本発明の実施形態を図面に基づいて説明� ��る。ここでは一枚のガラス基板を分断する� ��合を例に説明するが、ガラス以外の脆性材� ��基板であっても、あるいはフラットパネル� ��ィスプレイ用基板のような複数の基板を貼� ��合せた貼り合せ基板であっても、本発明を� ��用することができる。

(第一実施形態)
 本発明の第一実施形態として、レーザスク� ��イブ加工による分断方法について説明する� ��この分断方法では、分断予定ラインに沿っ� ��周期クラックを形成するレーザスクライブ� ��置と、形成した周期クラックに沿って曲げ� ��ーメント(ブレイク圧)を加えるブレイク装� �とが用いられる。

 まず、レーザスクライブ装置について説� ��する。図1は本発明の一実施形態である脆性 基板の分断方法において用いられるレーザス クライブ装置の構成図であり、図2はその制� �系のブロック図である。

 図1に基づいて、レーザスクライブ装置の 全体構成について説明する。レーザスクライ ブ装置LSは、水平な架台1上に平行に配置され た一対のガイドレール3,4に沿って、紙面前後 方向(以下Y方向という)に往復移動するスライ ドテーブル2が設けられている。両ガイドレ� �ル3,4の間に、スクリューネジ5が前後方向に� ��って配置され、このスクリューネジ5に対し 、スライドテーブル2に固定されたステー6が� ��合されており、スクリューネジ5をモータ(� �示外)によって回転することにより、スライ� ��テーブル2がガイドレール3,4に沿ってY方向� �移動し、モータの回転の向きによって往復� �動するように構成されている。

 スライドテーブル2上に、水平な台座7が� �イドレール8に沿って、図1の左右方向(以下X� ��向という)に往復移動するように配置されて いる。台座7に固定されたステー10に、モータ 9によって回転するスクリューネジ10aが貫通� �合されており、スクリューネジ10aが回転す� �ことにより、台座7がガイドレール8に沿って 、X方向に移動し、モータの回転の向きによ� �て往復移動する。

 台座7上には、回転機構11によって回転す� ��回転テーブル12が設けられており、この回� �テーブル12の載置面上に、切断対象の脆性材 料基板であるガラス基板Gが水平な状態で載� �され、必要に応じて固定される。回転機構11 は、回転テーブル12を、載置面に垂直な軸を� ��転軸として、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� ��に回転できるように形成されている。ガラ� ��基板Gは、例えば吸引チャックによって回転 テーブル12に固定される。

 回転テーブル12の上方には、円形断面のレ� �ザビームを、予め設定した出力(照射強度)お よびパルス間隔で発振するレーザ13と、上記� ��ーザビームの断面形状を光学的に変形して� ��ラス基板Gの上に楕円形状のビームスポット HS(図2)を形成する光学系調整機構14とが、取� �フレーム15に固定されている。
 このレーザ13には、基板が溶融されないよ� �に基板の溶融温度未満の温度で加熱するた� �に、比較的長波長のレーザ、例えばCO ₂ レーザが使用される。

 図3は、光学系調整機構14の内部構成を示� ��図である。レーザビームの光路Lに沿って、 上側に平凸レンズ14a、下側にシリンドリカル レンズ14bが取り付けられ、それぞれモータ(� �図示)により上下方向(Z方向)に位置調整でき� ��ようにレンズ位置調整機構14c、14dにより支� ��するようにしてある。平凸レンズ14aの位置� ��調整することにより主として楕円形状のビ� ��ムスポットを形成する際の短軸長さの調整( 幅方向の調整)が行われ、シリンドリカルレ� �ズ14bの位置を調整することにより長軸長さ� �調整が行われる。

 取付フレーム15には、光学系調整機構14の近 傍に、冷却ノズル16が取り付けられている。� ��の冷却ノズル16からは、冷却水、Heガス、炭 酸ガス等の冷媒がガラス基板
Gに噴射されるようにしてあり、ガラス基板G� ��表面には冷却スポットCS(図2)が形成される� �冷媒は、冷媒供給源(不図示)から流量調整弁 16aを介してノズル16に送られる。この流量調� ��弁16aの開閉により、噴射開始および停止の� ��御が行われるとともに、開度の調整により� ��媒の噴射量が制御される。

 ノズル16には、モータ(不図示)駆動により ノズル16のX方向の位置を調整するノズル位置 調整機構16bが設けられている。ノズル位置調 整機構16bで冷却スポットCSとビームスポットH Sとのスポット間距離を調整することにより� �加熱から冷却までの時間が調整される。

 また、取付フレーム15には、カッターホ� �ール18が上下調節機構17を介して取り付けら� ��ている。このカッターホイール18は、焼結� �イヤモンドまたは超硬合金を材料とし、外� �面に頂点を刃先とするV字形の稜線部を備え� ��ものであって、ガラス基板Gへの圧接力が上 下調節機構17によって調整できるようになっ� ��いる。カッターホイール18は、ガラス基板G� ��端縁(あるいは端縁以外でもよい)に初期亀� �TRを形成するときに、一時的に下降させるよ うにして用いる。

 さらに、取付フレーム15にはガラス基板G� ��刻印されたアライメントマークを映し出す� ��メラ20が取り付けられている。ガラス基板G� ��のアライメントマークの位置は予め制御系� ��記憶されており、アライメントマークによ� ��ガラス基板の位置決め(ガラス基板の所定位 置にレーザ照射及び冷媒噴射をすること)が� �きるようにしてある。

 続いて、制御系について説明する。図2に 示すようにレーザスクライブ装置LSの制御系� ��、CPUからなり装置全体の制御を行う制御部5 0、キーボードおよびマウスからなり各種の� �力操作が行われる入力部51、液晶パネルから なり制御情報やパラメータの入力画面が表示 される表示部52、制御プログラムや制御に用� ��るパラメータが記憶される記憶部53、およ� �、制御部50による制御下で駆動されるテーブ ル駆動部61、レーザ駆動部62、光学系駆動部63 、冷媒駆動部64、ノズル駆動部65、カメラ駆� �部66、カッター駆動部67の各駆動部により構� ��される。

 記憶部53には、予め、加熱条件や冷却条� �として利用する制御パラメータとして、冷� �噴射量、基板に対するビームスポット及び� �却スポットの相対的な走査速度、ビームス� �ットと冷却スポットとのスポット間距離、� �ーザ照射強度(レーザ出力)、レーザパルス間 隔、ビームスポット形状が記憶されるように してある。これらの制御パラメータは、入力 部51、および、表示部52に表示された入力画� �により適宜設定できるようにしてある。

 そして、制御部50は、記憶部53に記憶され た上記制御パラメータに基づいて、周期クラ ックを形成するための制御信号を生成する。 すなわち、加熱条件あるいは冷却条件となる 制御パラメータの少なくとも一つを周期的に 変化させる制御信号を発生することにより、 分断予定ラインに沿ってレーザビームを走査 するときに、基板Gに対して、周期的に変化� �る加熱又は冷却を行うための制御を行う。� �体的な制御については、後述する。生成さ� �た制御信号は、対応する駆動部にそれぞれ� �信され制御動作が実行される。

 各駆動部について説明する。テーブル駆� ��部61は、スライドテーブル2及び台座7、回転 テーブル12の位置決めを行うためのモータ(モ ータ9等)を駆動する。周期クラックを形成す� ��際には、記憶部53に設定された走査速度に� �づいて、台座7のX方向への走査が行われる。

 レーザ駆動部62は、レーザ13からレーザビ ームを照射する。周期クラックを形成する際 には、記憶部53に設定されたレーザ照射強度� ��レーザパルス間隔に基づいてレーザビーム� ��照射する。

 光学系駆動部63は、光学系調整機構14のレ ンズ位置調整機構14c、14dを駆動する。周期ク ラックを形成する際には、記憶部53に設定さ� ��たビームスポットの形状(長軸長さ、短軸長 さ)に基づいて変形したビームスポットを照� �する。

 冷媒駆動部64は、冷媒噴射量を制御する� �量調整弁16aを駆動する。周期クラックを形� �する際には、記憶部53に設定された冷媒噴射 量に基づいて冷媒を噴射する。

 ノズル駆動部65は、冷却ノズル16の位置を 調整するためのノズル位置調整機構16bを駆動 する。周期クラックを形成する際には、記憶 部53に設定されたスポット間距離に基づいて� ��ズル16の位置を調整する。なお、スポット� �距離と走査速度とに基づいてビームスポッ� �HSが通過してから冷却スポットCSが通過する� ��での時間(加熱/冷却間時間という)が決定さ� ��ることになる。加熱/冷却間時間が長いほど クラックの深さが深くなる。

 上記各駆動部以外に、カメラ駆動部66は、� �メラ20を駆動し、アライメントマークを映し 出す。映し出されたアライメントマークによ り、基板Gの位置決めが行われる。
 また、カッター駆動部67は、カッターホイ� �ル18を駆動する。これにより基板Gに初期亀� �を形成する。

 次に、周期クラックを形成するときの制� ��信号について具体的に説明する。周期クラ� ��クを形成するためには、記憶部53に記憶さ� �た制御パラメータの少なくとも一つを周期� �に変化させた制御信号を生成する。以下、� �御パラメータごとに説明する。

(1)冷媒噴射量
 冷媒噴射量を周期変化させ、他の制御パラ� ��ータを一定に維持する制御信号の場合、冷� ��噴射量が少ない部分ではクラックの深さが� ��くなり、冷媒噴射量が多い部分ではクラッ� ��の深さが深くなる。すなわち冷媒が多く噴� ��され強く冷却された部分で基板厚み方向に� ��ける温度勾配(温度差)が大きくなり、この� �分の応力差が大きくなってクラックが深く� �展する。

(2)走査速度
 基板上でのビームスポット(及び冷却スポッ ト)の走査速度を周期変化させ、他の制御パ� �メータを一定に維持する制御信号の場合、� �査速度が速い部分ではクラックの深さが浅� �なり、遅い部分ではクラックの深さが深く� �る。すなわち走査速度が遅い部分では入熱� �が増加して強く加熱され、この部分の応力� �が大きくなってクラックが深く進展する。

(3)ビームスポットと冷却スポットとの間の距 離(スポット間距離)
 スポット間距離を周期変化させ、他の制御� ��ラメータを一定(ビームスポットの走査速度 も一定)に維持する制御信号の場合、スポッ� �間距離を短くして加熱/冷却間時間(ビームス ポットHSが通過してから冷却スポットCSが通� �するまでの時間)を短くした部分ではクラッ� ��の深さが浅くなり、スポット間距離を長く� ��て加熱冷却間時間を長くした部分ではクラ� ��クの深さが深くなる。すなわちスポット間� ��離を長くした部分におけるクラック形成時� ��圧縮応力領域(すなわちクラック進展が制限 される領域)が深くなり、クラックが深く進� �する。

(4)レーザ照射強度(出力)
 レーザ照射強度(出力)を周期変化させ、他� �制御パラメータを一定に維持する制御信号� �場合、レーザビームの照射強度が弱い部分� �はクラックの深さが浅くなり、照射強度が� �い部分ではクラックの深さが深くなる。す� �わち照射強度が強い部分では入熱量が増加� �て強く加熱され、この部分の応力差が大き� �なってクラックが深く進展する。

(5)レーザパルス間隔
 レーザのパルス間隔を周期変化させ、他の� ��御パラメータを一定に維持する場合、レー� ��のパルス間隔が長い部分ではクラックの深� ��が浅くなり、パルス間隔が短い部分ではク� ��ックの深さが深くなる。すなわち、パルス� ��隔が短い部分では入熱量が増加して強く加� ��され、この部分の応力差が大きくなってク� ��ックが深く進展する。

(6)ビームスポット形状
 レーザスクライブ加工では、楕円形状等の� ��ームスポットの長軸方向を分断予定ライン( スクライブ予定ライン)に合わせるようにし� �ビームスポットの走査が行われる。このと� �の長軸長さを周期変化させ、他の制御パラ� �ータを一定にする場合、長軸長さが短い部� �では単位面積当りの熱量が多くなり、クラ� �クの深さが深くなり、長軸長さが長い部分� �は単位面積当たりの熱量が少なくなり、ク� �ックの深さが浅くなる傾向がある。

 また、上述した(1)から(6)の制御パラメー� ��について、複数の制御パラメータを同時に� ��期変化させるようにしてもよい。例えば、� ��媒噴射量とレーザ照射強度とを同時に変化� ��せて基板に生じる温度差を大きくしてもよ� ��。

 次に、スクライブ動作について説明する。� ��記レーザスクライブ装置LSでは、従来のス� �ライブ動作に比べ、制御パラメータの一部� �周期的に変化する制御信号によって駆動部� �動作させる点が異なるが、それ以外は同じ� �ある。
 すなわち、分断予定ラインの端に、カッタ� ��ホイール18により初期亀裂TRを形成し、つい でビームスポットHSおよび冷却スポットCSを� �断予定ラインに沿って走査させる。このと� �に、制御パラメータの一部が周期的に変化� �る制御信号により各駆動部が制御されるよ� �にする。これにより、基板Gに周期クラック� ��形成されるようになる。

 図4は、制御パラメータを周期的に変化させ ながらレーザスクライブ加工を行ったときに 基板Gに形成される周期クラックを示した模� �図であり、図4(a)は基板Gの斜視図、図4(b)はA- A’断面図、図4(c)はB-B’断面図、図4(d)はC-C’ 断面図である。
初期亀裂TRから直線状にビームスポットHSお� �び冷却スポットCSが走査されることにより、 図4(a)に示すようにクラックCrが形成され、基 板表面には直線状のスクライブラインSLが形� ��される。
 このとき、図4(a)(b)に示すように、板厚方向 に進展するクラックCrの先端部分は、制御パ� ��メータが変動する周期と同周期の波形Wとな り、周期クラックが形成される。

 形成される周期クラックの波長は、制御� ��ラメータの変動周期(すなわち波長)に対応� �て変化する。周期クラックの波長を適切な� �長にすれば、後述するブレイク装置を用い� �基板Gに対し曲げモーメントを加えたときに� ��曲げモーメント(ブレイク圧)が周期クラッ� �のピーク(山部分)に集中して加えられること になるので、加えられる曲げモーメントが小 さくても容易に分断できるようになる。

 曲げモーメント(ブレイク圧)が周期クラッ� �のピーク(山部分)に集中しやすい周期クラッ クの波長は、ガラスのような基板では、経験 的に10mm~200mmであることが判明している。そ� �ため、この波長範囲になるように、走査速� �との関係で制御パラメータの周期を調整す� �。
 また、周期クラックの最大深さと最小深さ� ��の深さの差が基板の板厚の1%~5%となるよう� �すれば、周期クラックの山と谷とのピーク� �分が顕著に現れるようになり、ブレイク装� �において、曲げモーメントを集中して加え� �ことが容易になる。
 基板Gの板厚にもよるが、例えば基板の板厚 が0.5mm~1mm程度であれば、5μm~50μmの範囲にす� �ばよい。

 なお、形成される周期クラックの先端(最 深部)は、図4(c)(d)に示すように、クラック形� ��時に基板内に生じている圧縮応力領域の影� ��で進展が止まる結果、通常は板厚の10%~40%の 深さとなり、これ以上は進展しない。

 次に、ブレイク装置について説明する。� ��5(a)は本発明の一実施形態である脆性基板の 分断方法において用いられるブレイク装置の 概略構成図である。図1と同じ構成について� �同符号を付すことにより、説明の一部を省� �する。

 ここで説明の都合上、空間座標(x,y,z)を用い 、ブレイク装置10の設置床面と平行なテーブ� ��基準面を(x,y,z ₀ )とし、設置床面と鉛直な方向をz軸とし、基� ��Gの分断方向(ブレイク方向)をy軸とする。ブ レイク装置BMは-x軸方向にスライド可能なス� �イドテーブル23aと、y軸と平行な回転軸を中� ��に傾動可能であり、且つ、+x軸方向にスラ� �ド調整可能な傾動テーブル23bを有している� �

 図5bはブレイク装置BMの左側ユニットBM(A)� ��右側ユニットBM(B)とが分離された状態を示� �斜視図である。ブレイク装置BM全体が図5aの� ��台1に取り付けられるものとすると、左側ユ ニットBM(A)は図5aに示したような基板Gにおい� ��、スクライブラインSLより左側(-x軸方向)に� ��置される機構部を指し、右側ユニットBM(B)� �基板GのスクライブラインSLより右側(+x軸方� �)に設置される機構部を指す。

 また切断すべき基板Gを載置して保持する ために、第1の製品テーブル24aがスライドテ� �ブル23aに固定され、第2の製品テーブル24bが� ��動テーブル23bに固定されている。また第1の 製品テーブル24aの上部に第1の製品クランプ� �ニット25aが取り付けられ、第2の製品テーブ� ��24bの上部に第2の製品クランプユニット25bが 取り付けられる。基板GのスクライブラインSL をy軸と平行にし、スクライブラインSLを中心 に基板の-x軸側(左側)の領域を基板左部GLと呼 び、+x軸側(右側)の領域を基板右部GRと呼ぶ。 第1の製品クランプユニット25aは基板左部GLの 右端部を強固に押圧して基板を固定し、第2� �製品クランプユニット25bは基板右部GRの左端 部を強固に押圧して基板を固定するものであ る。

 左側ユニットBM(A)にはスライド機構26が設 けられる。スライド機構26はスライドテーブ� ��23aを-x軸方向に付勢するもので、付勢力を� �える弾性部材、例えばエアシリンダ、バネ� �が設けられる。これに加えてスライド機構26 にはスライド範囲を規制するストッパや、ス ライド速度を規制するダンパ等が設けられる (図示せず)。

 右側ユニットBM(B)は支柱である一対の水� �保持ブロック上部27aと一対の水平保持ブロ� �ク27bとにより保持される。水平保持ブロッ� �下部27bは架台1に固定され、水平保持ブロッ� ��上部27aは傾動テーブル23bを回動自在に保持� ��る。水平保持ブロック上部27aと水平保持ブ� ��ック下部27bとの間に図示しないスライドユ� ��ットが設けられ、水平保持ブロック上部27a� ��x軸方向にスライド調整できるようになって いる。そして+y軸側、及び-y軸側の水平保持� �ロック上部27aには傾動軸28が設けられ、傾動 テーブル23b、第2の製品テーブル24b、及び第2� ��製品クランプユニット25bが傾動軸28を回転� �として傾斜可能なように保持されている。� �動軸28は例えば水平ブロック上部27aに軸受ハ ウジングを設け、このハウジングに圧入され たボールベアリングで保持される。ここで水 平保持ブロック上部27a及び傾動軸28を傾動機� ��という。

 第1の製品クランプユニット25aは、基板左部 GLを固定し、基板のスクライブラインSLに剪� �応力及び曲げ応力を集中させるものである� �第1の製品クランプユニット25aには、基板Gの スクライブラインSL付近を押圧する第1のクラ ンプバー29aが設けられている。この第1のク� �ンプバー29aの先端は第1の製品テーブル24aの� ��側
エッジに位置し、z軸方向に微動可能である� �同様に第2の製品クランプユニット25bは、基� ��右部GRを固定し、基板のスクライブラインSL に剪断応力及び曲げ応力を集中させるもので ある。第2の製品クランプユニット25bには、� �板GのスクライブラインSL付近を押圧する第2� ��クランプバー29bが設けられている。第2のク ランプバー29bの先端は第2の製品テーブル24b� �左側エッジに位置し、z軸方向に微動可能で� ��る。

 基板Gの保持方法として、真空吸着、その 他の手段により製品テーブルに固定すること ができる。基板がガラスであり、その表面に 樹脂が成膜されている場合は、静電吸着によ っても固定することができる。

 続いて傾動テーブル23bの傾動機構につい� ��説明する。図5a,bに示すように、水平保持ブ ロック上部27aの傾動軸28は、これを回転軸と� ��て水平保持ブロック下部27bを除く右側ユニ� ��トBM(B)全体を図6a中のCW方向又はCCW方向に回� ��可能にする。図6aは傾動軸28の取付位置を示 すブレイク装置の要部断面図である。傾動機 構を介して傾動テーブル23bを回動させるため に、回動制御部30が設けられる。回動制御部3 0はモータの回転力又は流体シリンダを用い� �傾動テーブル23bを所定角だけ回動するもの� �あってもよく、アームやリンクを介して手� �で傾動テーブル23bを回動するものであって� �よい。また傾動テーブル23bは回動を開始す� �のと同時に+x軸方向に移動するようになって いる。

 ブレイク装置の初期設定で、第1の製品テ ーブル24aと第2の製品テーブル24bとが、1枚の� ��板Gに対して同一の載置面を持つよう位置決 めされているとする。傾動軸28は、テーブル� ��載置された基板Gの上面及び下面から見て、 中央の位置にくるよう高さが調整される。

 基板Gの厚みを2d ₀ とする。第1の製品テーブル24aの載置面は(x,y, -d ₀ )となり、傾動軸28の位置は(0,y,-d ₀ ~+d ₀ )となる。傾動軸28の位置は基板Gの厚みや材� �に応じて調整可能である。また第1の製品テ� ��ブル24aの右エッジと、第2の製品テーブル24b の左エッジとの間隔を2gとすると、第1のクラ ンプバー29aの基板Gに対する押圧位置と、第2� ��クランプバー29bの基板Gに対する押圧位置と の間隔は2gと同程度が望ましい。なお、傾動� ��28は基板GのスクライブラインSLと平行で、� �板の厚み範囲内に位置することが望ましい� �

 図6(b)はスクライブラインSLを中心とする� ��レイク装置の部分拡大断面図である。ここ� ��は基板Gの分断後の位置を実線を用いて示し ている。傾動軸28の位置(x,y,z)を(0,y,0)とする� �分割後の基板右部GRにおいて、スクライブラ インSLの終点をPRとする。また基板右部GRが第 2の製品テーブル24bの左エッジと接するライ� �の終点をPR’とする。なお、基板Gが分割切� �される前では、PRはPL(分割後の基板左部GLに� ��けるスクライブラインSLの終点)と一致する� ��

 図6(b)に示すように第2の製品テーブル24bをCC W方向に角度θだけ傾斜させると、点PR’の位� ��は(0,y,0)から(x ₂ ,y,z ₂ )に移動する。ここで各座標値は以下のよう� �なる。
 x ₁ =0
 z ₁ =-d ₀
 x ₂ =d ₀ sinθ
 z ₂ =d ₀ (1-cosθ)-d ₀

 第2のクランプバー29bの押圧力により、基板 右部GRの点PR’(x ₂ ,y,z ₂ )の部分が第2の製品テーブル24bに対する不動� ��になるとすると、基板右部GRの点PRに位置す るブレイク部分に対して前記の不動点PR’か� ��剪断力と引張力(曲げモーメント)が加わり� �基板Gが分断される。基板Gの切断時にはスラ イド機構26により基板左部GLに対して-x軸方向 の付勢力が作用し、また傾動テーブル23bが回 動を開始すると同時に+x軸方向に移動すると� ��に、基板左部GLの切断面である右エッジ部� �-x軸方向に後退し、基板右部GRの左エッジ部� ��接触しなくなる。このためガラス基板の分� ��面に傷が付かず、滑らかな分断面が得られ� ��。
 この場合の水平移動量x ₂ -x ₁ を計算すると、θ=3°の場合、0.039mmとなる。

 スクライブラインSLで左右に分割された� �板GR,GLは、第1のクランプバー29a、第2のクラ� ��プバー29bを基板Gから解除することにより、 基板GR,GLを製品テーブルから外すことができ� ��。x軸方向に帯状となる1枚の基板を多数個� �分割する場合、基板Gの所定箇所にスクライ� ��ラインSLをそれぞれ設ける。そして基板Gをx 方向に所定ピッチだけ搬送し、製品クランプ ユニット25a,25bをセットし、その都度傾動テ� �ブル23bを傾斜させる。このような操作を繰� �返すことにより、1枚のマザー基板から複数� ��の基板を製造することができる。

 第2の製品テーブルが傾斜すると、基板の 断面がスクライブライン形成位置を中心にV� �を形成するように曲げモーメント(曲げ応力) が加えられることになる。そして、V字を形� �するように曲げモーメントが加えられる場� �、クラックは基板下面(製品テーブルに接す� ��面)から押し広げられるようになるので、曲 げモーメントは、より下面側に近いクラック 先端部分(周期クラックの山ピーク)に集中す� ��ことになる。このとき、周期クラックの谷� ��ークでは、紙面に対して前後の部分でクラ� ��ク先端が浅くしか進展していないので、分� ��が開始するのに大きな曲げモーメントを必� ��とする。これに対し、周期クラックの山ピ� ��クでは、紙面に対して前後の部分でクラッ� ��先端が更に深く進展しているので、分断が� ��始するのに大きな曲げモーメントを必要と� ��ない。そのため、周期クラックの山ピーク� ��起点となって分断されやすくなる。

(第二実施形態)
 次に、本発明の第二実施形態として、レー� ��アブレーション加工による分断方法につい� ��説明する。ここでは1枚のサファイア基板を 分断する場合を例に説明する。この分断方法 では、分断予定ラインに沿って周期溝を形成 するレーザアブレーション装置と、形成した 周期溝に沿って曲げモーメント(ブレイク圧)� ��加えるブレイク装置とが用いられる。この� ��ち、ブレイク装置は第一実施形態で説明し� ��ブレイク装置と同じであるので説明を省略� ��る。

 レーザアブレーション装置について説明� ��る。図7は本発明の一実施形態である脆性基 板の分断方法において用いられるレーザアブ レーション装置の構成図であり、図8はその� �御系のブロック図である。なお、図1、図2の レーザスクライブ装置LSと同じ構成部分につ� ��ては、同符号を付すことにより、説明の一� ��を省略する。このレーザアブレーション装� ��LAでは、レーザスクライブ装置に比べて、� �板を溶融させやすい短波長のレーザを用い� �。また、加熱後の強制的な冷却は必ずしも� �要でないので、冷却機構は用いないように� �ている。

 レーザアブレーション装置LAの全体構成� �ついて説明する。サファイア基板Gの位置をX Y方向および回転方向に移動させるためのス� �イドテーブル2、台座7、回転テーブル12につ� ��てはレーザスクライブ装置LSと同じである� �

 回転テーブル12の上方には、レーザビーム(� ��ビーム)を、予め設定した出力およびパルス 間隔で発振するレーザ35と、元ビームを集光� ��てガラス基板Gの表面上あるいは表面近傍に ビームスポットHS(図8)を形成する光学系調整� ��構36とが、取付フレーム15に固定されている 。
 レーザ35には、基板材料が溶融されるよう� �溶融温度以上で加熱するために、比較的短� �長のレーザが使用され、例えばUVレーザが使 用される。

 図9は、光学系調整機構36の内部構成を示� ��図である。レーザビームの光路Lに沿って凸 レンズ36aが取り付けられ、モータ(不図示)に� ��り駆動されるレンズ位置調整機構36bにより� ��置調整できるようにしてある。この凸レン� ��36aの焦点の位置を変えることで、ビームス� ��ットHSの形状が定められるとともに基板を� �融するときの深さ位置が調整される。

 続いて、制御系について説明する。図8に 示すようにレーザアブレーション装置LAの制� ��系は、制御部50、入力部51、表示部52、記憶� ��55、および、制御部50による制御下で駆動さ れるテーブル駆動部61、レーザ駆動部62、カ� �ラ駆動部66、光学系駆動部68の各駆動部によ� ��構成される。

 記憶部55には、予め、制御パラメータと� �て、基板の走査速度、レーザビームの焦点� �さ、レーザ照射強度(レーザ出力)、レーザパ ルス間隔が記憶されるようにしてある。これ らの制御パラメータは、入力部51、および、� ��示部52に表示された入力画面により適宜設� �できるようにしてある。

そして、制御部50は、記憶部55に記憶され� �上記制御パラメータに基づいて、周期溝を� �成するための制御信号を生成する。すなわ� �、制御パラメータの少なくとも一つを周期� �に変化させる制御信号を発生することによ� �、分断予定ラインに沿って周期的に変化す� �溶融状態を基板Gに発生する制御を行う。具� ��的な制御については、後述する。生成され� ��制御信号は、対応する駆動部にそれぞれ送� ��され制御動作が実行される。

 各駆動部について説明する。テーブル駆� ��部61は、スライドテーブル2及び台座7、回転 テーブル12の位置決めを行うためのモータ(モ ータ9等)を駆動する。周期溝を形成する際に� ��、記憶部55に設定された走査速度に基づい� �、台座7のX方向への走査が行われる。

 レーザ駆動部62は、レーザ35からレーザビ ームを照射する。周期溝を形成する際には、 記憶部55に設定されたレーザ照射強度(出力)� �レーザパルス間隔に基づいてレーザビーム� �照射する。

 光学系駆動部63は、光学系調整機構36のレ ンズ位置調整機構36bを駆動する。周期溝を形 成する際には、記憶部55に設定された焦点深� ��に基づいてレーザビームの焦点位置を調整� ��る。

 続いて、周期溝を形成するときの制御信� ��について具体的に説明する。周期溝を形成� ��るためには、上述した制御パラメータの少� ��くとも一つが周期的に変化する制御信号を� ��成する。以下、制御パラメータごとに説明� ��る。

(2)走査速度
 走査速度を周期変化させ、他の条件を一定� ��維持する制御信号の場合、走査速度が速い� ��分では溝の深さが浅くなり、遅い部分では� ��の深さが深くなる。すなわち走査速度が遅� ��部分での入熱量が増加して強く溶融され、� ��の部分の溝が深く形成される。

(3)焦点深さ
 レーザビームの焦点深さを周期変化させ、� ��の条件を一定(走査速度も一定)に維持する� �御信号の場合、焦点深さを基板表面または� �い位置にした部分では溝深さが浅くなり、� �点深さを深い位置にした部分では溝深さが� �くなる。すなわち焦点深さを深くした部分� �は深くまで強く溶融される結果、溝が深く� �展する。

(4)レーザ照射強度
 レーザ照射強度を周期変化させ、他の条件� ��一定に維持する制御信号の場合、レーザビ� ��ムの照射強度が弱い部分では溝深さが浅く� ��り、照射強度が強い部分では溝深さが深く� ��る。すなわち照射強度が強い部分は入熱量� ��増加して強く溶融され、この部分の溝が深� ��形成される。

(5)レーザパルス間隔
 レーザのパルス間隔を周期変化させ、他の� ��件を一定に維持する場合、レーザのパルス� ��隔が長い部分では溝深さが浅くなり、パル� ��間隔が短い部分では溝深さが深くなる。す� ��わち、パルス間隔が短い部分は入熱量が増� ��して強く溶融され、この部分の溝が深く形� ��される。

 また、上述した(1)から(5)の制御パラメー� ��について、複数の制御パラメータを同時に� ��期変化させるようにしてもよい。例えば、� ��査速度と焦点深さとを同時に変化させたり� ��てもよい。

 次に、アブレーション動作について説明す� ��。上記レーザアブレーション装置LAでは、� �来のアブレーション動作に比べ、制御パラ� �ータの一部が周期的に変化する制御信号に� �って駆動部を動作させる点が異なるが、そ� �以外は同じである。
すなわち、分断予定ラインに沿って、ビーム スポットHSを走査させ、基板Gを溶融させる。 このときに、制御パラメータの一部が周期的 に変化する制御信号により各駆動部が制御さ れるようにする。これにより、基板Gに周期� �が形成されるようになる。

 図10は、制御パラメータを周期的に変化さ� �ながらレーザアブレーション加工を行った� �きに基板Gに形成される周期溝を示した模式� ��であり、図10(a)は基板Gの斜視図、図10(b)はA- A’断面図、図10(c)はB-B’断面図、図10(d)はC-C� ��断面図である。
 直線状にビームスポットHSが走査されるこ� �により、図10(a)に示すように溝Grが形成され� ��基板表面には直線状のスクライブラインAL� �形成される。
 このとき、図10(a)(b)に示すように、板厚方� �に進展する溝Grの先端部分は、制御パラメー タが変動する周期と同周期の波形Wとなり、� �期溝が形成される。

 形成される周期溝の波長は、制御パラメ� ��タの変動周期(すなわち波長)に対応して変� �する。周期溝の波長を適切な波長にすれば� �ブレイク装置BMを用いて基板Gに対し曲げモ� �メントを加えたときに、曲げモーメント(ブ� ��イク圧)が周期溝のピーク(山部分)に集中し� ��加えることができ、小さな曲げモーメント� ��加えるだけで容易かつ安定して分断できる� ��うになる。

 曲げモーメント(ブレイク圧)を集中して加� �ることができる周期溝の波長は、サファイ� �のような基板では経験的に1mm~10mmであること が判明している。そのため、この波長範囲に なるように、走査速度との関係で制御パラメ ータの周期を調整する。
また、周期溝の最大深さと最小深さとの深さ の差が基板の板厚の1%~5%となるようにすれば� ��周期溝の山と谷とのピーク部分が顕著に現� ��るようになり、ブレイク装置において、曲� ��モーメントを集中して加えることが容易に� ��る。

 なお、形成される周期溝は、レーザアブ� ��ーションによる加工時間を長くすれば深く� ��ることもできるが、できるだけ加工時間を� ��くして、浅い周期溝の状態でブレイク動作� ��行うようにする。周期溝の深さが浅い場合� ��も、周期溝のピーク部分に集中的に曲げモ� ��メントが加わることで、比較的小さな曲げ� ��ーメントで分断することができ、しかもア� ��レーション加工で生じる基板表面の汚染を� ��減することができる。

 また、上述したレーザアブレーション加工� ��は溝Grが形成される場合を説明したが、基� �材料の種類や加熱条件によっては、図11に示 すように、溝Grが形成されるだけでなく、溝G rの底にクラックCrが形成され、波形Wが周期� �と周期クラックとにより形成される場合が� �る。
 この場合も、図10で説明した周期溝が形成� �れた場合と同様であり、できるだけ浅い周� �溝および周期クラックの状態でブレイク動� �を行うようにすれば、比較的小さな曲げモ� �メントで分断することができ、しかもアブ� �ーション加工で生じる基板表面の汚染を低� �することができる。