以下、本発明の実施形態について図面を� ��いて説明する。なお、本発明は、以下に説� ��するような実施形態に限定されるものでは� ��く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々� ��態様が含まれることはいうまでもない。

〔加工方法〕
 最初に、本発明の加工方法について説明す� ��。図1は、本発明の一実施形態である脆性材 料基板の加工方法の工程を示す図である。

 まず、被加工基板GSとしての薄板基板と、� �工治具としての支持基板GTとを用意する(図1( a))。
 この支持基板GTは、被加工基板GSに固着して おり、レーザビームを照射したときに、被加 工基板GSの上面から下面に到達した熱を、被� ��工基板GSの下面から熱伝導により伝達され� �とともに、被加工基板GSに、上に凸となる歪 が生じるよう作用させることができる材料、 すなわち被加工基板GSに縦割れ状態を誘発す� ��ことができる材料が用いられる。

 具体的には、被加工基板GSがガラス製の� �板基板(たとえば板厚が0.01~1.0mm)であるとき� �支持基板GTに同じ材質であるガラス基板(た� �えば板厚が2mm)を用意することにより、実質� ��にガラス製の厚板基板と同様の熱分布、応� ��分布を実現できるようにする。なお、ここ� ��いう「同じ材質」とは、ガラス、サファイ� ��およびシリコンなどの一般的な名称によっ� ��判断される。例えば、メーカー、商品名ま� ��は仕様の違いなどがあってもガラス材同士� ��あれば「同じ材質」に含まれる。

 なお、異なる材質の支持基板GTであって� �、実質的に線膨張係数が被加工基板GSと同じ 材料や、熱伝導率が被加工基板GSと同じ材料� ��あれば、被加工基板GSに縦割れ状態を誘発� �せることができる。

 また、支持基板GTは、被加工基板GSと同じ大 きさか、被加工基板GSよりも大面積であって� ��被加工基板GSの下面の所定の範囲が固着で� �るものを用いる。
 そして、支持基板GTの上面には、必要な場� �に、被加工基板GSを固着するための媒体層M� �設けておく。すなわち、冷凍チャックを利� �する場合は水層を形成し、接着剤を利用す� �場合は接着剤層を形成する。真空チャック� �利用する場合は、媒体層Mは必要ない。見か� ��上、真空層が媒体層Mとして機能することに なる。

 なお、被加工基板GSと支持基板GTとを固着 させる所定の範囲は、レーザビームの照射に よる温熱が被加工基板GSから支持基板GTに伝� �され、伝達された温熱により支持基板に生� �た圧縮応力が被加工基板に作用するに十分� �範囲である。従って、凍結させた水層や接� �剤層である媒体層Mは、被加工基板GSから支� �基板GTへの温熱の伝達および被加工基板GSと� ��持基板GTとの間の応力を伝達する。なお、� �空チャックを用いる場合には、真空層によ� �て互いに固着された被加工基板GSと支持基板 GTとの接触によって温熱および応力が伝達さ� ��る。

 被加工基板GSと支持基板GTとを固着させる 所定の範囲は、例えば、レーザビームが照射 される範囲の周囲に被加工基板GSの厚さに相� ��する幅を加えた範囲であればビーム照射に� ��り与えられた温熱を支持基板に伝達するた� ��に必要な範囲となる、またビームスポット� ��照射される範囲の周囲に被加工基板GSの厚� �に相当する幅および支持基板GTの厚さに相当 する幅を加えた範囲であれば支持基板に伝達 された温熱により圧縮応力が生じる範囲を確 実に含む範囲となる。

 被加工基板GSと支持基板GTとを固着させる所 定の範囲が広いほど、レーザビームの照射に よって被加工基板に与えられる温熱が確実に 支持基板に伝達され、伝達された温熱による 圧縮応力を確実に被加工基板に作用させるこ とができる。一方、レーザビームの照射によ り被加工基板に過剰な温熱が与えられる場合 には、被加工基板GSと支持基板GTとを固着さ� �る所定の範囲がレーザビームの照射範囲よ� �も狭い場合もありえる。
上記被加工基板GSと支持基板GTとを固着させ� �所定の範囲は、冷凍チャックを利用する場� �は水層の形成範囲または水層を冷凍させる� �囲、接着剤を利用する場合は接着剤層を形� �させる範囲、真空チャックを形成する場合� �真空層が形成される範囲である。なお、被� �工基板GSの下面全体を支持基板GTに固着させ� ��こととしてもよい。以下、被加工基板GSの� �面全体を固着させることとして説明する。

 続いて、支持基板GTの上面と被加工基板GSの 下面全体とを、媒体層Mを介して固着するこ� �により、基板を張り合わせた合成基板GUにす る(図1(b))。
基板の固着に冷凍チャックを利用する場合は 、水層を冷凍し、氷層にすることにより固着 する。
 基板の固着に接着剤を利用する場合は、支� ��基板GT上に媒体層Mとして塗布した接着剤層� ��上に、被加工基板GSを載せて密着させる。� �るいは、支持基板GTの下面から上面にかけて 接着剤を送り出すための貫通孔(不図示)を形� ��しておき、被加工基板GSを支持基板GTに載置 した状態で、貫通孔を介して支持基板GTと被� ��工基板GSとの界面に接着剤を供給するよう� �してもよい。
 基板の固着に真空チャックを利用する場合� ��、被加工基板GSの下面全面が被吸着面とな� �ようにするため、支持基板GTには多孔性セラ ミック基板を用いる。そして支持基板GTの上� ��被加工基板GSを載置し、真空ポンプを起動� �せ、支持基板GTの多孔面を吸着面として被加 工基板GSを真空吸着する。

 続いて、合成基板GUの上面となる被加工基� �GSに設定した割断予定ラインに沿って相対移 動させながら、レーザビームW1を照射し、そ� ��直後に冷媒W2の吹き付けを行う(図1(c))。
 このとき、合成基板GUには、実質的に厚板� �板と等価な熱分布、応力分布を形成するこ� �ができるため、スクライブ加工モードによ� �加工を行うことができる。すなわち、図2に� ��すように、レーザビームW1による熱(温熱)の 影響により被加工基板GSの下面近傍から支持� ��板GTの内部に内部圧縮応力場Hinを形成し、� �の領域に圧縮応力(破線矢印)が働くようにす る。また、レーザビームW1による加熱直後の� ��媒W2による冷却の影響により、被加工基板GS の上面から内部にかけては、引張応力(実線� �印)が働くようにする。さらに被加工基板GS� �上面には、上に凸となる撓みによる力(一点� ��線矢印)が引張応力と同じ方向に働くように する。

 これらの力の作用により、被加工基板GS� �は、撓みによる力と引張応力とにより、強� �縦割れ状態が形成され、クラックCが形成さ� ��る。このクラックCは、内部圧縮応力場Hinの 領域に到達するとそれ以上の進展が阻止され る。その結果、被加工基板GSの上面から内部� ��かけて、クラックCが形成され、さらにクラ ックCが進展して被加工基板GSの下面に達する ことで、縦割れによるフルカット加工がなさ れる。

 続いて、支持基板GTと被加工基板GSとの固着 状態を解除する(図1(d))。
基板の固着に冷凍チャックを利用している場 合は、熱を与えて氷層を融解することにより 固着状態を解除する。
 基板の固着に接着剤を利用している場合は� ��接着剤層を溶解するための溶剤を、界面に� ��給する。そのため、支持基板GTに溶剤を送� �出す貫通孔(不図示)を形成しておき、この貫 通孔を介して支持基板GTと被加工基板との界� ��に溶剤を供給する。
基板の固着に真空チャックを利用している場 合は、真空ポンプを停止し、支持基板GTの吸� ��面(多孔面)に空気を送る。
 これにより、被加工基板GSを支持基板GTから 取り外すことにより、縦割れ状態で割断した 被加工基板GSを得ることができる。
 なお、上記の方法は被加工基板をフルカッ� ��加工する場合のみならず、スクライブ加工� ��る場合にも適用できる。厚板基板をスクラ� ��ブ加工する場合と同様に、加熱条件や冷却� ��件などの加工条件を変更することにより、� ��成されるクラックの深さを調整することが� ��きる。

 次に、上記脆性材料基板の加工方法による� ��板基板の割断を実現するためのクラック形� ��装置について図面を用いて説明する。
〔装置構成1:冷凍チャック〕
 図3は、本発明の一実施形態であるクラック 形成装置の概略構成を示す図である。本実施 形態では冷凍チャックによりガラス基板(被� �工基板)を支持基板に固着する。本実施形態� ��は、支持基板22が、従来のクラック形成装� �に被加工基板を載置するために設けられて� �るテーブルとしても機能するので、従来の� �ラック形成装置に設けられているテーブル� �必要ない。本実施形態では、水平に保持さ� �たステージ(図3中では直線で簡略に表示)上� �、熱交換機構27、ペルチェモジュール26、支� ��基板22及び被加工基板を載置した構成とし� �いるが、例えば、従来のクラック形成装置� �設けられているようなテーブル上に熱交換� �構27、ペルチェモジュール26、支持基板22及� �被加工基板を載置する構成としてもよい。
 クラック形成装置1は、主に、レーザ照射や 冷媒吹付けを行う可動部11と、被加工基板50� �支持する固定部21とから構成される。

 可動部11は、レーザビームのビームスポッ� �BSを照射するレーザ照射部12と、図示しない� ��媒源から供給される冷媒(水と空気、ヘリウ ムガス、N ₂ ガス、CO ₂ ガスなど)をノズルから噴射して冷却スポッ� �CPを形成する冷却部13と、初期亀裂TRを形成� �るカッターホイール14とを一体に支持し、レ ール15に沿って被加工基板50の上を移動させ� �駆動機構16とから構成される。
 ここで、ガラス基板の割断に用いるレーザ� ��射部12の光源には、CO ₂ レーザ、COレーザ、遠赤外線レーザが用いら� ��る(ここでいう遠赤外線レーザには、本来の 遠赤外線レーザの他に、レーザ光源ではない 遠赤外光源を用いて遠赤外波長の光をレンズ 光学系で収束させ、レーザビームによるビー ムスポットと同様にして照射する場合も含ま れるものとする)。なお、被加工基板の基板� �料がサファイヤである場合には、CO ₂ レーザ、遠赤外線レーザが用いられる。また 、基板材料がシリコン基板である場合には、 YAGレーザ、UVレーザが用いられる。

 固定部21は、被加工基板50の下面全体と接 した状態で支持する支持基板22と、弁23の開� �制御により水源24から水を供給し、支持基板 22の上面を水層で覆う水供給機構25と、支持� �板22の下面と接するペルチェモジュール26と� ��ペルチェモジュール26の下面と接する熱交� �機構27とからなり、これらによって固定部21� ��冷凍チャックとして機能するようにしてい� ��。

 支持基板22は、被加工基板50と同じ材質で あるガラス基板を用いている。支持基板22の� ��さは、被加工基板50と支持基板22とを固着し 、レーザビームを照射したときに、内部圧縮 応力場が形成され、上述したような厚板基板 と等価な熱分布、応力分布を生じさせること ができる厚さにしてある。

 ペルチェモジュール26は、ペルチェ素子� �内蔵し、ペルチェ素子には印加電圧の極性� �切換が可能な電源28が接続されている。ペル チェ素子への電圧印加により支持基板22と被� ��工基板50の間の水層を冷凍して氷層にする� �ともに、極性を切り換えることにより、氷� �を融解することができる。

 熱交換機構27は、恒温槽29と流路接続され 、水を循環することにより、ペルチェモジュ ール26の下面と熱交換を行う。これにより、� ��層を形成するときはペルチェモジュール26� �下面から放出される温熱を吸収し、氷層を� �解するときはペルチェモジュール26の下面に 温熱を与える。

 そして、制御部30により、予め設定した� �御内容でレーザ照射部12、冷却部13、カッタ� ��ホイール14、駆動機構16、弁23、電源28が制� �される。すなわちレーザ照射部12、冷却部13� ��ついては、設定した出力でレーザを照射し� ��設定した流量で冷媒を吹き付ける。カッタ� ��ホイール14については、設定した押圧力で� �板端を押圧する。駆動機構16については、設 定した距離を移動する。弁23については、設� ��した量の水を供給する。電源28については� �定した電圧を印加する。

 また、固定部21の支持基板22、ペルチェモ ジュール26、熱交換機構27は、図示しないス� �ージ(図3中では直線で簡略に表示)により二� �元方向の位置調整ができるようにしてある� �

〔装置構成1の動作〕
 クラック形成装置1の動作を説明する。まず 、弁23を作動させて水供給機構25から水を供� �し、支持基板22の上に水層を形成する。続い て、被加工基板50を支持基板22の上に載せ、� �源28から電圧を印加し、水層を凍結して氷層 にする。これにより、被加工基板50が支持基� ��22に固着され、全体として厚板基板と等価� �扱うことができる合成基板を形成する。

 この状態で、カッターホイール14を作動� �て、被加工基板50の基板端に初期亀裂TRを形� ��する。続いて、レーザ照射部12、冷却部13を 作動させながら、被加工基板50に設定した割� ��予定ラインに沿って移動する。その結果、� ��れまで説明したように被加工基板50には強� �縦割れ状態が生じ、クラックが形成されて� �断される。

 続いて、電源28の極性を切り換え、氷層を� �解して、被加工基板50と支持基板22とを分離� ��る。
 以上の動作により、端面品質が優れ、しか� ��直進性に優れた割断面が形成される。

〔装置構成2:接着剤〕
 図4は、本発明の他の一実施形態であるクラ ック形成装置の概略構成を示す図である。本 実施形態では接着剤を用いてガラス基板を支 持基板に固着する。本実施形態では、支持基 板32が、従来のクラック形成装置に被加工基� ��を載置するために設けられているテーブル� ��しても機能するので、従来のクラック形成� ��置に設けられているテーブルは必要ない。� ��実施形態では、水平に支持されたステージ� ��側又はステージ内部に設けられた接着剤供� ��通路35又は溶剤供給通路36から供給される接 着剤及び溶剤を、ステージを介して又はステ ージ上面の接着剤供給通路35又は溶剤供給通� ��36の開口から支持基板32の貫通孔33、34に供� �する構造としている。
 クラック形成装置2は、主に、レーザ照射や 冷媒吹付けを行う可動部11と、被加工基板50� �支持する固定部31とから構成される。なお、 可動部11については、図3と同じものであるた め、同符号を付すことにより説明の一部を省 略する。

 固定部31は、被加工基板50の下面全体と接 した状態で支持する支持基板32と、支持基板3 2に形成された貫通孔33、34と、接着剤供給流� ��35、溶剤供給流路36、弁37、38、接着剤収納� �器39、溶剤収納容器40とからなる。

 支持基板32は、被加工基板50と同じ材質で あるガラス基板を用いている。支持基板32の� ��さは、被加工基板50と支持基板32とを固着し 、レーザビームを照射したときに、内部圧縮 応力場が形成され、上述したような厚板基板 と等価な熱分布、応力分布を生じさせること ができる厚さにしてある。

 支持基板32の貫通孔33は、接着剤供給流路 35と接続され、弁37の開閉操作により接着剤� �被加工基板50と支持基板32との界面に送られ� ��ようにしてある。また、貫通孔34は、溶剤� �給流路36と接続され、弁38の開閉操作により� ��剤が被加工基板50と支持基板32との界面に送 られるようにしてある。

 そして、制御部30aにより、予め設定した� ��御内容でレーザ照射部12、冷却部13、カッタ ーホイール14、駆動機構16、弁37、38は制御さ� ��る。すなわちレーザ照射部12、冷却部13につ いては、設定した出力でレーザを照射し、設 定した噴射量で冷媒を吹き付ける。カッター ホイール14については、設定した押圧力で基� ��端を押圧する。駆動機構16については、設� �した距離を移動する。弁37、38については、� ��定した量の接着剤、溶剤を供給する。

 また、固定部31の支持基板32は、図示しな いステージ(図4中では直線で簡略に表示)によ り二次元方向の位置調整ができるようにして ある。

 クラック形成装置2の動作を説明する。ま ず、被加工基板50を支持基板32の上に載せ、� �37を作動させて支持基板32と被加工基板50の� �面に接着剤を供給する。このとき、被加工� �板50の上面を図示しない押圧部材で支えるよ うにするのが望ましい。そして接着剤により 基板どうしが固着されるまで待つ。

 基板が固着すると、カッターホイール14� �作動して、被加工基板50の基板端に初期亀裂 TRを形成する。続いて、レーザ照射部12、冷� �部13を作動させながら、被加工基板50に設定� ��た割断予定ラインに沿って移動する。その� ��果、これまで説明したように被加工基板50� �は強い縦割れ状態が生じ、クラックが形成� �れて割断される。

 続いて、弁37を作動させて支持基板32と被加 工基板50の界面に溶剤を供給する。そして基� ��どうしが分離されるまで待つ。
以上の動作により、ガラス基板に対し、端面 品質が優れ、しかも直進性に優れた割断面の 加工を実現することができる。

〔装置構成3:真空チャック〕
 図5は、本発明の他の一実施形態であるクラ ック形成装置の概略構成を示す図である。本 実施形態では真空チャックによりガラス基板 を支持基板に固着する。本実施形態では、支 持基板42が、従来のクラック形成装置に被加� ��基板を載置するために設けられているテー� ��ルとしても機能するので、従来のクラック� ��成装置に設けられているテーブルは必要な� ��。本実施形態では、水平に保持されたステ� ��ジ(図5中には記載なし)上に、真空装置の平� ��状の吸引部46及び支持基板42を載置する構成 としているが、真空吸引機構を有する多孔テ ーブルを備えたクラック形成装置の場合には 、真空吸引機構を有する多孔テーブルを真空 装置の吸引部46として利用し、その上に支持� ��板42を固着させる構成としてもよい。
 クラック形成装置3は、主に、レーザ照射や 冷媒吹付けを行う可動部11と、被加工基板50� �支持する固定部41とから構成される。なお、 可動部11については、図3、図4と同じもので� �るため同符号を付すことにより説明の一部� �省略する。

 固定部41は、被加工基板50の下面全体と接 した状態で被加工基板50を支持する多孔性の� ��持基板42と、支持基板42を固定し、支持基板 42の下面から支持基板42の微細な孔を介して� �加工基板50を吸引するための吸引ノズル43と� ��弁44と、真空ポンプ45とからなる。

 支持基板42は、多孔質セラミックを用い� �。この多孔質セラミックは、被加工基板50と 支持基板42とを固着し、レーザビームを照射� ��たときに、内部圧縮応力場が形成され、上� ��したような厚板基板と等価な熱分布、応力� ��布を生じさせることができるものであれば� ��い。例えば、被加工基板50がガラス基板の� �合、支持基板42としてアルミナセラミックを 用いることができる。

 吸引ノズル43は、支持基板42と接する面に 、多数の孔が形成された金属製の中空容器で あり、弁44を介して真空ポンプ45に接続され� �。

 そして、制御部30bにより、予め設定した� ��御内容でレーザ照射部12、冷却部13、カッタ ーホイール14、駆動機構16は制御される。す� �わちレーザ照射部12、冷却部13については、� ��定した出力でレーザを照射し、設定した風� ��で冷媒を吹き付ける。カッターホイール14� �ついては、設定した押圧力で基板端を押圧� �る。駆動機構16については、設定した距離を 移動する。

 また、固定部31の支持基板32は、図示しな いステージにより二次元方向の位置調整がで きるようにしてある。

 クラック形成装置3の動作を説明する。ま ず、被加工基板50を支持基板42の上に載せ、� �44を開状態にして、被加工基板50を支持基板4 2に真空吸着する。

 被加工基板50が支持基板42に固着すると、 カッターホイール14を作動して、被加工基板5 0の基板端に初期亀裂TRを形成する。続いて、 レーザ照射部12、冷却部13を作動させながら� �被加工基板50に設定した割断予定ラインに沿 って移動する。その結果、これまでに説明し たように被加工基板50には強い縦割れ状態が� ��じ、クラックが形成されて割断される。

 続いて、弁44を閉状態にして、図示しない� �ーク弁を作動し、吸引ノズル43の内部を大気 圧状態に戻す。
 以上の動作により、ガラス基板に対し、端� ��品質が優れ、しかも直進性に優れた割断面� ��加工を実現することができる。

 なお、上述したクラック形成装置1、クラ ック形成装置2およびクラック形成装置3では� ��レーザ照射部12、冷却部13およびカッターホ イール14が、固定された被加工基板50および� �持基板(22、32,42)に対して移動可能に設けら� �ることとしたが、これに代えて、固定され� �レーザ照射部12、冷却部13およびカッターホ� ��ール14に対して被加工基板50および支持基板 (22、32,42)を移動可能に設けることとしてもよ い。