以下、本発明の実施形態を図面に基づいて� ��明する。
 最初に、本発明の加工方法を実施する際に� ��いる基板加工装置の一例について説明する� ��
 図1は本発明の加工方法を実施することがで きる基板加工装置LS1の概略構成図である。こ こではガラス基板を加工する場合を例に説明 するが、シリコン基板等の脆性材料基板であ っても同様である。

 まず、基板加工装置LS1の全体構成につい� ��説明する。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、図1の紙� �前後方向(以下Y方向という)に往復移動する� �ライドテーブル2が設けられている。両ガイ� ��レール3,4の間に、スクリューネジ5が前後方 向に沿って配置され、このスクリューネジ5� �、スライドテーブル2に固定されたステー6が 螺合されており、スクリューネジ5をモータ� �(図示外)によって正、逆転することにより、 スライドテーブル2がガイドレール3,4に沿っ� �Y方向に往復移動するように形成されている� ��

 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10aに、モー� �ー9によって回転するスクリューネジ10が貫� �螺合されており、スクリューネジ10aが正、� �転することにより、台座7がガイドレール8に 沿って、X方向に往復移動する。

 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の上に、ガラス基板Aが水平な状� �で取り付けられる。このガラス基板Aは、例� ��ば、小さな単位基板を切り出すためのマザ� ��基板である。回転機構11は、回転テーブル12 を、垂直な軸の周りで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 なるように回転できるように形成されている 。また、ガラス基板Aは、吸引チャックによ� �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、レーザ装置13と 光学ホルダ14とが取付フレーム15に保持され� �いる。
 レーザ装置13は、脆性材料基板の加工用と� �て一般的なものを使用すればよく、具体的� �はエキシマレーザ、YAGレーザ、炭酸ガスレ� �ザ又は一酸化炭素レーザなどが使用される� �ガラス基板Aの加工には、ガラス材料のエネ� ��ギー吸収効率が大きい波長の光を発振する� ��酸ガスレーザを使用することが好ましい。

 レーザ装置13から出射されたレーザビー� �は、ビーム形状を調整するためのレンズ光� �系が組み込まれた光学ホルダ14によって、予 め設定した形状のビームスポットがガラス基 板A上に照射される。ビームスポットの形状� �ついては、長軸を有する形状(楕円形状、長� ��形状など)が、スクライブ予定ラインに沿っ て効率よく加熱できる点で優れているが、軟 化温度よりも低温にて加熱することができる 形状であれば、ビームスポットの形状は特に 限定されない。本実施形態では、楕円形状の ビームスポットが形成されるようにしてある 。

 取付フレーム15には、光学ホルダ14に近接し て、冷却ノズル16が設けられている。冷却ノ� ��ル16からは冷媒が噴射される。冷媒には、� �却水、圧縮空気、Heガス、炭
酸ガス等を用いることができるが、本実施形 態では圧縮空気を噴射するようにしてある。 冷却ノズル16から噴射される冷却媒体は、ビ� ��ムスポットの左端から少し離れた位置に向� ��られ、ガラス基板Aの表面に冷却スポットを 形成するようにしてある。

 また、取付フレーム15には、周期溝付き� �カッターホイール18が、昇降機構17を介して� ��り付けられている。このカッターホイール1 8は、ガラス基板Aに初期亀裂Trを形成すると� �に、ガラス基板Aの上方から一時的に下降す� ��ようにして用いられる。

 図2は周期溝付カッターホイールの模式図 であり、図2(a)は正面図、図2(b)は側面図であ� ��。この周期溝付きカッターホイール18は、� �先18aに沿って周期的に溝18bが切り欠いてあ� �(なお、図2では説明の便宜上、刃先18に対す� ��溝18bの大きさを、実際よりも誇張して描い� ��ある)。具体的には1~20mmのホイール径に応じ て、溝ピッチを20μm~200μmの範囲で設けるよう にしてある。また、溝深さは2μm~2500μmとして ある。

 このような特殊刃先のカッターホイール� ��用いることにより、溝がない通常のカッタ� ��ホイールよりも深く浸透したクラックを形� ��することができるだけでなく、基板面に対� ��刃先が滑りにくくなるので、初期亀裂を形� ��する際に、短い距離(1mm~2mm程度)を転動させ� ��だけで基板面に初期亀裂を確実に形成する� ��とができるようにしてある。

 さらに、基板加工装置LS1には、あらかじ� ��ガラス基板Aに刻印されている位置決め用の アライメントマークを検出することができる カメラ20が搭載されており、カメラ20により� �出されたアライメントマークの位置から、� �板A上に設定するスクライブ予定ラインの位� ��と回転テーブル12との対応位置関係を求め� �カッターホイール18の下降位置やレーザビー ムの照射位置がスクライブ予定ライン上にく るように、正確に位置決めできるようにして ある。

 次に、上記基板加工装置LS1による加工動� ��手順について説明する。図3は第一回レーザ 照射により有限深さのスクライブラインを形 成するまでのレーザスクライブ加工の加工動 作手順を示す図であり、図4は第二回目レー� �照射によりレーザブレイク処理を行うまで� �加工動作手順を示す図である。なお、図3、� ��4では図1の要部のみを図示している。

 まず、図3(a)に示すように、ガラス基板A� �回転テーブル12の上に載置され、吸引チャッ クによって固定される。カメラ20(図1)によっ� ��ガラス基板Aに刻印されてあるアライメント マーク(不図示)が検出され、その検出結果に� ��づいて、スクライブ予定ラインと、回転テ� ��ブル12、スライドテーブル2、台座7との位置 が関係付けられる。そして回転テーブル12お� ��びスライドテーブル2を作動し、カッターホ イール18の刃先方向がスクライブ予定ライン� ��方向に並ぶように位置が調整される。

 続いて、図3(b)に示すように、台座7(図1)� �作動して回転テーブル12を移動し、ガラス基 板Aにおける第一初期亀裂を形成しようとす� �第一基板端A1の近傍でかつ第一基板端A1から� ��隔した位置の上方に、カッターホイール18� �くるようにする。

 続いて、図3(c)に示すように、昇降機構17� ��作動してカッターホイール18を下降する。� �して基板Aに刃先を圧接するようにして第一� ��期亀裂Tr1を形成する。このとき台座7を2mm程 度移動して基板上でカッターホイール18を転� ��させ、安定した第一初期亀裂Tr1を確実に形� ��する。

 続いて、図3(d)に示すように、昇降機構17お� ��び回転テーブル12を元の位置(図3(a)の位置)� �戻し、レーザ装置13を作動してレーザビーム を照射する。また冷却ノズル16から冷媒を噴� ��する。このとき照射するレーザ出力や冷媒� ��射量等の加熱条件、冷却条件は、第一初期� ��裂Tr1の位置に貫通クラックが発生しない(す なわちフルカットにならない)範囲内で設定� �る。
 第一初期亀裂Tr1を基板端(第一基板端A1)から 離隔させて基板内側位置に形成してあるので 、第一基板端A1に左右に裂こうとする力(フル カット状態にする力)が働いたとしても、第� �基板端A1はクラック発生が困難な状態になっ ているので、基板端A1に予め初期亀裂を形成� ��てある場合に比べて、フルカットになりに� ��い。また、照射するレーザ出力や冷媒噴射� ��等の加熱条件、冷却条件については、フル� ��ットにならない条件を選択できるプロセス� ��インドウが広くなっている。したがって、� ��定する加熱条件や冷却条件としては、初期� ��裂が基板端に形成されているときよりも過� ��な条件、すなわちスクライブラインを深く� ��成することができる条件を選択してもよい� ��

 続いて、図3(e)に示すように、台座7を移� �し、基板A上に形成されるレーザビームのビ� ��ムスポット、および、冷却ノズル16からの� �媒による冷却スポットが、スクライブ予定� �インに沿って走査されるようにする。

 以上の動作により、基板Aには、第一初期 亀裂Tr1の位置を起点とする、有限深さのクラ ックCrからなるスクライブラインが形成され� ��。そして、このとき貫通クラックとならな� ��範囲でレーザの加熱条件や冷媒による冷却� ��件を適切に選択(すなわちフルカットになら ない範囲で過激な条件)することにより、こ� �まで困難であった深いスクライブラインが� �成できる。なお、基板Aの第一初期亀裂Tr1側� ��基板端(第一基板端A1)には、クラックCrが形� ��されていない領域が存在するようになる。

 次にレーザブレイク処理について説明する� ��
 図4(a)に示すように、回転テーブル12を元の� ��置(図3(a)の位置)に戻し、昇降機構17を作動� �てカッターホイール18を下降しておく。

 続いて、図4(b)に示すように、基板Aとカッ� �ーホイール18とが近づくように移動して、第 一基板端A1にカッターホイール18を当て、基� �端に第二初期亀裂Tr2を形成する。このとき� �ーブル12を移動し続けて、第二初期亀裂Tr2が 第一初期亀裂Tr1まで連続するようにしてもよ い。
 また、圧接力を変えることで第二初期亀裂T r2を第一初期亀裂Tr1よりも深く形成しておく� ��うにしてもよい。この場合は、後述するよ� ��にクラックを深く浸透させることがさらに� ��単にできるようになる。

 続いて、図4(c)に示すように、昇降機構17� ��よび回転テーブル12(台座7)を元の位置(図3(a) の位置)に戻し、レーザ装置13を作動してレー ザビームを照射する。このとき照射するレー ザ出力等の加熱条件については後述する。

 続いて、図4(d)に示すように、基板Aを移� �し、基板A上に形成されるビームスポットを� ��スクライブラインに沿って第一基板端A1か� �第二基板端A2に向けて走査する。これにより 第二初期亀裂Tr2(すなわち第一基板端A1)が起� �となって深いクラックCr2がクラックCr(スク� �イブライン)に沿って進行していくので、こ� ��までより深いスクライブラインが第二基板� ��A2まで形成されるようになる。

 ここで、レーザブレイク処理の際の加熱� ��件について説明する。レーザ出力等の加熱� ��件については、第一回目レーザ照射のとき� ��同様でもよいが、以下のように設定するこ� ��が好ましい。

 レーザブレイク処理では走査速度を第一� ��目レーザ照射のときよりも速め、スクライ� ��ライン上の各点での加熱時間を短くし(レー ザ出力は高く設定する)、スクライブライン� �表層を短時間だけ加熱するように設定する� �これは基板表層と基板内部との間でクラッ� �Crを深く浸透させるための応力勾配を形成す るためである。

 図5は、レーザブレイク処理の際に形成し ようとする応力勾配を模式的に示した断面図 である。基板表層を短時間加熱し、加熱領域 Hを形成する。すると、基板表層に大きな圧� �応力HRが形成され、その影響を受けて基板内 部には、反対に引張応力CRが発生する。基板� ��部にクラックCrが存在すると、引張応力は� �ラックCrの先端に集中するようになり、その 結果、クラックCrは、さらに深く浸透するよ� ��になる。

 基板表層の加熱時間を長くしていくと、� ��板内部に熱が伝達されて深さ方向に生じる� ��度差が小さくなる。その結果、深さ方向の� ��力勾配が弱まってしまう。したがって、レ� ��ザブレイク処理では、基板表層に圧縮応力� ��基板内部に引張応力が形成されやすい加熱� ��件、冷却条件を設定するために、基板が軟� ��しない温度範囲で、短時間内に強く加熱す� ��加熱条件を選択するようにするのが好まし� ��。また、加熱前に、予め冷媒を吹き付けて� ��却しておくことにより、深さ方向の温度差� ��大きくして、基板内部に引張応力が生じや� ��くしてもよい。

 また、第二初期亀裂を第一初期亀裂よりも� ��くすることにより、さらに深いスクライブ� ��インが簡単にできる理由について説明する� ��
 第一基板端A1近傍に形成された深い第二初� �亀裂Tr2をレーザブレイク処理の開始端とす� �ことにより、引張応力が集中するクラック� �端の初期位置を基板の深い位置にすること� �できる。この状態で、レーザ照射を行うこ� �により、基板表層に強い圧縮応力を与える� �これにより、深い位置のクラック先端に引� �応力が集中するようになり、さらに、基板� �面からクラック先端までの距離がある程度� �いほど、クラックを広げようとする大きな� �(モーメント)がクラック先端を引き裂く方向 に働くようになるので、クラックが簡単に深 く浸透するようになる。

 このように、レーザブレイク処理の際に、� ��一基板端に形成した深い第二初期亀裂から� ��二基板端に向けて第二回目のレーザ照射を� ��ることにより、これまで以上の深いクラッ� ��Cr2からなるスクライブラインを形成するこ� ��ができるようになり、また、クラックCr2が� ��面まで達した場合にはレーザブレイク処理� ��よって基板を完全分断することができるよ� ��になる。
 このメカニズムにより形成された分断面は� ��非常に美しく、しかも直進性に優れており� ��加工端面として理想的な状態となっている� ��

 次に、本発明の第二の実施形態である加工� ��法について説明する。ここでは第二初期亀� ��Tr2をレーザ照射により形成する。図6は第二 の実施形態である加工方法のレーザブレイク 工程の加工動作手順を示す図である。なお、 レーザスクライブ工程までは図3と同じであ� �ので説明を省略する。
 図3(e)までと同様のレーザスクライブ加工に より、基板Aには、第一初期亀裂Tr1の位置を� �点とする有限深さのクラックCrからなるスク ライブラインが形成されている。この状態で レーザブレイク処理に移行する。

 図6(a)に示すように、回転テーブル12を少� ��戻し、光学ホルダ14の下方に第一初期亀裂Tr 1がくるようにする。

 続いて、図6(b)に示すように、レーザ装置 13を作動してレーザビームを照射して第一初� ��亀裂Tr1を加熱するとともに、回転テーブル1 2(台座7)を移動して、ビームスポットを第一� �板端A1側に移動する。これにより、第一初期 亀裂Tr1から第一基板端A1に向けてクラックが� ��行するようになり、第一基板端A1から第一� �期亀裂まで連続するように第二初期亀裂Tr2� �形成される。

 続いて、図6(c)に示すように、回転テーブ ル12(台座7)を元の位置(図3(a)の位置)に戻し、� ��ーザ装置13を作動してレーザビームを照射� �る。

 続いて、図6(d)に示すように、基板Aを移� �し、基板A上に形成されるビームスポットを� ��スクライブラインに沿って第一基板端A1か� �第二基板端A2に向けて走査する。これにより 第二初期亀裂Tr2(すなわち第一基板端A1)が起� �となって深いクラックCr2がクラックCr(スク� �イブライン)に沿って進行していき、深いス� ��ライブラインが第二基板端A2まで形成され� �ようになる。

 なお、上述した2つの実施形態では、いず れも第二初期亀裂が第一初期亀裂に連続する ように形成したが、初期亀裂どうしがある程 度接近していれば、連続していない場合でも レーザブレイク処理の結果、連続したスクラ イブラインが形成できるようになる。また、 第二初期亀裂を第一基板端に形成しただけで も、第一初期亀裂までの距離が十分近ければ 連続したスクライブラインが形成できるよう になる。