TWI677475B - 脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法及脆性材料基板之切斷方法 - Google Patents

脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法及脆性材料基板之切斷方法 Download PDF

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TWI677475B
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曾山浩
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Abstract

本發明提供一種可於脆性材料基板上以高確實性形成垂直裂痕之方法。
對於脆性材料基板之垂直裂痕形成方法具備：溝槽線形成步驟，其係於一主面上形成線狀之槽部即溝槽線；及輔助線形成步驟，其係藉由使於外周部具備等間隔地設置有複數個槽之刀尖之刻劃輪壓接滾動而形成與溝槽線交叉之輔助線；於溝槽線形成步驟中，以於正下方維持無裂痕狀態之方式形成溝槽線，且於輔助線形成步驟中，使用以相對外周為非對稱之形狀形成有複數個槽之刻劃輪，形成輔助線，且以與兩線之交點作為開始點，產生自溝槽線起之垂直裂痕之伸展。

Description

脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法及脆性材料基板之切斷方法
本發明係關於一種用以切斷脆性材料基板之方法，尤其關於一種於脆性材料基板之切斷時形成垂直裂痕之方法。
平板顯示器面板或太陽電池面板等之製造製程一般包含將玻璃基板、陶瓷基板、半導體基板等含有脆性材料之基板(母基板)切斷之步驟。於該切斷中，廣泛地使用如下手法，即，使用鑽石尖或刀輪等刻劃工具於基板表面形成劃線，使裂痕(垂直裂痕)自該劃線沿基板厚度方向伸展。於形成劃線之情形時，既有垂直裂痕沿厚度方向完全伸展而將基板切斷之情形，亦有垂直裂痕沿厚度方向僅部分地伸展之情形。於後者之情形時，於劃線形成後，進行被稱為斷裂步驟之應力賦予。藉由斷裂步驟而使垂直裂痕沿厚度方向完全地行進，藉此將基板沿劃線切斷。
作為此種藉由劃線之形成而使垂直裂痕伸展之手法，亦稱為輔助線之於垂直裂痕伸展時成為起點(觸發)之線狀之加工痕的形成手法已為公知(例如，參照專利文獻1)。
又，於脆性材料基板上形成孔部之情形等時適於在切取閉合曲線區域時形成劃線之刀輪亦已為公知(例如，參照專利文獻2~4)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-74145號公報
[專利文獻2]日本專利特開2000-219527號公報
[專利文獻3]日本專利特開平07-223828號公報
[專利文獻4]國際公開2010/087423號公報
例如專利文獻1所揭示之利用輔助線之手法係與不利用輔助線之手法相比，具有可於切斷用之劃線形成時使刀輪或鑽石尖等刻劃工具賦予基板之力(衝擊)減小之優點。例如，即便為使垂直裂痕不易伸展之較弱之力(負載)進行作用，形成劃線之態樣，亦能夠使輔助線成為觸發，使垂直裂痕自劃線適當地伸展。
但，尤其於量產品之製造步驟中實施之脆性材料基板之切斷中要求較高之良率(確實的切斷)時，專利文獻1所揭示之技術未必能夠對於以輔助線為起點之垂直裂痕之伸展，保證其確實性。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在提供一種可於脆性材料基板之預先規定之切斷位置以較高之確實性形成垂直裂痕之方法。
為解決上述課題，技術方案1之發明之特徵在於：其係將脆性材料基板沿厚度方向切斷時於切斷位置形成垂直裂痕之方法，且具備：溝槽線形成步驟，其係於上述脆性材料基板之一主面上形成線狀之槽部即溝槽線；及輔助線形成步驟，其係藉由使於外周部具備等間隔地設置有複數個槽之刀尖之刻劃輪於上述一主面上壓接滾動而形成與上述溝槽線交叉之加工痕即輔助線；於上述溝槽線形成步驟中，以於上述溝槽線之正下方維持無裂痕狀態之方式形成上述溝槽線，且於上述輔助線形成步驟中，使用以相對上述外周為非對稱之形狀形成上述複 數個槽之上述刻劃輪，形成上述輔助線，且以上述溝槽線與上述輔助線之交點作為開始點，使垂直裂痕自上述溝槽線沿上述脆性材料基板之厚度方向伸展。
技術方案2之發明係如技術方案1之脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其中於上述輔助線形成步驟中，伴隨上述輔助線之形成，於上述脆性材料基板之內部且上述輔助線之側方產生存在大量輔助裂痕之內部裂痕區域，且以上述內部裂痕區域形成於上述溝槽線上之垂直裂痕之預定伸展方向側之方式，規定上述溝槽線與上述輔助線之形成位置。
技術方案3之發明係如技術方案2之脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其中將上述輔助線以與上述溝槽線交叉之方式形成於上述溝槽線上之垂直裂痕之預定伸展方向相反側附近。
技術方案4之發明係如技術方案1至3中任一項之脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其中於形成上述溝槽線之後形成上述輔助線。
技術方案5之發明之特徵在於：其係於將脆性材料基板沿厚度方向切斷時於切斷位置形成垂直裂痕之方法，且具備：溝槽線形成步驟，其係於上述脆性材料基板之一主面上形成線狀之槽部即溝槽線；及輔助線形成步驟，其係藉由使於外周部具備等間隔地設置有複數個槽之刀尖之刻劃輪於上述一主面上壓接滾動而形成與上述溝槽線交叉之加工痕即輔助線；於上述溝槽線形成步驟中，以於上述溝槽線之正下方維持無裂痕狀態之方式形成上述溝槽線，且於上述輔助線形成步驟中，使用以於上述外周之左右具有不同深度之方式形成上述複數個槽之上述刻劃輪，形成上述輔助線，且以上述溝槽線與上述輔助線之交點作為開始點，使上述溝槽線自垂直裂痕沿上述脆性材料基板之厚度方向伸展。
技術方案6之發明之特徵在於：其係將脆性材料基板沿厚度方向切斷之方法，且具備：垂直裂痕形成步驟，其係藉由如技術方案1至5中任一項之垂直裂痕之形成方法而於上述脆性材料基板上形成垂直裂痕；及斷裂步驟，其係沿上述垂直裂痕使上述脆性材料基板斷裂。
根據技術方案1至6之發明，可於脆性材料基板之預先規定之切斷位置使垂直裂痕以較高之確實性伸展，故能夠將脆性材料基板於該切斷位置確實地切斷。
1‧‧‧平台
2‧‧‧刻劃頭
50‧‧‧刻劃工具
51‧‧‧刻劃輪
52‧‧‧銷
53‧‧‧支座
100‧‧‧刻劃裝置
150‧‧‧刻劃工具
151‧‧‧鑽石尖
152‧‧‧柄
A‧‧‧部分
A1‧‧‧(輔助線TL之)起點
A2‧‧‧(輔助線TL之)終點
AL‧‧‧輔助線
AR1‧‧‧箭頭
AR2‧‧‧箭頭
AR3‧‧‧箭頭
AR4‧‧‧箭頭
AX‧‧‧軸中心
AX2‧‧‧軸方向
B‧‧‧箭頭
C‧‧‧(溝槽線TL與輔助線AL之)交點
CR‧‧‧內部裂痕區域
DA‧‧‧移動方向
DP‧‧‧刻劃方向
DT‧‧‧厚度方向
G‧‧‧(刻劃輪51之)槽
G1‧‧‧相對較深之部分
G2‧‧‧相對較淺之部分
OP‧‧‧(刻劃輪51之)外周
P‧‧‧(刻劃輪51之)突起
PF‧‧‧(刻劃輪51之)刀尖
PF2‧‧‧刀尖
PP‧‧‧頂點
PS‧‧‧稜線
RT‧‧‧箭頭
SD1‧‧‧頂面
SD2‧‧‧側面
SD3‧‧‧側面
SF1‧‧‧(脆性材料基板W之)一主面(上表面)
SF2‧‧‧(脆性材料基板W之)另一主面(下表面)
T1‧‧‧(溝槽線TL之)起點
T2‧‧‧(溝槽線TL之)終點
TL‧‧‧溝槽線
VC‧‧‧垂直裂痕
W‧‧‧脆性材料基板
θ1‧‧‧角度
θ2‧‧‧角度
圖1係概略地表示刻劃裝置100之構成之圖。
圖2(a)、(b)係部分A中之刻劃輪51之放大圖。
圖3係例示溝槽線TL形成後之狀況之脆性材料基板W之俯視圖。
圖4(a)、(b)係概略地表示用於形成溝槽線TL之鑽石尖150之構成之圖。
圖5係包含溝槽線TL之垂直剖面之zx部分剖視圖。
圖6係例示輔助線AL形成時之狀況之脆性材料基板W之俯視圖。
圖7係例示伴隨輔助線AL之形成之垂直裂痕VC之伸展狀況之脆性材料基板W之俯視圖。
圖8係例示伴隨輔助線AL之形成之垂直裂痕VC之伸展狀況之脆性材料基板W之俯視圖。
圖9係包含溝槽線TL與垂直裂痕VC之垂直剖面之zx部分剖視圖。
圖10(a)、(b)係表示形成垂直裂痕VC時之輔助線AL附近之狀況之模式圖。
圖11係對於實施例與比較例之各者，相對於形成輔助線AL時所施加之負載繪製VC成立率所得之曲線圖。
圖12係穿過變化例之刻劃輪51之槽G之部分放大剖視圖。
<刻劃裝置>
圖1係概略地表示本發明之實施形態中使用之刻劃裝置100之構成之圖。一般而言，刻劃裝置100係在將玻璃基板、陶瓷基板、半導體基板等脆性材料基板W於特定之切斷位置沿厚度方向DT切斷，進行小尺寸化時使用，但本實施形態中，將刻劃裝置100用於在脆性材料基板W之一主面SF1側之切斷位置為使垂直裂痕伸展所進行之輔助線AL(參照圖6等)之形成。再者，於本實施形態中，所謂輔助線AL係在與形成於主面SF1側之切斷位置之溝槽線TL(參照圖3等)交叉之位置上所形成，且於溝槽線TL之正下方使垂直裂痕伸展時成為起點(觸發)之加工痕。又，所謂溝槽線TL係其正下方成為垂直裂痕之形成位置之微細之線狀之槽部(凹部)。關於輔助線AL與溝槽線TL之詳情將於以下敍述。
刻劃裝置100主要具備載置脆性材料基板W之平台1、及保持刻劃工具50之刻劃頭2。
刻劃裝置100具備未圖示之平台移動機構及刻劃頭移動機構之一者或兩者，且藉由具備該等機構，而於刻劃裝置100中，刻劃頭2可於保持有刻劃工具50之狀態下相對於平台1在水平面內相對移動。以下，為簡化說明，而於刻劃動作時，設為刻劃頭2相對於平台1朝向圖1所示之刻劃方向DP移動。
刻劃工具50係用以對脆性材料基板W進行刻劃之工具。刻劃工具50具有刻劃輪(刀輪)51、銷52、及支座53。
刻劃輪51係呈現圓盤狀(算盤珠狀)，且沿其外周OP具備刀尖。圖2係圖1所示之部分A處之刻劃輪51之放大圖。圖2(a)係對於包含外周OP之面之部分A之放大剖視圖，圖2(b)係對於部分A之另一部分自以箭頭B表示之與刻劃輪51之外周垂直之方向觀察所得之圖。
於宏觀上，刻劃輪51之外周OP可視作如圖1所示呈現均勻之圓形，但實際上，如圖2所示，於外周OP，等間隔地設置有複數個微細之槽G，且相鄰之槽G彼此之間成為突起P，藉此，構成刀尖PF。即，刻劃輪51係具有交替地存在槽G與突起P之刀尖PF之所謂帶槽輪。再者，突起P成為包含稜線與夾持該稜線之一對傾斜面之剖視大致等腰三角形狀。
更詳細而言，如圖2(b)所示，槽G係設置成相對外周OP為非對稱之形狀。此情形係藉由使槽G相對於包含外周OP之面傾斜地設置而實現。藉此，槽G於外周OP之左右，具有相對較深之部分G1(圖2(b)中相較外周OP更左側)、及相對較淺之部分G2(於圖2(b)中相較外周OP更右側)。
該刻劃輪51典型而言具有數mm左右之直徑。又，槽G之深度於部分G1中最大為數μm~數十μm左右，於部分G2中最大為數μm左右。槽G設置有數百個左右。
再者，作為具有此種槽形狀之刻劃輪51，可適用例如於切取閉合曲線區域之情形時用於形成劃線者。
銷52係垂直地插穿至刻劃輪51之軸中心AX之位置。支座53係由刻劃頭2保持，並且以刻劃輪51可圍繞軸中心AX旋轉之態樣支持插穿至刻劃輪51之銷52。即，支座53係軸支銷52與刻劃輪51且使其等可圍繞軸中心AX旋轉。更詳細而言，刻劃輪51以槽G之部分G1相對於圖1所示之刻劃方向DP位於右側(圖式觀察之近前側)，且部分G2相對於刻劃方向DP位於左側(圖式觀察之裏側)之方式受到軸支。又，支座53係以刻劃輪51之刀尖PF(外周OP)所成之面於鉛垂方向延伸之方式水平地支持銷52。
刻劃輪51中之至少設置有槽G與突起P之外周附近部分係例如使用超硬合金、燒結鑽石、多晶鑽石或單晶鑽石等硬質材料而形成。根 據減小上述稜線及傾斜面之表面粗糙度之觀點，刻劃輪51整體亦可由單晶鑽石製作。
於具有如上構成之刻劃裝置100中，在使刻劃輪51壓接於將脆性材料基板W之另一主面SF2作為載置面水平地載置固定於平台1之上之脆性材料基板W之一主面(以下，亦稱為上表面)SF1之狀態下，使保持刻劃工具50之刻劃頭2於刻劃方向DP移動。如此，則使壓接於脆性材料基板W之狀態之刻劃輪51於使刀尖PF略微侵入至脆性材料基板W之狀態下朝箭頭RT所示之方向圍繞軸中心AX滾動。藉此，於脆性材料基板W之上表面SF1，伴隨該刻劃輪51之壓接滾動，產生沿著刻劃輪51之移動方向之塑性變形。於本實施形態中，將產生該塑性變形之刻劃輪51之壓接滾動動作稱為刻劃輪51之刻劃動作。
如上所述，因刻劃輪51具有相對於外周OP非對稱之槽G，故於刻劃動作時使刻劃輪51作用於脆性材料基板W之應力亦相對於刻劃方向DP成為非對稱。具體而言，作用於槽G中之相對較深之部分G1所在的相對於刻劃方向DP右側之應力相對變大，且作用於槽G中之相對較淺之部分G2所在之相對於刻劃方向DP左側之應力相對變小。
再者，於使刻劃輪51壓接於上表面SF1時刻劃輪51施加至脆性材料基板之負載可藉由刻劃頭2中具備之未圖示之負載調整機構而調整。
<垂直裂痕之形成順序>
其次，對本實施形態中進行之利用輔助線AL形成切斷位置之垂直裂痕之順序進行說明。圖3至圖9係階段性地表示該垂直裂痕之形成狀況之圖。以下，以對於矩形狀之脆性材料基板W預先設定與一組對邊平行之複數個切斷位置(切斷線)之情形為例進行說明。又，於各圖中附有右手系之xyz座標，該右手系之xyz座標係將輔助線AL之形成進展方向設為x軸正方向，將溝槽線TL之形成進展方向設為y軸正方 向，且將鉛垂上方設為z軸正方向。
首先，形成溝槽線TL。圖3係例示溝槽線TL形成後之狀況之脆性材料基板W之俯視圖(xy平面圖)。圖4係概略地表示用於形成溝槽線TL之刻劃工具150之構成之圖。圖5係包含溝槽線TL之垂直剖面之zx部分剖視圖。圖3所示之溝槽線TL之形成位置相當於自脆性材料基板W之上表面SF1側俯視脆性材料基板W時之切斷位置。
於本實施形態中，於溝槽線TL之形成中使用具備鑽石尖151之刻劃工具150。鑽石尖151係例如圖4所示呈現角錐台形狀，且設置有頂面SD1(第1面)與包圍頂面SD1之複數個面。更詳細而言，如圖4(b)所示，該等複數個面包含側面SD2(第2面)及側面SD3(第3面)。頂面SD1、側面SD2及SD3係朝向互不相同之方向，且相互鄰接。於鑽石尖151，藉由包含側面SD2及SD3之稜線PS、與頂面SD1、側面SD2及SD3之3個面所成之頂點PP而形成刀尖PF2。如圖4(a)所示，鑽石尖151以頂面SD1成為最下端部之態樣保持於呈現棒狀(柱狀)之柄152之一端部側。
於使用刻劃工具150之情形時，如圖4(a)所示，於柄152之軸方向AX2自鉛垂方向朝向移動方向DA前方(y軸正方向)傾斜特定之角度之狀態下、亦即以使頂面SD1朝向移動方向DA後方(y軸負方向)之姿勢，使鑽石尖151抵接於脆性材料基板W之上表面SF1。繼而，一面保持該抵接狀態一面使刻劃工具150朝向移動方向DA前方移動，藉此，使鑽石尖151之刀尖PF2滑動。藉此，產生沿鑽石尖151之移動方向DA之塑性變形。於本實施形態中，將產生該塑性變形之鑽石尖151之滑動動作亦稱為鑽石尖151之刻劃動作。
如圖3及圖5所示，溝槽線TL係以沿y軸方向延伸之方式形成於脆性材料基板W之上表面SF1之微細之線狀之槽部。溝槽線TL係作為藉由於將刻劃工具150之姿勢設為相對於移動方向DA對稱之狀態下，使 鑽石尖151滑動而於脆性材料基板W之上表面SF1產生之塑性變形之結果而形成。於該情形時，如圖5中模式性所示，溝槽線TL大致作為與其延伸方向垂直之剖面之形狀為線對稱之槽部而形成。
如圖3所示，溝槽線TL於脆性材料基板W之上表面SF1上所規定之切斷位置，在以箭頭AR1表示之y軸正方向上，自起點T1形成至終點T2。以下，將溝槽線TL上相對接近起點T1之範圍亦稱為上游側，將相對接近終點T2之範圍亦稱為下游側。
再者，於圖3中，將溝槽線TL之起點T1及終點T2設為自脆性材料基板W之端部略微隔開之位置，但此情形並非必需之態樣，亦可根據設為切斷對象之脆性材料基板W之種類或切斷後之單片之用途等而將其中任一者或兩者適當地設為脆性材料基板W之端部位置。但，將起點T1設為脆性材料基板W之端部之態樣係與如圖3中所例示將自端部略微隔開之位置設為起點T1之情形相比，施加至刻劃工具150之刀尖PF2上之衝擊變大，故必須留意刀尖PF2之壽命之方面及意外地引起垂直裂痕之產生之方面。
又，於複數個切斷位置之各者上之溝槽線TL之形成既可為於具備一個刻劃工具150之未圖示之加工裝置中使用該刻劃工具150依次地形成之態樣，亦可為使用複數個溝槽線TL形成用之加工裝置同時並行地形成之態樣。
於溝槽線TL之形成時，將刻劃工具150所施加之負載(相當於將刻劃工具150自鉛垂上方朝向脆性材料基板W之上表面SF1壓入之力)設定為即便可確實地形成溝槽線TL，但於脆性材料基板W之厚度方向DT上不產生自該溝槽線TL起之垂直裂痕之伸展(圖5)。
換言之，溝槽線TL之形成係以於溝槽線TL之正下方，在脆性材料基板W與溝槽線TL交叉之方向上維持連續地相連之狀態(無裂痕狀態)之方式進行。再者，於以該對應而形成溝槽線TL之情形時，於脆 性材料基板W之溝槽線TL附近(自溝槽線TL起約5μm~10μm左右以內之範圍)，作為塑性變形之結果而殘留有內部應力。
該溝槽線TL之形成可藉由例如將刻劃工具150施加之負載設定為相較使用相同刻劃工具150形成伴有垂直裂痕之伸展之劃線之情形更小的值而實現。
於無裂痕狀態下即便形成有溝槽線TL，亦不存在自該溝槽線TL起之垂直裂痕之伸展，故即便彎曲力矩作用於脆性材料基板W，亦與形成有垂直裂痕之情形相比，更不易產生沿著溝槽線TL之切斷。
繼溝槽線TL形成之後，藉由具備刻劃工具50之刻劃裝置100而形成輔助線AL。圖6係例示輔助線AL形成時之狀況之脆性材料基板W之俯視圖。圖7及圖8係例示伴隨輔助線AL之形成之垂直裂痕VC之伸展狀況之脆性材料基板W之俯視圖。圖9係包含溝槽線TL與垂直裂痕VC之垂直剖面之zx部分剖視圖。
於本實施形態中，如圖6所示，輔助線AL係於溝槽線TL之下游側附近，在以箭頭AR2表示之x軸正方向(與溝槽線TL正交)，於自起點A1至終點A2之範圍藉由使脆性材料基板W之上表面SF1產生塑性變形而形成之加工痕。
輔助線AL之形成係以使箭頭AR2所示之輔助線AL之形成進展方向與刻劃方向DP(x軸正方向)一致之態樣進行。即，在使刻劃輪51壓接於脆性材料基板W之上表面SF1之狀態下，使刻劃頭2於刻劃方向DP上移動，藉此，使刻劃輪51滾動。如此般，每當輔助線AL與溝槽線TL交叉，則如圖7中箭頭AR3所示，自與各個溝槽線TL之交點C之位置朝向垂直裂痕VC之預定伸展方向(圖7之情形則為溝槽線TL之上游側)不斷依次地產生圖9所示之自溝槽線TL朝向脆性材料基板W之厚度方向DT之垂直裂痕VC之伸展。
再者，輔助線AL之形成亦與形成溝槽線TL之情形同樣地，並非 以於其正下方使垂直裂痕伸展為目的，故於形成輔助線AL時刻劃輪51所施加之負載亦可設定為相較使用相同刻劃輪51形成伴有垂直裂痕之伸展之劃線之情形更小之值。
最終，如圖8所示，於所有之切斷位置，產生自溝槽線TL起之垂直裂痕VC之伸展。即，輔助線AL之形成成為開端(輔助線AL成為觸發)，且於此前雖形成溝槽線TL但無裂痕狀態之脆性材料基板W之各切斷位置，形成自溝槽線TL延伸之垂直裂痕VC。
其原因在於，於使用具備鑽石尖151之刻劃工具150，形成溝槽線TL之情形時，於溝槽線TL之正下方產生之垂直裂痕VC具有伸展至頂面SD1所存在之側之性質。即，於輔助線AL之附近產生之垂直裂痕VC具有朝向特定之一方向伸展之性質。在以於溝槽線TL上之上游側配置有鑽石尖之頂面SD1之態樣形成溝槽線TL之本實施形態中，於形成輔助線AL後，垂直裂痕VC於溝槽線TL之上游側伸展，但於相反方向垂直裂痕VC不易伸展。
將以該態樣於切斷位置形成有垂直裂痕VC之脆性材料基板W賦予未圖示之特定之斷裂裝置。於斷裂裝置中，藉由所謂的3點彎曲或4點彎曲之手法而使彎曲力矩作用於脆性材料基板W，藉此，進行使垂直裂痕VC伸展至脆性材料基板W之下表面SF2為止之斷裂步驟。藉由經由該斷裂步驟而於切斷位置將脆性材料基板W切斷。
於如以上順序之情形時，切斷位置上之溝槽線TL之形成並未伴有垂直裂痕VC之伸展，故與如先前般以與形成劃線同時地形成垂直裂痕之方式進行對切斷位置之刻劃之情形相比，具有可減少施加至刻劃工具50之負載之優點。該優點有益於切斷位置上之切斷中使用之刻劃工具50之長壽命化。
<垂直裂痕伸展之詳情>
圖10係表示藉由繼形成溝槽線TL後形成輔助線AL而形成垂直裂 痕VC時之輔助線AL附近之狀況的模式圖。再者，圖6至圖8中將輔助線AL圖示為概略地連續之線狀之加工痕，但於微觀上而言，如圖10所示，輔助線AL係反映交替存在有槽G與突起P之刀尖PF之形狀，且作為十數μm左右較短之線段斷續存在之態樣之加工痕而形成。
若於作為刻劃方向DP之x軸正方向(與y軸垂直之方向)上形成輔助線AL，則遍及該輔助線AL之所有形成位置，於脆性材料基板W之內部且y軸方向負側(圖10中相較輔助線AL為圖式觀察之更下側)之輔助線AL之側方，形成存在以輔助線AL為起點之無數輔助裂痕之內部裂痕區域CR。
更詳細而言，內部裂痕區域CR係以將輔助線AL之任意位置作為起點且偏靠自成為(-y、-z)之方向至-z方向為止之範圍內之態樣產生。內部裂痕區域CR係形成於俯視上表面SF1時相較輔助線AL更靠y軸負方向上自輔助線AL起最大約數十μm左右之範圍。
認為此情形係與形成輔助線AL時之刻劃輪51之方向有關。即，於作為刻劃方向DP之x軸正方向上形成輔助線AL之情形時，使用於形成輔助線AL之刻劃輪51以使槽G中之相對較深之部分G1朝向垂直裂痕VC之預定伸展方向即溝槽線TL之上游側(亦即y軸方向負側)，且使相對較淺之部分G2朝向其相反方向即溝槽線TL之下游側(y軸方向正側)之姿勢滾動。於該情形時，如上所述，相對較大之應力發揮作用於部分G1所在之相對於刻劃方向DP為右側、亦即垂直裂痕VC之預定伸展方向即溝槽線TL之上游側(y軸方向負側)。因此，認為於y軸方向負側，容易形成自輔助線AL起之輔助裂痕。
內部裂痕區域CR係遍及所有輔助線AL而形成，故內部裂痕區域CR於輔助線AL與溝槽線TL交叉之部位附近亦以較高之概率產生。如上所述，於溝槽線TL之附近殘留有內部應力，故在以將內部裂痕區域CR形成於溝槽線TL之垂直裂痕VC之預定伸展方向側之方式形成有 輔助線之情形時，內部裂痕區域CR形成於殘留內部應力之存在區域成為開端，產生溝槽線TL附近之殘留內部應力之釋放。作為其結果，如圖10(b)中箭頭AR4所示，朝向垂直裂痕VC之預定伸展方向(本實施形態中為溝槽線TL之上游側)產生自溝槽線TL起之垂直裂痕VC之伸展。此情形係上述本實施形態之手法所產生之垂直裂痕VC之伸展之詳情。
再者，雖圖10中省略圖示，但於槽G之相對較淺之部分G2所在之y軸方向正側亦作用有應力，又，輔助裂痕之形成為概率性產生之現象，故可能產生輔助裂痕。然而，作用之應力小於部分G1所在之側，故其產生概率較小，即便使部分G2朝向垂直裂痕VC之預定伸展方向進行刻劃，與上述本實施形態之手法相比，亦不會提昇垂直裂痕VC之伸展之確實性。
或者，又亦考慮藉由使用具備具有相對於外周對稱之形狀之槽之刻劃輪而形成輔助線AL之態樣，該情形時之內部裂痕區域CR之形成相對於刻劃方向DP之左右成為等向性，但對照作為目的之朝向垂直裂痕VC之預定伸展方向之垂直裂痕VC之伸展，於與垂直裂痕VC之預定伸展方向相反側更主動地形成內部裂痕區域CR並無特別之優點，故該情形亦與上述本實施形態之手法相比，垂直裂痕VC之伸展之確實性並未提昇。
以上，如說明般，根據本實施形態，將脆性材料基板於預先規定之切斷位置進行切斷時，在與該切斷位置相應之形成位置，進行於正下方未產生垂直裂痕之條件下之溝槽線的形成、與使用於水平面內有意傾斜而成之刻劃輪使輔助裂痕偏靠垂直裂痕VC之預定伸展方向即溝槽線之上游側之態樣下之輔助線的形成，藉此，可於該切斷位置以較高之確實性使垂直裂痕伸展。可藉由確實地形成垂直裂痕，而於作為後續步驟之斷裂步驟中，將脆性材料基板於該切斷位置確實地切 斷。於該情形時，可將溝槽線與輔助線之形成時刻劃輪所施加之負載設為相較進行伴有垂直裂痕之伸展之刻劃動作之情形更小的值。
<實施例>
作為實施例，一面使輔助線AL之形成條件不同，一面進行複數次上述實施形態中所示之順序之溝槽線TL與輔助線AL之形成，且對垂直裂痕VC之伸展之產生狀況進行評價。作為脆性材料基板W，使用0.3mm厚度之玻璃基板。
具體而言，輔助線AL係使施加至刻劃輪51之負載分為0.8N、1.1N、1.5N、1.9N、2.3N、2.6N、3.0N之7級而形成。刻劃頭2之移動速度設為100mm/sec。又，作為刻劃輪51，使用輪徑2.0mm、厚度0.65mm、銷52之插穿孔之孔徑0.8mm、刀尖角度110°、槽G之數量360個、及槽G之最大深度3μm者。
又，溝槽線TL係將施加至刻劃工具150之負載固定，於輔助線AL之各形成條件之每一形成條件下以100條為單位而形成。
又，作為比較例，除使用相對於外周對稱地設置有槽之刻劃輪之外，以與實施例相同之條件對垂直裂痕VC之伸展之產生狀況進行評價。
圖11係相對於形成輔助線AL時所施加之負載繪製實施例及比較例之自全部100條溝槽線TL起之垂直裂痕VC之伸展之產生率(以下，稱為VC成立率)所得之曲線圖。
如圖11所示，比較例係於負載為1.5N以下之情形時，獲得90%以上之VC成立率，但其最大值停留於負載為0.8N之情形時之93%。相對於此，實施例係於比較例中獲得90%以上之VC成立率之1.5N以下之負載範圍，獲得相較比較例更高之95%以上之VC成立率，且於負載為1.1N之情形時達成100%之VC成立率。
該等結果表示具有相對於外周非對稱之形狀之槽部之上述實施 形態的手法於垂直裂痕之伸展之確實化方面較為適合。
又，若使用相同條件之刻劃輪51進行刻劃動作，與劃線之形成一同地使垂直裂痕伸展，則必須至少施加3~4N左右之負載，故本實施例之結果亦表示輔助線AL之形成可於施加相較伴有垂直裂痕之伸展之刻劃動作時刻劃輪51所施加之負載更小的負載下進行。進一步而言，溝槽線TL之形成能夠施加相較輔助線AL之形成為相同程度或更小之負載，故上述實施形態之手法與藉由刻劃動作而直接使垂直裂痕伸展之手法相比，亦可謂能夠以低負載之施加進行垂直裂痕之伸展之手法。
<變化例及參考例>
於上述實施形態中，於形成溝槽線TL之後形成輔助線AL，但溝槽線TL與輔助線AL之形成順序亦可相反。
又，於上述實施形態中，使溝槽線TL與輔助線AL於脆性材料基板W之上表面SF1正交，但此情形並非必須之態樣，只要可較佳地實現伴隨輔助線AL之形成之自溝槽線TL起之垂直裂痕之伸展，則亦可為溝槽線TL與輔助線AL傾斜地交叉之態樣。
又，於上述實施形態中，藉由在使柄152之軸方向AX2朝向移動方向DA前方傾斜之狀態下、亦即以使頂面SD1朝向移動方向DA後方之姿勢，使鑽石尖151滑動而利用刻劃工具150形成溝槽線TL，但亦可取而代之，藉由於使柄152之軸方向AX2朝向移動方向DA後方傾斜之狀態下、亦即以頂面SD1朝向移動方向DA前方之姿勢使鑽石尖151滑動而形成溝槽線TL。
或者，於上述實施形態中，溝槽線TL之形成中使用了鑽石尖151，但亦可取而代之地為藉由使刻劃輪壓接滾動而形成溝槽線TL之態樣。於該情形時，作為刻劃輪，較佳為使用於刀尖未設置槽者。
但，於後二者之態樣之情形時，與上述實施形態不同，垂直裂 痕之預定伸展方向成為溝槽線TL之下游側。因此，於該等態樣中，以使槽G中之相對較深之部分G1朝向溝槽線TL之下游側之方式配置刻劃輪51，且於溝槽線TL之上游側附近形成輔助線AL。
亦於該情形時，與上述實施形態同樣地，以使輔助裂痕AC偏靠垂直裂痕VC之預定伸展方向即溝槽線TL之下游側之態樣，形成輔助線AL，藉此，於垂直裂痕VC之預定伸展方向上較佳地產生自溝槽線TL起之垂直裂痕之伸展。作為結果，可於形成溝槽線TL之切斷位置使垂直裂痕以較高之確實性伸展。
又，刻劃輪51之槽G之形成態樣並不限定於上述實施形態中所示者。只要可產生使大量輔助裂痕偏靠輔助線之側方中之一方之內部裂痕區域，則亦可例如專利文獻2中所揭示，採用具有相對於外周OP非對稱之形狀之各種形成態樣。
進而，圖12係穿過變化例之刻劃輪51之槽G之部分放大剖視圖。於上述實施形態中，刻劃輪51(更詳細而言其突起P)呈現包含稜線與夾持該稜線之一對傾斜面之剖視大致等腰三角形狀，但作為產生使大量輔助裂痕偏靠輔助線之側方中之一方之內部裂痕區域之刻劃輪51，可使用圖12所示之具有相對於外周OP之角度(θ1、θ2)互不相同之2個傾斜面之刻劃輪51。

Claims (6)

  1. 一種脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其特徵在於：其係將脆性材料基板沿厚度方向切斷時於切斷位置形成垂直裂痕之方法，且具備：溝槽線形成步驟，其係於上述脆性材料基板之一主面上形成線狀之槽部即溝槽線；及輔助線形成步驟，其係藉由使於外周部具備等間隔地設置有複數個槽之刀尖之刻劃輪於上述一主面上壓接滾動而形成與上述溝槽線交叉之加工痕即輔助線；於上述溝槽線形成步驟中，以於上述溝槽線之正下方維持無裂痕狀態之方式形成上述溝槽線，且於上述輔助線形成步驟中，使用以相對上述外周為非對稱之形狀形成上述複數個槽之上述刻劃輪，形成上述輔助線，以上述溝槽線與上述輔助線之交點作為開始點，使垂直裂痕自上述溝槽線沿上述脆性材料基板之厚度方向伸展。
  2. 如請求項1之脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其中於上述輔助線形成步驟中，伴隨上述輔助線之形成，於上述脆性材料基板之內部且上述輔助線之側方產生存在大量輔助裂痕之內部裂痕區域，且以上述內部裂痕區域形成於上述溝槽線上之垂直裂痕之預定伸展方向側之方式，規定上述溝槽線與上述輔助線之形成位置。
  3. 如請求項2之脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其中將上述輔助線以與上述溝槽線交叉之方式形成於上述溝槽線上之垂直裂痕之預定伸展方向相反側附近。
  4. 如請求項1至3中任一項之脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其中於形成上述溝槽線之後形成上述輔助線。
  5. 一種脆性材料基板中之垂直裂痕之形成方法，其特徵在於：其係於將脆性材料基板沿厚度方向切斷時於切斷位置形成垂直裂痕之方法，且具備：溝槽線形成步驟，其係於上述脆性材料基板之一主面上形成線狀之槽部即溝槽線；及輔助線形成步驟，其係藉由使於外周部具備等間隔地設置有複數個槽之刀尖之刻劃輪於上述一主面上壓接滾動而形成與上述溝槽線交叉之加工痕即輔助線；於上述溝槽線形成步驟中，以於上述溝槽線之正下方維持無裂痕狀態之方式形成上述溝槽線，於上述輔助線形成步驟中，使用以於上述外周之左右具有不同深度之方式形成有上述複數個槽之上述刻劃輪，形成上述輔助線，且以上述溝槽線與上述輔助線之交點作為開始點，使上述溝槽線自垂直裂痕沿上述脆性材料基板之厚度方向伸展。
  6. 一種脆性材料基板之切斷方法，其特徵在於：其係將脆性材料基板沿厚度方向切斷之方法，且具備：垂直裂痕形成步驟，其係藉由如請求項1至5中任一項之垂直裂痕之形成方法而於上述脆性材料基板上形成垂直裂痕；及斷裂步驟，其係沿上述垂直裂痕使上述脆性材料基板斷裂。
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