TWI695768B - 脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法及脆性材料基板之分斷方法 - Google Patents

脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法及脆性材料基板之分斷方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠在脆性材料基板以高確定性形成垂直裂紋的方法。
對脆性材料基板形成垂直裂紋之方法，具備：溝槽線形成步驟，在一主面形成線狀槽部的溝槽線；及輔助線形成步驟，藉由使刻劃輪壓接滾動，形成與溝槽線交叉之輔助線，該刻劃輪在外周部全周具備刃前端；於溝槽線形成步驟中，以在下方維持無裂紋狀態之方式形成溝槽線；於輔助線形成步驟中，以使刻劃輪於水平面內相對輔助線之形成行進方向傾斜既定傾斜角之狀態形成輔助線；以兩線之交點為起始點，產生從溝槽線起之垂直裂紋之伸展。

Description

脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法及脆性材料基板之分斷方法
本發明係關於一種用於分斷脆性材料基板之方法，尤其是關於一種在脆性材料基板之分斷時形成垂直裂紋之方法。
平面顯示器面板或太陽電池面板等之製造程序，一般而言包含將玻璃基板、陶瓷基板、半導體基板等由脆性材料構成之基板(母基板)加以分斷之步驟。於該分斷中，廣泛地使用以下手法，即，使用鑽石尖點(鑽石尖刀)或刀輪等刻劃工具在基板表面形成刻劃線，使裂紋(垂直裂紋)從該刻劃線往基板厚度方向伸展。在形成刻劃線時，雖會有垂直裂紋往厚度方向完全地伸展而將基板加以分斷的情形，亦有垂直裂紋僅往厚度方向局部伸展的情形。於後者時，在形成刻劃線後，進行稱為裂斷步驟之應力施加。藉由裂斷步驟使垂直裂紋往厚度方向完全伸展，據此沿刻劃線將基板分斷。
作為上述之藉由形成刻劃線使垂直裂紋伸展之手法，有以下公知的手法，其係形成亦稱為輔助線、在垂直裂紋伸展時作為起點(觸發)之線狀加工痕(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2015-74145號公報
例如專利文獻1揭示之利用輔助線之手法，與不利用其之手法相較，具有以下優點，亦即，在形成分斷用刻劃線時，可將刀輪或鑽石 尖點等之刻劃工具對基板施加之力(衝擊)設得較小。例如，即便是使垂直裂紋難以伸展之較弱的力(負載)作用以形成刻劃線之態樣，亦能夠以輔助線作為觸發從刻劃線起使垂直裂紋適當地伸展。
然而，尤其是在量產品之製造步驟中所進行的脆性材料基板之分斷，在被要求高良率(確實的分斷)的情形下，專利文獻1中揭示之技術，針對以輔助線為起點之垂直裂紋之伸展，未必能保證其確實性(可靠度)。
本發明係有鑑於上述課題而完成，其目的在提供一種能夠在脆性材料基板之預定分斷位置以高確定性形成垂直裂紋的方法。
為了解決上述課題，請求項1之發明，係在將脆性材料基板於厚度方向加以分斷時在分斷位置形成垂直裂紋之方法，其特徵在於，具備：溝槽線形成步驟，在該脆性材料基板之一主面形成線狀槽部的溝槽線；及輔助線形成步驟，藉由使刻劃輪於該一主面壓接滾動，形成與該溝槽線交叉之加工痕的輔助線，該刻劃輪在外周部全周具備刃前端；於該溝槽線形成步驟中，以在該溝槽線下方維持無裂紋狀態之方式形成該溝槽線；於該輔助線形成步驟中，以使該刻劃輪於水平面內相對該輔助線之形成行進方向傾斜既定傾斜角之狀態形成該輔助線；以該溝槽線與該輔助線之交點為起始點，使垂直裂紋從該溝槽線往該脆性材料基板之厚度方向伸展。
請求項2之發明，係在請求項1記載之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法中，於該輔助線形成步驟中，伴隨該輔助線之形成，在該輔助線之一側方區域產生輔助裂紋從該輔助線起朝向該脆性材料基板內部偏在；以該輔助裂紋之偏在區域成為該溝槽線上之垂直裂紋之預定伸展方向側的方式，決定該溝槽線與該輔助線之形成位置。
請求項3之發明，係在請求項2記載之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法中，以在該溝槽線上之垂直裂紋之預定伸展方向相反側附近與該溝槽線交叉之方式形成該輔助線。
請求項4之發明，係在請求項2或請求項3記載之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法中，於該輔助線形成步驟中，使該刻劃輪之行進方向前側於水平面內從該輔助線之形成行進方向朝向該溝槽線上之垂直裂紋之預定伸展方向側傾斜。
請求項5之發明，係在請求項1至請求項4中任一項記載之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法中，該傾斜角係1.0°以上5.0°以下。
請求項6之發明，係在請求項5記載之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法中，該傾斜角係2.5°以上5.0°以下。
請求項7之發明，係在請求項1至請求項6中任一項記載之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法中，於形成該溝槽線後，形成該輔助線。
請求項8之發明，係將脆性材料基板於厚度方向加以分斷之方法，其特徵在於，具備：垂直裂紋形成步驟，係以請求項1至請求項7中任一項之垂直裂紋之形成方法，在該脆性材料基板形成垂直裂紋；及裂斷步驟，沿該垂直裂紋使該脆性材料基板裂斷。
根據請求項1至請求項8之發明，由於能夠在脆性材料基板之預先決定之分斷位置以高確定性使垂直裂紋伸展，因此能夠於該分斷位置確實地分斷脆性材料基板。
1‧‧‧平台
2‧‧‧刻劃頭
50、150‧‧‧刻劃工具
51‧‧‧刻劃輪
52‧‧‧銷
53‧‧‧保持具
100‧‧‧刻劃裝置
151‧‧‧鑽石尖點
152‧‧‧柄
A1‧‧‧(輔助線AL之)起始點
A2‧‧‧(輔助線AL之)終點
AC‧‧‧輔助裂紋
AL‧‧‧輔助線
AX‧‧‧軸中心
C‧‧‧(溝槽線TL與輔助線AL之)交點
DP‧‧‧刻劃方向
PF‧‧‧(刻劃輪51之)刃前端
SF1‧‧‧(脆性材料基板W之)一主面(上面)
SF2‧‧‧(脆性材料基板W之)另一主面(下面)
T1‧‧‧(溝槽線TL之)起始點
T2‧‧‧(溝槽線TL之)終點
TL‧‧‧溝槽線
VC‧‧‧垂直裂紋
W‧‧‧脆性材料基板
圖1，係概略顯示刻劃裝置100之構成的圖。
圖2，係顯示關於刻劃裝置100中的刻劃輪51之姿勢的圖。
圖3，係顯示溝槽線TL形成後之狀態的脆性材料基板W之俯視圖。
圖4，係概略顯示於溝槽線TL之形成中使用之鑽石尖點150之構成的圖。
圖5，係包含溝槽線TL之垂直剖面的zx局部剖面圖。
圖6，係例示輔助線AL形成時之狀態的脆性材料基板W之俯視圖。
圖7，係例示伴隨於輔助線AL之形成的垂直裂紋VC之伸展之狀態的脆性材料基板W之俯視圖。
圖8，係例示伴隨於輔助線AL之形成的垂直裂紋VC之伸展之狀態的脆性材料基板W之俯視圖。
圖9，係包含溝槽線TL與垂直裂紋VC之垂直剖面的zx局部剖面圖。
圖10，係顯示形成垂直裂紋VC時之輔助線AL附近之狀態的示意圖。
圖11，係形成有輔助線AL之脆性材料基板W之攝影例。
圖12，係以不同的傾斜角θ形成之輔助線AL之局部放大影像。
圖13，係針對實施例1之不同的各傾斜角θ，將VC成立率相對在輔助線AL形成時施加之負載所描繪出的圖。
圖14，係針對實施例2之不同的各傾斜角θ，將VC成立率相對在輔助線AL形成時施加之負載所描繪出的圖。
<刻劃裝置>
圖1，係概略顯示本發明之實施形態中使用之刻劃裝置100之構成的圖。刻劃裝置100，一般而言，雖係在將玻璃基板、陶瓷基板、半導體基板等脆性材料基板W在既定之分斷位置於厚度方向DT加以分斷以進行小尺寸化時使用，但本實施形態中，主要是將刻劃裝置100設定為用於在脆性材料基板W之一主面SF1側之分斷位置使垂直裂紋伸展而進行的輔助線AL(參照圖6等)之形成中使用。又，本實施形態中，所謂的輔助線AL，係以使其與形成在主面SF1側之分斷位置的溝槽線TL(參照圖3等)交叉之態樣形成於主面SF1上之、於溝槽線TL之下方使垂直裂紋伸展時作為起點(觸發)之加工痕。此外，所謂的溝槽線TL，係緊靠其下方成為垂直裂紋之形成位置的微細的線狀槽部(凹部)。關於輔助線AL與溝槽線TL之細節將於以下說明。
刻劃裝置100，主要具備供載置脆性材料基板W之平台1、與用於保持刻劃工具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方或兩方，藉由具備該等機構，在刻劃裝置100中，刻劃頭2能夠在保持刻劃工具50之狀態下相對平台1於水平面內移動。以下，為簡化說明，於進行刻劃動作時，使刻劃頭2朝向圖1所示之刻劃方向DP相對平台1進行移動。
刻劃工具50，係用於進行對脆性材料基板W刻劃的工具。刻劃工具50，具有刻劃輪(刀輪)51、銷52、及保持具53。
刻劃輪51為圓盤狀(算盤珠狀)，沿其外周全周具備剖面觀察呈大致三角形狀之(由稜線與夾著稜線之一對傾斜面構成之)刃前端PF。 刻劃輪51，典型上具有數mm程度之直徑。銷52，垂直插通於刻劃輪51之軸中心AX之位置。保持具53，以刻劃頭2保持，並且以刻劃輪51可繞軸中心AX旋轉之態樣，支承插通於刻劃輪51之銷52。亦即，保持具53，將與銷52成為一體之刻劃輪51以可繞軸中心AX旋轉之方式加以軸支。更詳細而言，保持具53，以刻劃輪51之刃前端PF(外周部)所形成之面往鉛直方向延伸之方式，將銷52呈水平地支承。
刃前端PF，例如係使用超硬合金、燒結鑽石、多結晶鑽石或單結晶鑽石等之硬質材料形成。就使上述稜線及傾斜面之表面粗糙度小的觀點而言，刻劃輪51整體亦可由單結晶鑽石作成。
於具有如上述構成的刻劃裝置100，在使刻劃輪51壓接於以另一主面SF2作為載置面而水平載置固定於平台1上的脆性材料基板W之一主面(以下，亦稱上面)SF1的狀態下，使保持有刻劃工具50之刻劃頭2往刻劃方向DP移動。據此，使壓接於脆性材料基板W之狀態之刻劃輪51，在刃前端PF稍微侵入於脆性材料基板W之狀態下往箭頭RT所示之方向繞軸中心AX滾動。藉此，在脆性材料基板W之上面SF1，伴隨該刻劃輪51之壓接滾動產生沿刻劃輪51之移動方向之塑性變形。本實施形態中，將使該塑性變形產生的刻劃輪51之壓接滾動動作，稱為刻劃輪51之刻劃動作。又，在使刻劃輪51壓接於上面SF1時，刻劃輪51施加於脆性材料基板之負載，可藉由刻劃頭2所具備之未圖示之負載調整機構加以調整。
圖2，係顯示關於刻劃裝置100中的刻劃輪51之姿勢(傾斜)的圖。本實施形態中，以刻劃方向DP作為基準方向，將刻劃輪51在保持於刻劃頭2之狀態下相對於刻劃方向DP於水平面內繞順時針方向傾斜角度 θ時之角度θ，定義為刻劃輪51之傾斜角。傾斜角θ，亦為刻劃輪51之刃前端PF(稜線)形成之鉛直面與水平面之正交軸之延伸方向D1與刻劃方向DP所夾之角。
本實施形態中，如上所述，在對一脆性材料基板W進行分斷時，雖形成輔助線AL，但將該輔助線AL形成時之傾斜角θ刻意地設定為大於0°的值。亦即，輔助線AL之形成，係在使刻劃輪51刻意地於水平面內從刻劃方向DP傾斜之狀態下進行。又，藉由以該態樣決定傾斜角θ，輔助線AL形成具有固有的性質與狀態，其細節於以下說明。
具體而言，在輔助線AL之形成中，使用傾斜角θ設定於1.0°~5.0°之範圍的刻劃裝置100。較佳為，將傾斜角θ設定於2.5°~5.0°之範圍。
又，該刻劃輪51之傾斜，可為藉由將刻劃頭2傾斜而實現之態樣，亦可為藉由改變刻劃工具50相對於刻劃頭2之安裝角度而實現之態樣，或亦可為以其他態樣實現之態樣。
<垂直裂紋之形成順序>
接下來，說明本實施形態中進行之利用輔助線AL於分斷位置形成垂直裂紋之順序。圖3至圖9，係階段性地顯示該垂直裂紋形成之狀態的圖。以下，以對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分斷位置(分斷線)的情形為例進行說明。此外，於各圖中，標記以輔助線AL之形成行進方向作為x軸正方向、以溝槽線TL之形成行進方向作為y軸正方向、以鉛直上方作為z軸正方向的右手系xyz座標。
首先，形成溝槽線TL。圖3，係例示溝槽線TL形成後之狀 態的脆性材料基板W之俯視圖(xy平面圖)。圖4，係概略顯示使用於溝槽線TL之形成的刻劃工具150之構成的圖。圖5，係包含溝槽線TL之垂直剖面的zx局部剖面圖。圖3中所示之溝槽線TL之形成位置，相當於對脆性材料基板W從其上面SF1側俯視觀察時之分斷位置。
本實施形態中，使用具備鑽石尖點151之刻劃工具150於溝槽線TL之形成。鑽石尖點151，例如如圖4所示般形成角錐梯形狀，設有頂面SD1(第1面)、及圍繞頂面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，朝向互異之方向，且彼此相鄰。在鑽石尖點151，藉由由側面SD2及SD3構成之稜線PS、以及頂面SD1、側面SD2及SD3之三個面相交之頂點PP形成刃前端PF2。鑽石尖點151，如圖4(a)所示，以頂面SD1成為最下端部之態樣被保持於形成棒狀(柱狀)之柄152之一端部側。
在使用刻劃工具150之情形時，如圖4(a)所示，以使柄152之軸方向AX2從垂直方向朝向移動方向DA前方(y軸正方向)傾斜既定角度之狀態，也就是使頂面SD1朝向移動方向DA後方(y軸負方向)之姿勢，使鑽石尖點151抵接於脆性材料基板W之上面SF1。然後，一邊保持該抵接狀態一邊使刻劃工具150往移動方向DA前方移動，藉此使鑽石尖點151之刃前端PF2滑動。藉此，產生沿鑽石尖點151之移動方向DA之塑性變形。本實施形態中，亦將使該塑性變形產生之鑽石尖點151之滑動動作，稱為鑽石尖點151之刻劃動作。
如圖3及圖5所示，溝槽線TL，係在脆性材料基板W之上面SF1以沿y軸方向延伸之方式形成之微細線狀槽部。溝槽線TL，係在使 刻劃工具150之姿勢相對於移動方向DA呈對稱之狀態下，使鑽石尖點151滑動以在脆性材料基板W之上面SF1產生塑性變形而形成。此時，如圖5中以示意方式所示，溝槽線TL，係形成為大致上與其延伸方向垂直之剖面之形狀為線對稱之槽部。
溝槽線TL，如圖3所示，係在脆性材料基板W之上面SF1規定之分斷位置，從起始點T1起往以箭頭AR1所示之y軸正方向形成至終點T2。以下，亦將在溝槽線TL中相對接近起始點T1之範圍稱為上游側，將相對接近終點T2之範圍稱為下游側。
又，圖3中，雖將溝槽線TL之起始點T1及終點T2設定於稍微遠離脆性材料基板W之端部的位置，但此並非為必需之態樣，亦可根據作為分斷對象之脆性材料基板W的種類或分斷後之單片的用途等，適當地將任一方或兩方設定於脆性材料基板W之端部位置。但是，將起始點T1設於脆性材料基板W之端部的態樣，與如圖3例示之將稍微遠離端部之位置作為起始點T1的情形相較，由於施加於刻劃工具150之刃前端PF2的衝擊變大，因此就刃前端PF2壽命、及可能引起預料外之垂直裂紋產生等觀點，必須加以留意。
此外，複數個分斷位置各個之溝槽線TL之形成，可以是於具備一刻劃工具150之未圖示的加工裝置中使用刻劃工具150依序形成之態樣，亦可以是使用複數個溝槽線TL形成用之加工裝置同時並行地形成之態樣。
在溝槽線TL之形成時，以溝槽線TL之形成能確實進行但在脆性材料基板W之厚度方向DT不產生從該溝槽線TL起之垂直裂紋之伸 展的方式，設定刻劃工具150施加之負載(相當於將刻劃工具150從垂直上方壓入脆性材料基板W之上面SF1的力)(圖5)。
換言之，溝槽線TL之形成，係以在溝槽線TL之下方維持脆性材料基板W在與溝槽線TL交叉之方向連續地相連之狀態(無裂紋狀態)的方式進行。又，在以上述方式形成溝槽線TL時，於脆性材料基板W之溝槽線TL附近(從溝槽線TL起大致5μm~10μm程度內之範圍)，作為塑性變形的結果會殘留內部應力。
該溝槽線TL之形成，例如係藉由將刻劃工具150施加之負載設定為小於在使用相同刻劃工具150形成伴隨垂直裂紋伸展之刻劃線的情形時的值，來加以實現。
無裂紋狀態下，即使形成有溝槽線TL亦不會有自該溝槽線TL起之垂直裂紋之伸展，因此即使假設彎曲力矩作用於脆性材料基板W，與形成有垂直裂紋的情形相較，亦難以產生沿溝槽線TL之分斷。
形成溝槽線TL之後，藉由具備傾斜角θ設定為1.0°~5.0°之範圍(較佳為2.5°~5.0°之範圍)之刻劃工具50的刻劃裝置100，形成輔助線AL。圖6，係例示輔助線AL形成時之狀態的脆性材料基板W之俯視圖。圖7及圖8，係例示伴隨輔助線AL之形成的垂直裂紋VC伸展之狀態的脆性材料基板W之俯視圖。圖9，係包含溝槽線TL與垂直裂紋VC之垂直剖面的zx局部剖面圖。
本實施形態中，輔助線AL，如圖6所示，係在溝槽線TL之下游側附近，往以箭頭AR2所示之x軸正方向(以與溝槽線TL正交之方式)，藉由在從起始點A1至終點A2之範圍內於脆性材料基板W之上面SF1 產生塑性變形而形成之加工痕。
更詳細而言，輔助線AL之形成，係以使箭頭AR2所示之輔助線AL之形成行進方向與刻劃方向DP(x軸正方向)一致之態樣進行。因此，輔助線AL之形成，係在刻劃輪51之行進方向前方傾斜向較輔助線AL形成位置更上游側之y軸負方向側的狀態下進行。
此時，係在刻劃輪51壓接於脆性材料基板W之上面SF1的狀態下，刻劃頭2往刻劃方向DP進行移動，因此產生刻劃輪51之滾動。然而，由於傾斜角θ非為0°，因此形成刃前端PF之一對斜面分別所承受的力不同。具體而言，係以朝向y軸正方向之斜面從脆性材料基板W承受較朝向y軸負方向之斜面更大之抵抗力的狀態，使刻劃輪51往刻劃方向DP移動。因此，輔助線AL，形成傾斜角θ越大則寬度越寬之加工痕(參照圖12)，其剖面形狀為非對稱。又，輔助線AL之形成，亦與形成溝槽線TL之情形同樣地，非以緊靠其下方使垂直裂紋伸展為目的，因此在形成輔助線AL時刻劃輪51所施加之負載，亦可設定為比使用相同之刻劃輪51形成伴隨有垂直裂紋伸展之刻劃線時更小的值。
當在刻劃輪51施加之負載為既定閾值以上之條件下，進行如以上態樣之輔助線AL之形成時，輔助線AL與溝槽線TL交叉時，如圖7中以箭頭AR3所示，從與各個溝槽線TL之交點C的位置朝向垂直裂紋VC之預定伸展方向(若為圖7之情形，則為溝槽線TL之上游側)依序地產生如圖9所示之從溝槽線TL往脆性材料基板W之厚度方向DT的垂直裂紋VC之伸展。
最後，如圖8所示，在所有的分斷位置，產生從溝槽線TL 起之垂直裂紋VC之伸展。亦即，以輔助線AL之形成(輔助線AL成為觸發(trigger))為契機，在至此為止形成有溝槽線TL但為無裂紋狀態的脆性材料基板W之各分斷位置，形成從溝槽線TL延伸之垂直裂紋VC。
此係由於在使用具備鑽石尖點151之刻劃工具150形成有溝槽線TL的情形下，在緊靠著溝槽線TL下方產生之垂直裂紋VC具有往頂面SD1側伸展的性質。亦即，在輔助線AL附近產生的垂直裂紋VC，具有往特定一方向伸展之性質。以在溝槽線TL上之上游側配置鑽石尖點之頂面SD1的態樣形成溝槽線TL的本實施形態中，於輔助線AL形成後，在溝槽線TL之上游側垂直裂紋VC雖會伸展，但在相反方向則難以伸展。
以該態樣在分斷位置形成有垂直裂紋VC之脆性材料基板W，被送往未圖示之既定的裂斷裝置。在裂斷裝置中，藉由所謂的三點彎曲或四點彎曲之方法，使彎曲力矩作用於脆性材料基板W，藉此進行使垂直裂紋VC伸展至脆性材料基板W之下面SF2的裂斷步驟。經由該裂斷步驟，將脆性材料基板W於分斷位置加以分斷。
如以上順序的情形，由於分斷位置之溝槽線TL之形成並不伴隨垂直裂紋VC之伸展，因此與習知之和刻劃線之形成同時形成垂直裂紋之方式對分斷位置進行刻劃的情形相較，具有能夠降低由刻劃工具50施加之負載的優點。該優點，有助於在分斷位置之分斷中使用之刻劃工具50長壽化。
<垂直裂紋伸展之細節>
圖10，係顯示接續溝槽線TL之形成後藉由形成輔助線AL以形成垂直裂紋VC時之輔助線AL附近之狀態的示意圖。此外，圖11，係形成有輔助 線AL之脆性材料基板W之攝影例。
如圖10(a)所示，當於刻劃方向DP即x軸正方向(與y軸垂直之方向)形成輔助線AL時，於其形成位置全域，在脆性材料基板W之內部、輔助線AL之y軸方向負側(圖10中，為輔助線AL之下側)的側方區域，以輔助線AL為起始點之無數的裂紋即輔助裂紋AC隨機地產生。此亦可從例如觀察脆性材料基板W之剖面的圖11(b)確認。另外，在觀察上面SF1的圖11(a)中除了確認輔助線AL外，於以封閉曲線圍繞之輔助線AL下方的區域RE，於脆性材料基板W之內部，呈線狀連續之輔助裂紋AC稍微透過。
更詳細而言，輔助裂紋AC大致上係以輔助線AL之任意位置為起始點，以往(+x、-y、-z)之方向伸展之態樣產生。概略而言，係在俯視觀察上面SF1的情形下，從輔助線AL起，於輔助線AL之y軸負方向偏在於大約數十μm程度之範圍。惟，圖10中雖省略圖示，但因輔助裂紋AC之形成係一機率產生之現象，因此雖然比率小，但於其他範圍亦會產生輔助裂紋AC。
由於輔助裂紋AC之偏在，係產生於輔助線AL全域，因此輔助裂紋AC亦在輔助線AL與溝槽線TL交叉處附近以較高的機率產生。如上所述，由於在溝槽線TL附近殘留內部應力，因此在以輔助裂紋AC形成於垂直裂紋VC之預定伸展方向側之方式形成輔助線AL的情形時，趁著輔助裂紋AC到達殘留內部應力之存在區域，溝槽線TL附近之殘留內部應力獲得解放。其結果，如於圖10(b)中以箭頭AR4所示，朝向垂直裂紋VC之預定伸展方向(在本實施形態中為溝槽線TL之上游側)，產生從溝槽線TL起之垂直裂紋VC之伸展。以上，係利用上述本實施形態之方法產生垂直裂 紋VC之伸展的細節。
此外，本實施形態之方法，藉由使用如上所述將傾斜角θ設為1.0°~5.0°(較佳為2.5°~5.0°)而刻意傾斜之刻劃輪51形成輔助線AL，以使多數個輔助裂紋AC偏在於刻劃輪51朝行進方向前方傾斜之側，並且以分斷位置於形成該輔助裂紋AC之側延伸之方式，設定輔助線AL與溝槽線TL之形成位置。藉此，提高於分斷位置之從溝槽線TL起之垂直裂紋VC之伸展的確實性。亦即，本實施形態中採用之使用刻意傾斜之刻劃輪51的輔助線AL之形成，具有限定垂直裂紋VC之伸展處，並且提高其伸展之確實性的效果。亦即，在分斷脆性材料基板W時，根據其分斷位置，決定刻劃輪51之傾斜方向、輔助線AL之形成位置與溝槽線TL之形成位置，藉此可於該分斷位置使垂直裂紋VC確實地伸展。
又，在傾斜角θ小於1.0°的情形，由於並不產生輔助裂紋AC之偏在，且裂紋伸展之確實性降低，因此較為不佳。此外，傾斜角θ越大，則有形成輔助線AL時之刻劃輪51之滾動變困難的傾向。
如以上之說明，根據本實施形態，於預先決定之分斷位置將脆性材料基板加以分斷時，於對應該分斷位置之形成位置，進行在下方不產生垂直裂紋之條件下的溝槽線之形成、與使用於水平面內刻意傾斜而成之刻劃輪使輔助裂紋往垂直裂紋VC之預定伸展方向即偏在於溝槽線之上游側之態樣下的輔助線之形成，藉此能夠於該分斷位置確實地使垂直裂紋伸展。藉由確實地形成垂直裂紋，能夠於下段步驟即裂斷步驟中，於該分斷位置確實地將脆性材料基板加以分斷。於此情形中，能夠將在形成溝槽線與輔助線時刻劃輪所施加之負載，設定成較進行伴隨垂直裂紋伸展之刻 劃動作時小的值。
<實施例1>
藉由改變輔助線AL之形成條件進行複數次以上述實施形態中所示順序進行之溝槽線TL與輔助線AL之形成，對垂直裂紋VC之伸展之產生狀況進行了評價。作為脆性材料基板W，係使用0.2mm厚的玻璃基板。
具體而言，藉由傾斜角θ在0°、1.2°、2.0°之三個水準的變化，及施加於刻劃輪51之負載在0.4N、0.8N、1.1N、1.5N、1.9N、2.3N、2.6N之七個水準的變化，以總共21種條件形成了輔助線AL。刻劃頭2之移動速度設為100mm/sec。又，作為刻劃輪51，係使用輪徑為2.0mm、厚度為0.65mm、銷52之插通孔之直徑為0.8mm、刃前端角度為100°者。圖12，係將刻劃輪51施加之負載設為1N時之以各個傾斜角θ形成之輔助線AL之局部放大影像。
此外，溝槽線TL，係固定施加於刻劃工具150之負載，就輔助線AL之每一形成條件，各形成100條。
圖13，係分別針對三種傾斜角θ，對輔助線AL之形成時施加之負載畫出從總共100條之溝槽線TL起之垂直裂紋VC之伸展之產生率(以下，稱為VC成立率)的圖表。
如圖13所示，在傾斜角θ為0°的情形時，最高也只獲得60%程度之VC成立率(負載為1.5N時)，相對於此，在傾斜角θ為1.2°的情形時，於刻劃輪51施加之負載設為1.9N以上時可獲得95%以上之VC成立率，在傾斜角θ為2.0°的情形時，於刻劃輪51施加之負載設為1.5N以上的情形下可獲得100%之VC成立率。
此等結果顯示，在傾斜角θ為1.2°的情形時，若於刻劃輪51施加至少1.9N之負載，則能夠大致確實地從溝槽線TL使垂直裂紋VC伸展，進一步地，在傾斜角θ為2.0°的情形時，若於刻劃輪51施加至少1.5N之負載，則能夠確實地從溝槽線TL使垂直裂紋VC伸展。
此外，若使用相同條件之刻劃輪51進行刻劃動作，欲與刻劃線之形成一起地使垂直裂紋伸展，則必須施加至少3~4N左右之負載，因此，本實施例之結果亦顯示，輔助線AL之形成，能夠以施加較在伴隨垂直裂紋伸展的刻劃動作時刻劃輪51施加之負載更小的負載來進行。若進一步說明，溝槽線TL之形成，可以與輔助線AL之形成時相同程度或更小的負載之施加來進行，因此，上述實施形態之方法，與藉由刻劃動作直接使垂直裂紋伸展之方法相較，亦可以說是能夠以低負載之施加使垂直裂紋伸展的方法。
<實施例2>
為了調查刻劃輪51之傾斜方向與垂直裂紋VC的關係，針對將傾斜角θ設定為-1.2°的情形，評價VC成立率。傾斜角θ以外之條件，設為與實施例1相同。另外，傾斜角θ為負的情形，例如若根據圖2進行說明的話，係相當於以刻劃輪51之刃前端PF(外周部)形成之鉛直面與水平面之正交軸之延伸方向D1相對於圖2所示之刻劃方向DP朝向相反側之方式，使刻劃輪51傾斜的情形，若根據圖3進行說明，相當於以刻劃輪51之行進方向前方往輔助線AL之形成位置更下游側即y軸正方向之側傾斜之狀態進行的情形。
圖14，係分別針對傾斜角θ為-1.2°的情形、與實施例1所 示之1.2°的情形，畫出VC成立率相對於輔助線AL之形成時施加之負載的圖表。
如圖14所示，傾斜角θ為-1.2°的情形，刻劃輪51施加之負載越大則VC成立率越高，但即便是2.6N也只有70%左右。此為較在實施例1中所示之、刻劃輪51施加之負載若至少為1.9N則可獲得95%以上之VC成立率的傾斜角θ為1.2°的情形差的結果。
該結果顯示，藉由在形成輔助線AL時將使刻劃輪51傾斜之方向設為垂直裂紋之預定伸展方向側，即便是較往相反側傾斜之情形更小的負載之施加，亦能夠確實地從溝槽線TL使垂直裂紋VC伸展。
<變形例>
上述實施形態中，雖在形成溝槽線TL後形成輔助線AL，但溝槽線TL與輔助線AL之形成順序可相反。
此外，上述實施形態中，雖使溝槽線TL與輔助線AL於脆性材料基板W之上面SF1正交，但此並非為必須之態樣，只要能適當實現伴隨輔助線AL之形成的從溝槽線TL起之垂直裂紋之伸展，則可以是溝槽線TL與輔助線AL傾斜交叉之態樣。
又，上述實施形態中，使刻劃工具150進行的溝槽線TL之形成，雖藉由在使柄152之軸方向AX2朝向移動方向DA前方傾斜之狀態下，也就是以使頂面SD1朝向移動方向DA後方之姿勢，使鑽石尖點151滑動據以進行，但可取代此，藉由在使柄152之軸方向AX2朝向移動方向DA後方傾斜之狀態下，也就是以使頂面SD1朝向移動方向DA前方之姿勢，使鑽石尖點151滑動據以形成溝槽線TL。
或者，上述實施形態中，雖使用鑽石尖點151於溝槽線TL之形成，但可取代此，為藉由使刻劃裝置100之刻劃輪51壓接滾動以形成溝槽線TL之態樣。此可藉由例如個別地準備已預先將傾斜角θ固定設定為0°而成之溝槽線TL形成用之刻劃裝置100、與已將傾斜角θ固定設定於1.0°~5.0°之範圍(較佳為2.5°~5.0°之範圍)而成之輔助線AL形成用之刻劃裝置100，分別使用該等刻劃裝置來形成溝槽線TL與輔助線AL而加以實現。或者，亦可藉由一刻劃裝置100具備溝槽線TL形成用之刻劃工具50與輔助線AL形成用之刻劃工具50而加以實現。或者，進一步地，亦可藉由於刻劃裝置100設置未圖示之傾斜角可變手段，於輔助線AL之形成時設定成既定之傾斜角θ而實現之態樣。但是，在溝槽線TL之形成時，傾斜角θ並不限於0°。
但是，若為後二者之態樣時，與上述實施形態不同，垂直裂紋之預定伸展方向成為溝槽線TL之下游側。因此，於此等態樣中，以與上述實施例2同樣地以傾斜角θ為負的方式使刻劃輪51傾斜之狀態下，於溝槽線TL之上游側附近形成輔助線AL。更詳細而言，只要以刻劃輪51之行進方向前方往輔助線AL之形成位置更下游側即y軸負方向之側傾斜之狀態，進行輔助線AL之形成即可。
此時，與上述實施形態同樣地，以使輔助裂紋AC偏在於垂直裂紋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，於垂直裂紋VC之預定伸展方向適當地產生從溝槽線TL起之垂直裂紋之伸展。其結果，能夠在形成有溝槽線TL之分斷位置，以高確定性使垂直裂紋VC伸展。
51‧‧‧刻劃輪
52‧‧‧銷
AX‧‧‧軸中心
DP‧‧‧刻劃方向
PF‧‧‧(刻劃輪51之)刃前端
D1‧‧‧刻劃輪51之刃前端PF(外周部)形成之鉛直面與水平面之正交軸之延伸方向
θ‧‧‧傾斜角

Claims (8)

  1. 一種脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法，係在將脆性材料基板於厚度方向加以分斷時在分斷位置形成垂直裂紋，其特徵在於，具備：溝槽線形成步驟，在該脆性材料基板之一主面形成線狀槽部的溝槽線；及輔助線形成步驟，藉由使刻劃輪於該一主面壓接滾動，形成與該溝槽線交叉之加工痕的輔助線，該刻劃輪在外周部全周具備刃前端；於該溝槽線形成步驟中，以在該溝槽線下方維持無裂紋狀態之方式形成該溝槽線；於該輔助線形成步驟中，以使該刻劃輪於水平面內相對該輔助線之形成行進方向傾斜既定傾斜角之狀態形成該輔助線；以該溝槽線與該輔助線之交點為起始點，使垂直裂紋從該溝槽線往該脆性材料基板之厚度方向伸展。
  2. 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法，其中，於該輔助線形成步驟中，伴隨該輔助線之形成，在該輔助線之一側方區域產生輔助裂紋從該輔助線起朝向該脆性材料基板內部之偏在；以該輔助裂紋之偏在區域成為該溝槽線上之垂直裂紋之預定伸展方向側的方式，決定該溝槽線與該輔助線之形成位置。
  3. 如申請專利範圍第2項之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法，其中，以在該溝槽線上之垂直裂紋之預定伸展方向相反側附近與該溝槽線交叉之方式形成該輔助線。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方 法，其中，於該輔助線形成步驟中，使該刻劃輪之行進方向前側於水平面內從該輔助線之形成行進方向朝向該溝槽線上之垂直裂紋之預定伸展方向側傾斜。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法，其中，該傾斜角係1.0°以上5.0°以下。
  6. 如申請專利範圍第5項之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法，其中，該傾斜角係2.5°以上5.0°以下。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之脆性材料基板之垂直裂紋之形成方法，其中，於形成該溝槽線後，形成該輔助線。
  8. 一種脆性材料基板之分斷方法，係將脆性材料基板於厚度方向加以分斷，其特徵在於，具備：垂直裂紋形成步驟，係以申請專利範圍第1至7項中任一項之垂直裂紋之形成方法，在該脆性材料基板形成垂直裂紋；及裂斷步驟，沿該垂直裂紋使該脆性材料基板裂斷。
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