而言，並不限定於使用此種滾珠螺桿的機構，亦可採用例如使用了線性馬達的機構。

始端龜裂形成部21在本實施形態中係配置在第2圖中以箭頭符號P所示之可動板20a的移動方向的後方，亦即切斷動作時之移動方向的後方。因此，始端龜裂形成部21係配置在脆性材料基板W之移動方向的前端部。此外，終端龜裂形成部22係配置在可動板20a之移動方向的前方。因此，終端龜裂形成部22係配置在脆性材料基板W之移動方向的後端部。

如顯示搬運路徑3(加工台)上之脆性材料基板W之主要部分的俯視圖之第3圖所示，始端龜裂形成部21係在脆性材料基板W之切斷預定線L上之使脆性材料基板W移動時之移動方向的前端部，在本實施形態中係第2圖中以箭頭符號P所示之相對於可動板20a之移動方向的前端，形成始端龜裂41作為初始龜裂。

始端龜裂形成部21在本實施形態中係具備：金剛石切割器(diamond cutter)21a；及移動機構21b，係由可使該金剛石切割器21a升降且朝水平方向移動的汽缸等所構成。

依據此種構成，始端龜裂形成部21係由金剛石切割器21a藉由移動機構21b以預定軌道移動，藉此而如第3圖所示在停止於搬運路徑3上之脆性材料基板W之切斷預定線L上的前端部，形成始端龜裂41。關於始端龜裂41的深度，並未特別限定，係設為數μm至數十μm左右。此外，關於始端龜裂41的長度，由於藉由此種金剛 石切割器21a所形成之龜裂的切斷面比後述之根據雷射光照射的切斷面還粗糙，因此設為2至3mm左右或其以下。因此，此種始端龜裂41不會形成至第3圖中以二點鍊線所示之脆性材料基板W之製品品質區域與非製品品質區域之虛擬交界線K的內側，亦即不會形成至製品品質區域，而會形成於成為製品品質區域之外側之被稱為「耳」的非製品品質區域。

終端龜裂形成部22係如第3圖所示在脆性材料基板W之切斷預定線L上之使脆性材料基板W移動時之移動方向的後端部，在本實施形態中係如第2圖中以箭頭符號P所示之相對於可動板20a之移動方向的後端部，形成終端龜裂42作為初始龜裂。此終端龜裂形成部22亦與始端龜裂形成部21同樣地具備有金剛石切割器22a、及可使該金剛石切割器22a升降而且朝水平方向移動的汽缸等所構成。

依據此種構成，終端龜裂形成部22係由金剛石切割器22a藉由移動機構22b以預定軌道移動，藉此而如第3圖所示在停止於搬運路徑3上之脆性材料基板W之切斷預定線L上的後端部，形成終端龜裂42。關於終端龜裂42的深度，係與始端龜裂41同樣地設為數μm至數十μm左右。

此外，關於終端龜裂42的長度，係與始端龜裂41同樣地設為2至3mm左右或其以下。然而，關於該終端龜裂42，如第3圖所示不會形成至脆性材料基板W 之切斷預定線L上的後端緣，而亦可形成在較後端緣稍前方。然而，終端龜裂42亦與始端龜裂41同樣地形成於非製品品質區域為佳，因此，終端龜裂42之始端龜裂41側的端緣，係設定為從虛擬交界線K的位置，更靠例如脆性材料基板W的側緣起5mm的位置更外側。只要以此方式形成，藉由金剛石切割器22a所形成之相對較粗糙的切斷面，不會形成於製品品質區域而僅形成於非製品品質區域，因此不會損及由製品品質區域所構成之最終製品的品質。

如第2圖所示，在可動板20a的下面，係配設有雷射照射部23(雷射光照射源)。雷射照射部23係以伴隨著可動板20a的移動而朝脆性材料基板W的寬度方向橫越搬運路徑3上之脆性材料基板W的上方之方式配置，且具備有雷射振盪器(未圖示)、及用以引導自雷射振盪器所振盪之雷射光C的光學系統設備(未圖示)。

以雷射振盪器而言，係較宜使用例如具有100W至數百W之輸出的二氧化碳雷射振盪器。然而，亦可使用其他輸出範圍或其他振盪機構的雷射振盪器。光學系統設備係由反射鏡(mirror)或透鏡(lens)等所構成，用以將從雷射振盪器所振盪的雷射光C引導至預先設定的區域(加熱區域)且使之聚光。

亦即，雷射照射部23係針對被固持於搬運路徑3上之脆性材料基板W，將雷射光C從上方傾斜地照射於第3圖所示的切斷預定線L上，而將脆性材料基板W局部 地加熱。在此，如第2圖所示將雷射照射部23與脆性材料基板W之間之供雷射光C通過的空間設為雷射光通過區域28，且如第3圖所示將脆性材料基板W上之接受雷射光C照射的區域設為加熱區域29。加熱區域29在本實施形態中係設定在沿著切斷預定線L形成為較細長的大致長方形的區域。亦即，在雷射照射部23中，係以藉上述方式形成細長之大致長方形的加熱區域29之方式構成雷射振盪器或光學系統設備。

此外，如第2圖所示，在可動板20a的下面，係在較雷射照射部23更往可動板20a之移動方向後方，相對於雷射照射部23隔開預定距離之方式配置有冷卻劑噴射部24。此冷卻劑噴射部24(冷卻劑噴射源)係具備有：相對於搬運路徑3朝向垂直方向下方配置的噴射噴嘴24a；送液泵24b；及儲存冷卻劑的槽24c。在此種構成下，冷卻劑噴射部24係從噴射噴嘴24a朝向脆性材料基板W噴射具有流動性的冷卻劑R。

在此，將冷卻劑噴射部24與脆性材料基板W之間之供冷卻劑R通過的空間設定為冷卻劑通過區域30，且如第3圖所示將脆性材料基板W上之接受冷卻劑R噴射的區域設為冷卻區域31。冷卻區域31在本實施形態中係設定在形成於切斷預定線L上之小圓形的區域，且以隔開距離之方式形成配置在較加熱區域29更往可動板20a的移動方向後方。從噴射噴嘴24a所噴射的冷卻劑R，係將藉由雷射照射部23而形成於脆性材料基板W的加熱區 域29急遽地冷卻，且在水中混入空氣等的氣體而形成。

若欲藉由具備有具有此種構成之切斷裝置20的搬運裝置1一面搬運脆性材料基板W一面切斷，首先，要從第1圖所示之捲出輥2送出(捲出)脆性材料基板W，且以第1可動固持構件5來固持脆性材料基板W的前端部。再者，若使第1可動固持構件5移動，且將脆性材料基板W搬運至預定位置，就停止第1可動固持構件5的移動而停止脆性材料基板W的行進。

若以此方式停止脆性材料基板W的行進，就藉由固定固持構件4來固持脆性材料基板W之捲出輥2側的兩側端部。此外，除藉由固定固持構件4固持脆性材料基板W以外，另亦藉由第2可動固持構件7來固持脆性材料基板W的前端部。亦即，藉由第2可動固持構件7來固持第1可動固持構件5所固持的部位更前方。

接下來，為了藉由切斷裝置20將脆性材料基板W朝寬度方向切斷，首先，如第3圖所示藉由始端龜裂形成部21在脆性材料基板W之切斷預定線L上之移動方向(與箭頭符號P相反的方向)的前端部，形成始端龜裂41。此外，與此同時或在前後，藉由終端龜裂形成部22在脆性材料基板W之切斷預定線L上之移動方向的後端部，形成終端龜裂42。若以此方式形成始端龜裂41、終端龜裂42，就在後述之可動板20a之移動之前，以不干擾該可動板20a之方式，藉由各個移動機構21b、移動機構22b使始端龜裂形成部21、終端龜裂形成部22從搬運路徑3 上退開。

接下來，一面分別使雷射照射部23、冷卻劑噴射部24動作，一面藉由第2圖所示的移動機構25使可動板20a朝箭頭符號P方向移動(前進)，而使雷射光通過區域28的下方到達形成有始端龜裂41之脆性材料基板W的前端部。於是，加熱區域29(參照第3圖)即形成於脆性材料基板W上，而脆性材料基板W的前端部接受雷射光C的照射而被加熱處理。此時，由於脆性材料基板W的前端部未到達冷卻劑通過區域30，因此未接受冷卻處理，因而進行僅進行加熱處理的初始加工。

接下來，作為接續初始加工的中期加工，在分別使雷射照射部23、冷卻劑噴射部24動作的狀態下，藉由移動機構25使可動板20a進一步移動(前進)，且使冷卻劑通過區域30的下方到達形成有始端龜裂41的前端部，並且使雷射光通過區域28的下方到達較前端部稍後方。另外，為了方便雖表現為初始加工、中期加工，但在從該等初始加工移至中期加工期間，不使可動板20a停止，而藉由移動機構25使之以一定速度移動。因此，藉由雷射光C之照射而加熱的加熱區域29或藉由冷卻劑R而冷卻的冷卻區域31，係在脆性材料基板W上以一定速度連續地移動(變化)。亦即，該等加熱區域29或冷卻區域31係朝與可動板20a之移動方向相同的方向，以一定速度連續地移動(變化)。

當以此方式將冷卻劑R噴射於脆性材料基 板W的前端部進行冷卻時，先前被加熱的部位即被急速冷卻。於是，在脆性材料基板W的上面因為加熱、冷卻作用而產生拉伸應力，且在始端龜裂41的缺口底部產生應力集中，因此，當預定的應力作用時，切斷線即以始端龜裂41為起點而沿著切斷預定線L逐漸進展。此時，由於脆性材料基板W為極薄的玻璃板，因此藉由適當選擇雷射照射部23的加熱條件、冷卻劑噴射部24的冷卻條件，可形成對於脆性材料基板W進行了全切割的切斷線而並非形成劃線作為切斷線。

再者，作為接續此種中期加工的終期加工，在分別使雷射照射部23、冷卻劑噴射部24動作的狀態下，藉由移動機構25使可動板20a進一步移動(前進)，使雷射光通過區域28的下方、冷卻劑通過區域30的下方依序到達形成有終端龜裂42之脆性材料基板W的後端部且使之通過。另外，在從該等中期加工移至終期加工的期間，也不使可動板20a停止，而藉由移動機構25以一定速度移動。因此，加熱區域29或冷卻區域31係在脆性材料基板W上以一定速度連續地移動。

以此方式沿著切斷預定線L連續地進行藉由雷射照射部23的加熱處理、藉由冷卻劑噴射部24的冷卻處理，即可以切斷預定線L進行脆性材料基板W的全切割(切斷)。

在此，玻璃板等之脆性材料基板之以初始龜裂為開端而切斷的機制，一般係被認為如下。

第4A圖、第4B圖係為顯示脆性材料基板W之剖面的圖，在該等圖中，符號t係顯示脆性材料基板W的厚度，而符號A係顯示形成於脆性材料基板W之上面的初始龜裂。

為了切斷此種脆性材料基板W，如第4A圖所示當將雷射光照射至初始龜裂A進行加熱時，初始龜裂A附近即被加熱，而在脆性材料基板W的表層部形成加熱區域29。接下來，當藉由冷卻劑噴射將脆性材料基板W的初始龜裂A附近冷卻時，初始龜裂A附近即被冷卻，而如第4B圖所示在脆性材料基板W的表層部形成冷卻區域31。此時，先前藉由加熱而形成的加熱區域29，會因為熱傳導而朝脆性材料基板W的厚度方向擴散。

在此種第4B圖所示的狀態下，加熱區域29雖會因為熱膨脹而伸展，但加熱區域29的周圍幾乎不會受到加熱的影響，因此會作用為抑制在加熱區域29之熱膨脹，且藉此而如第4B圖中箭頭符號所示，壓縮應力在加熱區域29產生作用。

另一方面，冷卻區域31雖會因為熱收縮而縮小，但冷卻區域31的周圍並未受到較大之冷卻的影響，因此會作用為抑制在冷卻區域31的熱收縮，且藉此而如第4B圖中箭頭符號所示，拉伸應力在冷卻區域31產生作用。如此，當拉伸應力在脆性材料基板W之表層部的冷卻區域31產生作用時，該拉伸應力即會作用於初始龜裂A，而會作用成以初始龜裂A為起點而切斷脆性材料基板W。藉 此，脆性材料基板W即會藉由初始龜裂A成長，而以在脆性材料基板W的表面切入有劃分線之方式被切斷。

此外，尤其厚度為300μm以下之極薄的脆性材料基板W時，以初始龜裂為開端對脆性材料基板W進行全切割(切斷)的機制係被認為如下。

第5A圖至第5C圖係顯示極薄之脆性材料基板W之上面的立體圖，在該等圖中亦為符號41顯示形成於脆性材料基板W之上面的始端龜裂，而符號L則顯示脆性材料基板W的切斷預定線。

為了切斷此種脆性材料基板W，當如第5A圖所示一面使脆性材料基板W朝箭頭符號Q方向(與第2圖中之可動板20a之移動方向相反的方向)移動，一面沿著包含始端龜裂41的切斷預定線L依序進行藉由雷射光照射的加熱、藉由冷卻劑噴射的冷卻時，在厚度為300μm以下的極薄脆性材料基板W情形而言，於雷射光照射後，熱會迅速傳導至下面。亦即，在脆性材料基板W的厚度方向溫度大致均勻，相對於此，在脆性材料基板W之切斷預定線L方向，溫度分布的寬度會比脆性材料基板W的厚度方向大。換言之，在脆性材料基板W的厚度方向，具有變化率小的和緩的溫度梯度，相對於此，在脆性材料基板W之切斷預定線L方向，則具有變化率大的急遽的溫度梯度(脆性材料基板W之切斷預定線L方向之溫度梯度比脆性材料基板W之厚度方向之溫度梯度大)。因此，始端龜裂41的成長，比起脆性材料基板W之厚度方向的溫度分布， 係更加受到切斷預定線L方向的溫度分布的影響而進行。

在此種狀態下，加熱區域29雖會因為熱膨脹而伸展，但加熱區域29的周圍，尤其在與箭頭符號Q方向相反的區域，幾乎不會受到加熱的影響，因此會作用成抑制在加熱區域29的熱膨脹，藉此而如第5A圖中箭頭符號所示，壓縮應力在加熱區域29產生作用。

另一方面，冷卻區域31雖會因為熱收縮而縮小，但冷卻區域31的周圍不會受到較大的冷卻的影響，因此作用成抑制在冷卻區域31的熱收縮，藉此而如第5A圖中箭頭符號所示拉伸應力在冷卻區域31產生作用。如此，當拉伸應力在脆性材料基板W之表層部的冷卻區域31產生作用時，該拉伸應力即作用於始端龜裂41，使得在脆性材料基板W以始端龜裂41為起點產生切斷。

因此，當使脆性材料基板W朝箭頭符號Q方向移動，且沿著切斷預定線L連續地進行藉由雷射光照射的加熱、藉由冷卻劑噴射的冷卻時，以始端龜裂41為起點之脆性材料基板W的切斷就會沿著切斷預定線L進行。

然而，當脆性材料基板W持續往箭頭符號Q方向的移動，且如第5B圖所示加熱區域29到達脆性材料基板W的終端時，在加熱區域29的周圍幾乎未受到加熱之影響的區域較少，尤其不會存在與箭頭符號Q方向相反側之脆性材料基板W的區域。因此，抑制在加熱區域29之熱膨脹的力幾乎不會產生作用，因此如第5B圖中箭頭符號所示，加熱區域29會自由地熱膨脹。

同樣地，在冷卻區域31中於冷卻區域31的周圍未受到冷卻極大影響的區域較少，尤其是與箭頭符號Q方向相反側的區域減少，因此抑制在冷卻區域31的熱收縮的力量減弱，因此第5B圖中如箭頭符號所示冷卻區域31會熱收縮。

因此，尤其在冷卻區域31的拉伸應力會緩和，因此在以始端龜裂41為起點而進行的切斷線不會有充分的拉伸應力作用，因此沿著該切斷線之切斷預定線L的進行即停止。亦即，以始端龜裂41為起點之切斷線S的進行在脆性材料基板W之切斷預定線L終端部停止。因此，僅是形成始端龜裂41且沿著切斷預定線L而連續地進行雷射光照射的加熱、冷卻劑噴射的冷卻，在切割終端部也必定會產生切斷殘餘。結果，為了切斷該脆性材料基板W的切斷殘餘部分而進行全切割，必須與習知相同地進行斷開處理。

因此，在本實施形態中，係如第5C圖所示在脆性材料基板W的終端部形成終端龜裂42。以此方式形成終端龜裂42，在切斷預定線L上產生的拉伸應力即作用於第5C圖所示的終端龜裂42，藉此在脆性材料基板W即會以終端龜裂42為起點而產生切斷。

因此，當使脆性材料基板W朝箭頭符號Q方向移動，且沿著切斷預定線L連續地進行雷射光照射之加熱、冷卻劑噴射的冷卻時，在切斷預定線L的終端部，以終端龜裂42為起點之脆性材料基板W的切斷就會沿著 切斷預定線L進行，且會連上先前所形成之以始端龜裂41為起點的切斷線S。因此，藉由以此方式形成終端龜裂42，可使在切斷預定線L上以始端龜裂41為起點的切斷線S與以終端龜裂42為起點的脆性材料基板W的切斷相接續，而使脆性材料基板W以一個連續的切斷線進行全切割。

若以此方式切斷脆性材料基板W，就使切斷裝置20之可動板20a朝與箭頭符號P方向相反的方向移動，恢復為初始位置。再者，解除第1可動固持構件5對於切斷後之脆性材料基板W的固持並使第1可動固持構件5往固定固持構件4側移動，而固持由固定固持構件4所固持之後續之脆性材料基板W的前端部。另一方面，關於切斷後的脆性材料基板W，係藉由使第2可動固持構件7往搬運方向下游側移動，而在搬運路徑3上使其進一步行進(搬運)。

以下，藉由重複此種步驟，以切斷裝置20將從捲出輥2所捲出的脆性材料基板W連續地進行全切割，而可作成所希望的尺寸。

就本實施形態之切斷裝置20而言，由於係具備有在脆性材料基板W之切斷預定線L上之使脆性材料基板W移動時之移動方向的後端部，形成終端龜裂42作為初始龜裂的終端龜裂形成部22，因此尤其即使在脆性材料基板W的切割終端部亦可以終端龜裂42為起點而進行全切割。因此，藉由僅是具備終端龜裂形成部22之簡易的 方法，就可消除在切割終端部的切斷殘餘而在切斷預定線L全區域確實地進行全切割。

此外，就藉由此種切斷裝置20切斷脆性材料基板的方法而言，亦由於形成有終端龜裂42作為初始龜裂，因此即使在切割終端部亦可以終端龜裂42為起點而進行全切割。因此，藉由僅是加上形成終端龜裂42之簡易的方法，就可消除在切割終端部的切斷殘餘而在切斷預定線L全區域進行全切割。

此外，將始端龜裂41及終端龜裂42均形成於脆性材料基板W的非製品品質區域。因此，雖然該等始端龜裂41及終端龜裂42的切斷面較為粗糙，但始端龜裂41及終端龜裂42不會形成在製品品質區域，因此可防止損及由製品品質區域所構成之最終之製品的品質。

另外，本發明並不限定於上述實施形態，只要在不脫離本發明之主旨之範圍內，均可作各種變更。

例如，在上述實施形態中，雖構成為分別藉由獨自的移動機構21b、移動機構22b來移動始端龜裂形成部21、終端龜裂形成部22，但亦可將始端龜裂形成部21、終端龜裂形成部22之各者的金剛石切割器21a、金剛石切割器22a安裝於可動板20a或安裝於雷射照射部23，藉此而分別藉由用以使可動板20a移動的移動機構25而分別使始端龜裂形成部21(金剛石切割器21a)、終端龜裂形成部22(金剛石切割器22a)移動。

此時，亦可不一併設置始端龜裂形成部21、 終端龜裂形成部22，而僅將其中一方的龜裂形成部安裝於可動板20a或雷射照射部23，且藉由該龜裂形成部一併進行始端龜裂41的形成與終端龜裂42的形成。

此外，在上述實施形態中，雖藉由使可動板20a移動而使雷射照射部23、冷卻劑噴射部24相對於脆性材料基板W移動，但例如欲將大型的脆性材料基板W分割為複數片時等情形下，亦可先將雷射照射部23、冷卻劑噴射部24予以固定配置，且使脆性材料基板W相對於該等雷射照射部23、冷卻劑噴射部24移動。

此外，在上述實施形態中，雖使用了屬於刀輪(cutter wheel)的金剛石切割器21a或金剛石切割器22a作為始端龜裂形成部21、終端龜裂形成部22，但本發明不限定於此，其他亦可例如藉由使用了短脈衝雷射的磨削(ablation)加工形成始端龜裂41或終端龜裂42。使用此種短脈衝雷射時，由於可藉由非接觸方式形成始端龜裂41或終端龜裂42，因此可抑制微細龜裂(micro crack)的產生。

[產業上之可利用性]

依據本發明之脆性材料基板的切斷裝置及切斷方法，尤其在切割終端部亦可以終端龜裂為起點進行全切割。因此，藉由只是加上終端龜裂之形成的簡易方法，就可消除在切割終端部的切斷殘餘而進行切斷預定線全區域的全切割。

3‧‧‧搬運路徑(加工台)

20‧‧‧脆性材料基板的切斷裝置

20a‧‧‧可動板

20b‧‧‧驅動源

21‧‧‧始端龜裂形成部

21a、22a‧‧‧金剛石切割器

21b、22b‧‧‧移動機構

22‧‧‧終端龜裂形成部

23‧‧‧雷射照射部(雷射光照射源)

24‧‧‧冷卻劑噴射部(冷卻劑噴射源)

24a‧‧‧噴射噴嘴

24b‧‧‧送液泵

24c‧‧‧槽

25‧‧‧移動機構(移動手段)

28‧‧‧雷射光通過區域

30‧‧‧冷卻劑通過區域

41‧‧‧始端龜裂

42‧‧‧終端龜裂

C‧‧‧雷射光

P‧‧‧箭頭符號

R‧‧‧冷卻劑

W‧‧‧脆性材料基板

Claims (5)

1. 一種脆性材料基板的切斷方法，係沿著與脆性材料基板的搬送方向正交之切斷預定線切斷該脆性材料基板，該脆性材料基板的切斷方法係包括：在該脆性材料基板之與該搬送方向正交之該切斷預定線上之使該脆性材料基板相對於雷射光照射源移動時之移動方向的前端部形成始端龜裂，而且在該移動方向的後端部形成終端龜裂的步驟；一面使前述脆性材料基板相對於該雷射光照射源移動，一面從該雷射光照射源將雷射光從上方傾斜地照射於前述切斷預定線上，以沿著前述切斷預定線形成細長之加熱區域而進行加熱處理的步驟；及從冷卻劑噴射源將冷卻劑噴射至經由該雷射光對該脆性材料基板進行過加熱處理的部位，以進行冷卻處理而以前述切斷預定線切斷前述脆性材料基板的步驟；前述形成始端龜裂的步驟與前述形成終端龜裂的步驟之至少一者係藉由使用了短脈衝雷射的磨削加工而進行；該脆性材料基板之搬送係以僅固持成為該脆性材料基板之非製品品質區域的兩側端部之方式而沿著前述搬送方向搬送。
2. 如申請專利範圍第1項所述之脆性材料基板的切斷方法，其中，前述脆性材料基板係在周緣部具有非製品品質區域，且在非製品品質區域之內側具有製品品質區 域；在形成前述始端龜裂及前述終端龜裂的步驟中，將該等始端龜裂及終端龜裂均形成於非製品品質區域。
3. 如申請專利範圍第1項所述之脆性材料基板的切斷方法，其中，前述脆性材料基板的厚度為300μm以下之情況，係以使前述脆性材料基板之切斷預定線方向之溫度梯度大於前述脆性材料基板之厚度方向之溫度梯度之方式，對前述脆性材料基板進行前述加熱處理及前述冷卻處理。
4. 一種脆性材料基板的切斷裝置，係沿著與脆性材料基板的搬送方向正交的切斷預定線切斷該脆性材料基板，該脆性材料基板的切斷裝置係包括：加工台，用以配置該脆性材料基板；始端龜裂形成部，係在前述脆性材料基板之與該搬送方向正交的該切斷預定線上之使該脆性材料基板移動時之移動方向的前端部形成始端龜裂；終端龜裂形成部，係在前述脆性材料基板之該切斷預定線上之使該脆性材料基板移動時之移動方向的後端部形成終端龜裂；雷射照射部，將雷射光從上方傾斜地照射於前述脆性材料基板上以沿著前述切斷預定線形成細長之加熱區域；冷卻劑噴射部，將冷卻劑噴射於前述脆性材料基板上； 移動手段，使前述脆性材料基板相對於前述雷射照射部及前述冷卻劑噴射部朝預先設定的方向移動；夾軌，沿著前述搬送方向而配置；及可動固持構件，被安裝成可在前述夾軌往返移動，且僅固持成為該脆性材料基板之非製品品質區域的兩側端部；前述始端龜裂形成部與前述終端龜裂形成部之至少一者係藉由使用了短脈衝雷射的磨削加工裝置而構成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之脆性材料基板的切斷裝置，其中，前述移動手段係以使前述雷射照射部及前述冷卻劑噴射部相對於前述脆性材料基板移動之方式構成；前述始端龜裂形成部及前述終端龜裂形成部係構成為移動於與前述雷射照射部相同的移動路徑上。