以下添付図面に基づいて、本発明の実施形� ��を説明する。
 本発明において加工の対象となる脆性材料� ��板の形態、材質、用途、及び大きさについ� ��は特に限定されるものではない。例えば単� ��からなる基板又は二枚以上の基板を貼り合� ��せた貼合せ基板であってもよく、またこれ� ��の内部に薄膜あるいは半導体材料を付着さ� ��たり、含ませたりしたものであってもよい� ��表面に薄膜等が付着していても、スクライ� ��装置によるスクライブの対象になる。

 本発明の脆性材料の材質としては、ガラ� ��、セラミックス、半導体(シリコン等)、サ� �ァイヤ等が挙げられ、その用途としては液� �表示パネル、プラズマディスプレイパネル� �有機ELディスプレイパネル、電界放出型ディ スプレイパネル(FED)等のフラットパネルディ� ��プレイが挙げられる。

 図1は、本発明の一実施形態におけるスク ライブ装置の概略斜視図を示す。ガラス基板 などの脆性材料基板Wはスクライブ装置のテ� �ブル11上に載置される。テーブル11上には、� ��性材料基板Wを吸着する複数の吸着孔が設け られる。テーブル11は基礎フレーム12上に設� �られた移動機構であるY軸移動機構13によっ� �Y方向に移動される。

 Y軸移動機構13は、Yステージ14と、Yステー ジ14をY方向に駆動させるボールねじ機構又は リニアモータなどの駆動手段15と、Yステージ 14がY方向に直線運動するのを案内するリニア ガイド16と、から構成される。

 Y軸移動機構13のYステージ14上には、θ軸� �転機構18(不図示)を介してテーブル11が取り� �けられる。θ軸回転機構18は、テーブル11を� �平面内で旋回させる。

 基礎フレーム12上にはコラム22が設けられ ている。コラム22はスクライブヘッド24の移� �方向であるX方向に伸びる。コラム22には、� �クライブヘッド24をX方向に移動させる移動� �構であるX軸移動機構25が設けられている。

 X軸移動機構25は、Xステージ26(図2参照)と� ��Xステージ26をX方向に駆動させるボールねじ 機構又はリニアモータなどの駆動手段と、X� �テージ26がX方向に直線運動するのを案内す� �リニアガイド27と、から構成される。

 図2は、X軸移動機構25のXステージ26に取り 付けられるZ軸移動機構28及びスクライブヘッ ド24を示す。Z軸移動機構28は、Zステージ29と� ��Zステージ29をZ方向に駆動させるボールねじ 機構30と、Zステージ29がZ方向に直線運動する のを案内するリニアガイド31と、から構成さ� ��る。

 Zステージ29には、加圧機構である荷重印� ��シリンダ32が取り付けられる。荷重印加シ� �ンダ32のロッド32aには、スクライブヘッド24� ��取り付けられる。Zステージ29に対するスク� ��イブヘッド24の上下方向の移動は図示しな� �リニアガイドによって案内される。

 Z軸移動機構28によってスクライブヘッド2 4のスクライビングホイール34を下降させると 、脆性材料基板Wにスクライビングホイール34 を当接させることができる。荷重印加シリン ダ32は、スクライビングホイール34が脆性材� �基板Wを押す圧力を調整する。スクライブヘ� ��ド24には振動アクチュエータ35が組み込まれ る。振動アクチュエータ35はスクライビング� ��イール34の振動の振幅及び周波数を調整す� �。脆性材料基板Wにスクライビングホイール3 4を当接させた状態で、X軸移動機構25によっ� �スクライブヘッド24をX方向に移動させると� �脆性材料基板Wの表面にX方向に伸びるスクラ イブラインを刻み付けることができる。

 なお、X方向に伸びるスクライブラインを 形成した後、テーブルをY方向に所定のピッ� �で移動させ、再びX方向に伸びるスクライブ� ��インを形成することで、X方向に伸びる平行 な複数本のスクライブラインを形成すること ができる。またθ軸回転機構によって脆性材� ��基板Wを90度回転させることで、縦横に複数� ��のスクライブラインを形成することができ� ��。

 図3は、スクライブヘッド24の断面図を示� ��。スクライブヘッド24は、振動アクチュエ� �タ35と、振動アクチュエータ35が取り付けら� ��る本体部36と、スクライビングホイール34を 回転可能に保持するホルダ38と、振動アクチ� ��エータ35の振動をホルダ38に伝達するスプラ インシャフト37と、スプラインシャフト37が� �動するのを案内するスプライン外筒39と、を 備える。

 本体部36は上下に二分割されていて、筒� �下部36bと、蓋状上部36aを結合して構成され� �。筒状下部36bと蓋状上部36aとの間に振動ア� �チュエータ35のフランジが挟まれている。振 動アクチュエータ35のロッド35aには、連結部3 7aを介してスプラインシャフト37が連結され� �。振動伝達のロスを無くすために、振動ア� �チュエータ35のロッド35aとスプラインシャフ ト37の連結部37aとはねじ結合される。スプラ� ��ンシャフト37は垂直方向に伸び、その下端� �が筒状下部36bから露出している。横方向の� �位を抑制するためにスプラインシャフト37の 振動はスプライン外筒39によって案内される� ��スプライン外筒39は筒状下部36bに収容され� �。

 スプラインシャフト37の下端には、T形状� ��ホルダ38が取り付けられる。ホルダ38はスプ ラインシャフト37にねじ結合される。ホルダ3 8は下端部が二股に分かれている。ホルダ38の 下端部には回転軸が設けられ、回転軸にスク ライビングホイール34が回転可能に支持され� ��。

 図4は、スクライブヘッドの他の例を示す 。この例のスクライブヘッド44は、図3に示さ れるスクライブヘッド24と異なり、振動アク� ��ュエータ35とスプラインシャフト37とが分離 されている。振動アクチュエータ35のロッド3 5aの横変位をスプラインシャフト37に伝達す� �ことなく、縦変位のみをスプラインシャフ� �37に伝達するためである。スプラインシャフ ト37の振動をロッド35aの振動に追従させるた� ��、スプラインシャフト37をロッド35aに付勢� �る付勢手段として皿ばね40が設けられる。皿 ばね40は、スプラインシャフト37の上端の大� �部37cと、筒状下部36bの中間小径部36cとの間� �介在して設けられる。

 図5は、振動アクチュエータ35の断面図を� ��す。振動アクチュエータ35は、磁気ひずみ� �特性を利用して、電気振動を機械振動に変� �する超磁歪素子46を有する。振動アクチュエ ータ35の円筒ケースには、同心円状に超磁歪� ��子46、コイル47、バイアス磁石48が収容され� ��いる。超磁歪素子46はコイル47やバイアス磁 石48からの磁界に応じて寸法を変化させる。� ��イル47に流す電流を所定の周期で振動させ� �と、超磁歪素子46も所定の周期で振動する。 超磁歪素子46の振動はケース49の下部に設け� �ロッド35aに伝達される。ロッド35aの振動は� �線ベアリング50によって案内される。ケース 49の底部にはロッド35aの振動を超磁歪素子46� �振動に追従させるための皿ばね51が設けられ る。

 図6は、超磁歪素子46の振動の振動特性の� ��例を示すグラフである。横軸は交流電流の� ��波数であり、縦軸は変位量である。この例� ��おいて、振動アクチュエータ35のコイルに� �、±1.4Aの交流電流が供給される。縦軸には� �交流電流の周波数を1~5kHzの範囲で変化した� �きの変位量が示されている。図6中のグラフ� ��、図5に示される垂直方向の変位量である。 この図から3.5kHz付近の周波数において垂直方 向の変位量にわずかなピークが生ずるが、周 波数が変化しても安定した変位量が得られる ことがわかる。

 なお振動子として、超磁歪素子46の替わ� �にピエゾアクチュエータを使用することも� �能である。ただし、ピエゾアクチュエータ� �使用すると、特定の周波数で変位量が大き� �なり、共振が生じ易いことに留意する必要� �ある。共振点付近でピエゾアクチュエータ� �振動させると、横方向の振れも大きくなる� �ら、共振点を避けた周波数でピエゾアクチ� �エータを振動させるのが望ましい。

 図7は、スプラインシャフト37とスプライ� ��外筒39とを備えるスプライン装置を示す。� �プラインシャフト37の外周面には、軸線方向 に伸びる複数条の転動体転走溝であるボール 転走溝37bが形成される。スプラインシャフト 37は炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼か� ��なる。ボール52が転がり運動するので、ボ� �ル転走溝37bは研削加工されると共に熱処理� �れる。

 スプライン外筒39は、スプラインシャフ� �37に遊嵌された筒体53と、スプラインシャフ� ��37と筒体53との間に転がり運動可能に介在さ れる複数のボール52と、筒体53に組み込まれ� �複数のボール52を循環させるサーキット状の ボール循環経路(転動体循環経路)を有する保� ��器54と、を備える。

 筒体53の内周面には、スプラインシャフ� �37のボール転走溝37bに対向して軸線方向に伸 びる複数条の負荷ボール転走溝(負荷転動体� �走溝)が形成される。筒体53は炭素鋼、クロ� �鋼、又はステンレス鋼からなる。ボール52が 転がり運動するので、負荷ボール転走溝は研 削加工されると共に熱処理される。筒体53の� ��線方向の両端には、筒体53に保持器54を組み 付けるための止め輪55が設けられる。保持器5 4には、サーキット状のボール循環経路54aが� �成される。サーキット状のボール循環経路54 aは、ボール転走溝37bと負荷ボール転走溝と� �間の負荷ボール転走路と、一対のU字状の方� ��転換路と、負荷ボール転走路と平行に伸び� ��戻し通路とから構成される。

 スプライン外筒39に対するスプラインシ� �フト37の相対的な直線運動に伴い、ボール52� ��スプラインシャフト37のボール転走溝37bと� �体53の負荷ボール転走溝との間を転がり運動 する。筒体53の負荷ボール転走溝の長手方向� ��端まで転がったボールは、保持器54によっ� �ボール転走溝37bから掬い上げられる。そし� �ボール52は、保持器54のU字状の方向転換路を 経由した後、向きを変えて負荷ボール転走溝 と平行に伸びる戻し通路に入る。戻し通路を 通過したボールは、反対側の方向転換路を経 由した後、再びボール転走溝37b上に戻される 。

 図8及び図9は、スクライビングホイール34 を示す。図8は、スクライビングホイール34の 進行方向からみた正面図であり、図9は、図8� ��側面図である。スクライビングホイール34� �、回転軸60を供給する二つの円錐台61の底部� ��交わって円周稜線62が形成された外周縁部63 と、円周稜線62に沿って円周方向に形成され� ��複数の切欠き64及び突起65を有する(図10参照 )。円周稜線62は、軸心から半径方向外方に向 かって研削加工が施されることによって形成 され、研削加工が施された外周縁部63の表面� ��は研削条痕が残る。外周縁部63は、収束角� �(α)を有して形成される。

 スクライビングホイール34は、スクライ� �ングホイール34を軸支するための図示しない ピンが貫通する軸孔66を有するディスク状の� ��イールである。スクライビングホイール34� �材質は、超硬合金、焼結ダイヤモンド、セ� �ミックスあるいはサーメットが好ましい。

 外周縁部63は二つの円錐台61の斜面によっ て構成される。円周稜線62を形成するための� ��削加工に由来して、外周縁部63には研削条� �が残る。斜面の中心線平均粗さRaが0.45μm以� �になるように加工が施される。ここで「中� �線平均粗さRa」とは、JIS B 0601で規定された 工業製品の表面粗さを表すパラメータの一つ であり、対象物の表面からランダムに抜き取 った算術平均値である。円周稜線62は、外周� ��部63を構成する円錐台61の斜面の上記研削条 痕によって形成される微細な凹凸を有する。 凹凸の中心線平均粗さRaは0.40μm以下である。

 図10及び図11は、図9の部分拡大図を示す� �スクライビングホイール34の切欠き64は、ピ� ��チPで形成され、その円周方向の長さaが、� �起65の円周方向の長さbよりも短い。突起65は 、円周稜線62が切り欠かれて残った、円周方� ��に長さを有する円周稜線62の部分(突起)で構 成される。

 切欠き64は、概略V字状の溝を平坦な円周� ��線62から深さhに、ピッチP毎に切り欠くこと により形成されている。このような切欠き64� ��形成により、円周稜線62には、高さhの突起6 5がピッチP毎に形成される。

 突起65の円周稜線62に相当する部分は、円 錐台61の斜面の上記研削条痕によって形成さ� ��る微細な凹凸を有する。凹凸の中心線平均� ��さRaは0.40μm以下である。

 図11に示されるように、切欠き64は、スク ライビングホイール34の底部の半径方向内方� ��向かって切り欠かれた切欠き面68を有し、� �起65の端部65aにおける接線Cが切欠き面68と30~ 60°の角度(θ)で交わる。

 つまり、突起65の端部65aにおける接線Cが� ��欠き面68と直角あるいは直角に近い角度で� �わっていれば、突起65の端部における基板表 面への食い付きはよくなるが、突起65の端部� ��摩耗が早まる。突起65の端部における接線C� ��切欠き面68と30°以下の角度で交わっていれ� ��、突起65の端部における基板表面への食い� �きが悪くなる。角度(θ)の範囲を30°~60°にす� ��ことによって、スクライビングホイール34� �長寿命化を図りながら、基板表面へのスク� �イビングホイール34の食い付きを良好に維持 することができる。

 切欠き64は、円錐台61の軸線方向からみた 形状が略V字形状であるため、V字の角度を変� ��ることにより、切欠き64の深さ(突起65の高� �)hを確保しながら、切欠き64の円周方向の長� ��aと突起65の円周方向の長さbを容易に調整す ることができる。

 スクライビングホイール34の製造方法の� �例を説明する。スクライビングホイール34の 母体となる円柱ディスクを準備し、この円柱 ディスクに対して両側の外周縁部63を研削加� ��することにより、二つの円錐台61の斜面が� �差して円周稜線62が形成される。円錐台61の� ��面はその中心線平均粗さRaが0.45μm以下にな� ��、円周稜線62は凹凸の中心線平均粗さRaが0.4 0μm以下になるように、使用される砥石の粒� �が選定される。円錐台61の斜面及び円周稜線 62の表面粗さを抑えることにより、形成され� ��スクライブラインはその幅が狭く一定のも� ��となる。

 次いで、円周稜線62に切欠き64を形成する 。切欠き64を形成する一例としては、レーザ� ��光の照射によって円錐の軸線方向からみた� ��状がV字形状となる切欠き64を外周縁部63に� �成する。この方法によれば、V字の中心角度� ��変えることによって、突起65の高さを一定� �保持したまま、切欠き64の円周方向の長さa� �突起65の円周方向の長さbを容易に調整する� �とができる。

 スクライビングホイール34の外径、切欠� �64のピッチ、切欠き64の円周方向の長さaと突 起65の円周方向の長さb、切欠き64の深さ及び� ��周縁部63の収束角度(α)等のスクライビング� ��イール34の仕様は、切断対象の脆性材料の� �類、厚さ、熱履歴及び要望される脆性材料� �断面の品質等に応じて適宜決定される。

 スクライビングホイール34の条件の一例� �しては、ホイールの外径が1~20mm、切欠き64の ピッチが20~5000μm、切欠き64の深さが0.5~5μmで� ��り、円周稜線62の収束角度が85~140°である。 より好ましいスクライビングホイール34の条� ��としては、ホイールの外径が1~5mm、切欠き64 のピッチが20~50μm、切欠き64の深さが1~3μmで� �り、円周稜線62の収束角度が100~130°である。

 一般に、切欠き64の深さの深いスクライ� �ングホイール34を使用することにより、脆性 材料に対するかかり(特にクロススクライブ� �の交点とびの少なさ)が良好になる傾向があ� ��、例えば、脆性材料に対するかかりの点か� ��は、切欠き64の深さは、例えば2~3μmである� �とが好ましい。一方、切欠き64の深さの浅い スクライビングホイール34を使用することに� ��り、脆性材料の分断面の品質(端面強度)が� �上する傾向がある。端面強度の点からは、� �欠き64の深さは、例えば、1~2μmであることが 好ましい。

 一般に、切欠き64のピッチの短い(分割数� ��多い)スクライビングホイール34を使用する� ��とにより、脆性材料に対するかかりが向上� ��る傾向がある。脆性材料に対するかかりの� ��からは、切欠き64のピッチは、例えば20~1000� �mであることが好ましく、貼合わせガラス基� ��を分断する場合に特に好適である。一方、� ��欠き64のピッチの長い(分割数の少ない)スク ライビングホイール34を使用することにより� ��脆性材料の分断面の品質(端面強度)が向上� �る傾向があり、スクライビングホイール34の 製造の容易さの点からも、例えば、1000~5000μm であることが好ましく、原料素板の単板を分 断する場合に特に好適である。

 一般に、貼合せガラス基板の分断には、� ��径の小さいスクライビングホイール34を使� �することが好ましく、例えば、外径が1~4mmの スクライビングホイール34が好適である。一� ��、原料素板である単板の分断には、外径が� ��きいスクライビングホイール34を使用する� �とが好ましく、例えば、外径が4~20mmのスク� �イビングホイール34が好適である。

 一般に、切欠き64の円周方向の長さが長� �スクライビングホイール34を使用することに より、脆性材料に対するかかりが良好になる 傾向があり、脆性材料のかかりの点からは、 切欠き64は、その円周方向の長さが4~14μmの範 囲であり、より好ましくは7~12μmの範囲であ� �。一方、切欠き64の円周方向の長さが短いス クライビングホイール34を使用することによ� ��、脆性材料の分断面の品質(端面強度)が向� �する傾向がある。脆性材料の分断面の品質� �点からは、切欠き64はその円周方向の長さが 1~6μmの範囲であり、より好ましくは1~5μmの範 囲である。

 図13に示されるように、切欠き64は、回転 軸60の軸線方向からみた形状が概略台形であ� ��てもよい。切欠き64が台形のスクライビン� �ホイール34であれば、台形の底辺69の長さa´� ��変えることによって、突起65の端部65aにお� �る接線が切欠き面68と交わる角度を変えるこ となく、切欠き64の深さhを一定に保持したま ま、切欠き64の円周方向の長さaと突起65の円� ��方向の長さbを容易に調整することができる 。なお、図13では、切欠き64における台形の� �辺69を便宜的に直線としたが、円弧であって もよい。切欠き64の例示として、回転軸60の� �線方向からみた形状が略V字形状や台形を示� ��たが、本発明では特にこれらに限定される� ��となく、円弧状、略U字状であってもよい。

 上記の実施の形態では、スクライビング� ��イール34を軸支するためのピンが貫通され� �軸孔を有するディスク状のスクライビング� �イール34を例示したが、図12に示したように� ��ピンが一体的に形成された一体型のスクラ� ��ビングホイール34を用いる場合も本発明に� �まれる。

 以下に本発明の一実施形態のスクライブ� ��法を図1を用いて説明する。上記に記載のス クライビングホイール34を用意し、スクライ� ��ヘッド24に装着する。そして、テーブル11上 に脆性材料基板Wを載せ、テーブル11に脆性材 料基板Wを吸着させる。位置決めのために、CC Dカメラ等の撮影素子が脆性材料基板W上のア� ��イメントマークを読み取る。制御装置は、� ��影素子が読み取ったアライメントマークの� ��置情報に基づいて、X軸移動機構25、Y軸移動 機構13、θ軸回転機構18を操作し、脆性材料基 板Wの位置決めをする。脆性材料基板Wの位置� ��めが終了した後、制御装置がX軸移動機構25� ��びY軸移動機構13を操作し、スクライブヘッ� ��24を脆性材料基板W上のスクライブ開始点へ� ��動させる。

 次に制御装置は、図2に示されたZ軸移動� �構28を操作して、スクライブヘッド24を降下� ��せ、スクライブヘッド24のスクライビング� �イール34を脆性材料基板Wの表面に当接させ� �。制御装置は、スクライビングホイール34を 脆性材料基板Wの表面に当接した後も、所定� �切り込み深さになるまでZステージ29を僅か� �降下させる。なおスクライブヘッド24は、ス クライビングホイール34が脆性材料基板Wの表 面に当接した時点で降下しないようにする。

 次に制御装置は、荷重印加シリンダ32を� �動させ、スクライビングホイール34を脆性材 料基板Wに所定の圧力で押し付ける。この状� �で制御装置は、振動アクチュエータ35を動作 させ、スクライビングホイール34に振動を付� ��する。制御装置は、振動アクチュエータ35� �動作させるのと同時にX軸移動機構25を動作� �せ、スクライブヘッド24をX方向に移動させ� �。以上により、脆性材料基板Wの表面にスク� ��イブラインが形成される。

 図14は、脆性材料としてのガラス基板へ� �食い付き、垂直クラック、水平クラックの� �点からみたスクライビングホイール34の特性 の比較を示す。非常に優れているものから劣 るものへと順番に◎→○→△→×のマークに� ��評価がなされている。P刃はガラス基板への 食い付き、垂直クラックの浸透のいずれも良 好であるが、強度低下の要因となる水平クラ ックが発生しやすい。A刃は、ガラス基板へ� �食い付きが良好で、水平クラックが発生し� �くいが、垂直クラックを深く形成すること� �できない。N刃は、水平クラックが良好であ� ��が、ガラス基板への食い付きが悪く、また� ��い垂直クラックを形成することができない� ��

 ガラス基板への食い付きの安定性という� ��で問題のないA刃を用い、なおかつA刃に振� �を付与することで、ガラス基板にダメージ� �与えることなく、垂直クラックを深く浸透� �せることができる。よって、ガラスへの食� �付き、垂直クラック、水平クラックのいず� �も良好なスクライブラインが得られる。P刃� ��用いる場合は、振動を付与しなくとも垂直� ��ラックを深く形成することができるため、� ��用上振動を付与する必要性はなく、振動を� ��与したとしても、強度低下の要因となる水� ��クラックが多量に発生してしまうことにな� ��。

 本実施形態においては、荷重印加シリン� ��32が振動させていない状態のスクライビン� �ホイール34を0.1~0.3MPaの圧力で前記脆性材料� �板Wに押し付ける。そして、振動アクチュエ� ��タ35は、脆性材料基板Wの表面から離れた状� ��のスクライビングホイール34を5~20μmの振幅� ��振動させる条件で、かつ1~5kHzの周波数で加� ��時に振動させる。脆性材料基板Wの表面から 離れた状態のスクライビングホイール34の振� ��は、レーザー変位計によって測定すること� ��できる。スクライビングホイール34の振動� �波数は、振動アクチュエータ35に供給される 交流周波数から求めることができる。