JP6648448B2

JP6648448B2 - 脆性材料基板における垂直クラックの形成方法および脆性材料基板の分断方法

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Publication number: JP6648448B2
Application number: JP2015160429A
Authority: JP
Inventors: 佑磨岩坪; 曽山　浩; 浩曽山
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2035-08-17
Also published as: TW201707913A; TWI694913B; CN106466888B; CN106466888A; KR20170021195A; JP2017039217A

Description

本発明は、脆性材料基板を分断するための方法に関し、特に、脆性材料基板の分断に際して垂直クラックを形成する方法に関する。

フラットディスプレイパネルまたは太陽電池パネルなどの製造プロセスは一般に、ガラス基板、セラミックス基板、半導体基板などの脆性材料からなる基板（母基板）を分断する工程を含む。係る分断には、基板表面にダイヤモンドポイントやカッターホイールなどのスクライブツールを用いてスクライブラインを形成し、該スクライブラインから基板厚み方向にクラック（垂直クラック）を伸展させる、という手法が広く用いられている。スクライブラインを形成した場合、垂直クラックが厚さ方向に完全に伸展して基板が分断されることもあるが、垂直クラックが厚み方向に部分的にしか伸展しない場合もある。後者の場合、スクライブラインの形成後に、ブレイク工程と称される応力付与がなされる。ブレイク工程により垂直クラックを厚み方向に完全に進行させることで、スクライブラインに沿って基板が分断される。

このような、スクライブラインの形成によって垂直クラックを伸展させる手法として、アシストラインとも称される、垂直クラックの伸展にあたって起点（トリガー）となる線状の加工痕を形成する手法が、すでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−７４１４５号公報

スクライブツールを用いたスクライブラインの形成に際し、基板材料の微細な切り屑や粉末であるカレットが発生し、基板表面に付着してしまうことがある。

例えば特許文献１に開示されているような、アシストラインを利用した手法の場合、分断用のスクライブラインを形成する際には、スクライブツールが基板に与える力は小さいためにカレットは生じにくいものの、アシストラインを形成する際にはカレットが発生する可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、カレットの発生を従来よりも抑制しつつ垂直クラックを形成することができる方法を提供することを、目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、前記脆性材料基板の前記トレンチラインの近傍を所定の押圧体によって局所的に押圧することによって圧痕を形成する圧痕形成工程と、を備え、前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、前記圧痕形成工程における前記圧痕の形成に伴い前記圧痕から延在するマイクロクラックを前記トレンチラインの下方に到達させることにより、前記トレンチラインから前記厚み方向に前記垂直クラックを伸展させる、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記所定の押圧体の先端部が錐状をなしており、前記圧痕形成工程においては、前記錐状の前記先端部によって前記脆性材料基板を押圧することにより前記圧痕を形成する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記所定の押圧体の前記先端部が円錐状をなしている、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、前記圧痕を、前記トレンチラインにおける前記垂直クラックの予定伸展方向逆側近傍に形成する、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、脆性材料基板を厚み方向に分断する方法であって、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の垂直クラックの形成方法によって前記脆性材料基板に垂直クラックを形成する垂直クラック形成工程と、前記垂直クラックに沿って前記脆性材料基板をブレイクするブレイク工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項５の発明によれば、脆性材料基板のあらかじめ定められた分断位置において確実にかつカレットを生じさせることなく垂直クラックを伸展させることができる。

トレンチラインＴＬ形成後の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図である。トレンチラインＴＬの形成に用いるスクライブツール１５０の構成を概略的に示す図である。トレンチラインＴＬの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。押圧体１００を下降させる際の様子を模式的に示すｚｘ部分断面図である。押圧体１００によって圧痕ＩＤを形成している様子を模式的に示すｚｘ部分断面図である。ガラス基板に対し、先端部１０１が円錐状をなす押圧体１００を用いて圧痕ＩＤを形成した場合の、圧痕ＩＤの近傍についての光学顕微鏡像である。トレンチラインＴＬの近傍に圧痕ＩＤを形成した場合の様子を模式的に示す図である。あらかじめトレンチラインＴＬを形成してなるガラス基板に圧痕ＩＤを形成した場合の、圧痕ＩＤの近傍についての光学顕微鏡像である。圧痕ＩＤの形成により垂直クラックＶＣを伸展させる様子を示す、脆性材料基板Ｗの上面図である。圧痕ＩＤの形成により垂直クラックＶＣを伸展させる様子を示す、脆性材料基板Ｗの上面図である。荷重と、形成された圧痕ＩＤの直径との関係を示すグラフである。荷重と、形成された最大クラック長さとの関係を示すグラフである。先端部１０１が四角錐状をなしている押圧体１００を用いて圧痕を形成し、トレンチラインＴＬの直下にて垂直クラックを伸展させた場合を示す光学顕微鏡像である。

以下に示す、本発明の実施の形態に係る方法は、脆性材料基板Ｗの所定位置（分断位置）に分断のための垂直クラックを形成するものである。概略的にいえば、当該方法は、分断位置に対する、トレンチラインと称される加工溝の形成と、これに続く、当該トレンチライン近傍における局所的な圧痕の形成とによって、トレンチラインから基板厚み方向へと垂直クラックを伸展させるものである。なお、本実施の形態において、トレンチラインとは、その直下が垂直クラックの形成位置となる微細なライン状の溝部（凹部）である。

以降においては、矩形状の脆性材料基板Ｗに対し一組の対辺に平行な複数の分断位置（分断線）があらかじめ設定されている場合を例として説明を行う。また、説明に用いる図には適宜、分断位置の配列方向をｘ軸正方向とし、トレンチラインＴＬの形成進行方向をｙ軸正方向とし、鉛直上方をｚ軸正方向とする右手系のｘｙｚ座標を付している。

＜トレンチラインの形成＞
図１は、トレンチラインＴＬ形成後の様子を例示する脆性材料基板Ｗの上面図（ｘｙ平面図）である。図２は、トレンチラインＴＬの形成に用いるスクライブツール１５０の構成を概略的に示す図である。図３は、トレンチラインＴＬの垂直断面を含むｚｘ部分断面図である。図１に示すトレンチラインＴＬの形成位置が、脆性材料基板Ｗをその一方主面（上面）ＳＦ１側から平面視した場合の分断位置に該当する。

本実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成に、ダイヤモンドポイント１５１を備えるスクライブツール１５０を用いる。ダイヤモンドポイント１５１は、例えば図２に示すように角錐台形状をなしており、天面ＳＤ１（第１の面）と、天面ＳＤ１を取り囲む複数の面とが設けられている。より詳細には、図２（ｂ）に示すようにこれら複数の面は側面ＳＤ２（第２の面）および側面ＳＤ３（第３の面）を含んでいる。天面ＳＤ１、側面ＳＤ２およびＳＤ３は、互いに異なる方向を向いており、かつ互いに隣り合っている。ダイヤモンドポイント１５１においては、側面ＳＤ２およびＳＤ３からなる稜線ＰＳと、天面ＳＤ１、側面ＳＤ２およびＳＤ３の３つの面がなす頂点ＰＰとによって刃先ＰＳが形成されてなる。ダイヤモンドポイント１５１は、図２（ａ）に示すように棒状（柱状）をなすシャンク１５２の一方端部側に天面ＳＤ１が最下端部となる態様にて保持されてなる。

スクライブツール１５０を使用する場合においては、図２（ａ）に示すように、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を鉛直方向から移動方向ＤＡ前方（ｙ軸正方向）に向けて所定の角度だけ傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ後方（ｙ軸負方向）に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に当接させる。そして、係る当接状態を保ちつつスクライブツール１５０を移動方向ＤＡ前方に移動させることで、ダイヤモンドポイント１５１の刃先ＰＦ２を摺動させるようにする。これによって、ダイヤモンドポイント１５１の移動方向ＤＡに沿った塑性変形が発生する。本実施の形態においては、係る塑性変形を発生させるダイヤモンドポイント１５１の摺動動作を、ダイヤモンドポイント１５１によるスクライブ動作とも称する。

図１および図３に示すように、トレンチラインＴＬは、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１にｙ軸方向に延在する微細なライン状の溝部として形成される。トレンチラインＴＬは、スクライブツール１５０の姿勢を移動方向ＤＡに対して対称とした状態で、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることで脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１において生じる塑性変形の結果として、形成される。係る場合、図３に模式的に示すように、トレンチラインＴＬは概ね、その延在方向に垂直な断面の形状が線対称な溝部として形成される。

トレンチラインＴＬは、図１に示すように、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に規定された分断位置において矢印ＡＲ１にて示すｙ軸正方向に、始点Ｔ１から終点Ｔ２まで形成される。以降においては、トレンチラインＴＬにおいて相対的に始点Ｔ１に近い範囲を上流側とも称し、相対的に終点Ｔ２に近い範囲を下流側とも称する。

なお、図１においては、トレンチラインＴＬの始点Ｔ１および終点Ｔ２が脆性材料基板Ｗの端部からわずかに離隔した位置とされているが、これは必須の態様ではなく、分断対象とされる脆性材料基板Ｗの種類や分断後の個片の用途等に応じて適宜に、いずれか一方もしくは両方が脆性材料基板Ｗの端部位置とされていてもよい。ただし、始点Ｔ１を脆性材料基板Ｗの端部とする態様は、図１に例示するように端部からわずかに離隔した位置を始点Ｔ１とする場合に比して、スクライブツール１５０の刃先ＰＦ２に加わる衝撃が大きくなるため、刃先ＰＦ２の寿命という点及び予期せぬ垂直クラックの発生が起こる点からは留意が必要である。

また、複数の分断位置のそれぞれにおけるトレンチラインＴＬの形成は、一のスクライブツール１５０を備える図示しない加工装置において当該スクライブツール１５０を用いて順次に形成する態様であってもよいし、複数のトレンチラインＴＬ形成用の加工装置を用いて同時並行的に形成する態様であってもよい。

トレンチラインＴＬの形成に際しては、スクライブツール１５０が印加する荷重（スクライブツール１５０を鉛直上方から脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に対し押し込む力に相当する）を、トレンチラインＴＬの形成は確実になされるものの、脆性材料基板Ｗの厚み方向ＤＴにおいて該トレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展が生じないように設定する（図３）。

換言すれば、トレンチラインＴＬの形成は、トレンチラインＴＬの直下において脆性材料基板ＷがトレンチラインＴＬと交差する方向において連続的につながっている状態（クラックレス状態）が維持されるように行う。なお、係る対応にてトレンチラインＴＬが形成される場合、脆性材料基板ＷのトレンチラインＴＬ近傍（トレンチラインＴＬからおおよそ５μｍ〜１０μｍ程度以内の範囲）においては、塑性変形の結果として内部応力が残留する。

係るトレンチラインＴＬの形成は、例えば、スクライブツール１５０が印加する荷重を、同じスクライブツール１５０を用いて垂直クラックの伸展を伴うスクライブラインを形成する場合に比して、小さい値に設定することで、実現される。

クラックレス状態においては、トレンチラインＴＬは形成されていたとしても、該トレンチラインＴＬからの垂直クラックの伸展はないので、仮に脆性材料基板Ｗに対し曲げモーメントが作用したとしても、垂直クラックが形成されてなる場合に比して、トレンチラインＴＬに沿った分断は生じにくい。

＜圧痕の形成と垂直クラックの伸展＞
上述した態様にてトレンチラインＴＬを形成すると、これに引き続き、トレンチラインＴＬの近傍位置に局所的に圧痕を形成する。係る圧痕の形成は、脆性材料基板Ｗに比して十分な硬度を有する材料にて構成されてなる所定の押圧体を下降させて脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１を上方から押圧することによって行う。

図４は押圧体１００を下降させる際の様子を模式的に示すｚｘ部分断面図であり、図５は、押圧体１００によって圧痕ＩＤを形成している様子を模式的に示すｚｘ部分断面図である。

脆性材料基板Ｗを水平に配置した状態で、図４に示すように、ｚ軸負方向の最下端部に円錐状の先端部１０１を有する押圧体１００を図示しない移動機構の動作によってｚ軸負方向へと下降させると、やがて先端部１０１が脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に当接する。係る当接の後もさらに、図５において矢印ＡＲ３にて示すように押圧体１００を下降させると、先端部１０１が脆性材料基板Ｗに押し込まれることによって脆性材料基板Ｗが塑性変形し、凹部つまりは圧痕ＩＤが形成される。さらに、係る圧痕ＩＤの周囲には、多数のマイクロクラックＭＣが形成される。脆性材料基板Ｗにおいては通常、マイクロクラックＭＣは、圧痕ＩＤの外縁部の任意の位置を起点として、脆性材料基板Ｗの上面ＳＦ１に対し所定の深さをもって（つまりは上面ＳＦ１に対し垂直方向に）伸展する。図５においては、係るマイクロクラックＭＣを模式的に斜線部として示している。

係る場合において、圧痕ＩＤの大きさおよびマイクロクラックＭＣの長さ（最大伸展長さ）は、押圧体１００の形状および押圧体１００に作用させる荷重に応じたものとなる。

押圧体１００の材質は脆性材料基板Ｗの材質に応じて適宜に選定されてよいが、硬度が高くかつ汎用性および入手容易性を備えるという観点からは、ダイヤモンドにて構成されるのが好適である。

図６は、脆性材料基板Ｗの一種であるガラス基板に対し、先端部１０１が円錐状をなす押圧体１００を用いて圧痕ＩＤを形成した場合の、圧痕ＩＤの近傍についての光学顕微鏡像である。ただし、トレンチラインＴＬは非形成である。図６においては、平面視で略円形状の圧痕ＩＤが確認されるとともに、圧痕ＩＤの外縁部から外側へと向けて、多数のマイクロクラックＭＣがランダムに延在することも確認される。

なお、図６においては一見、マイクロクラックＭＣは該ガラス基板の上面に沿って形成されるようであるが、図６において観察されるのは、ガラス基板の上面ＳＦ１に現れているマイクロクラックＭＣである。

図７は、トレンチラインＴＬの近傍に圧痕ＩＤを形成した場合の様子を模式的に示す図である。また、図８は、あらかじめトレンチラインＴＬを形成してなる脆性材料基板Ｗの一種であるガラス基板に圧痕ＩＤを形成した場合の、圧痕ＩＤの近傍についての光学顕微鏡像である。

脆性材料基板Ｗを押圧体１００にて局所的に押圧した場合、図６に例示したように、該圧痕ＩＤの周囲には多数のマイクロクラックＭＣがランダムに形成される。これは、図７に示すように、押圧体１００が押圧した箇所に圧痕ＩＤが形成されることに加えて、該圧痕ＩＤの周囲の所定範囲が、マイクロクラックＭＣが生じ得る領域であるマイクロクラック発生領域ＲＥとなることを意味する。ここで、マイクロクラック発生領域ＲＥは、圧痕ＩＤの中心位置と、圧痕ＩＤの形成に伴って発生する多数のマイクロクラックＭＣのうち平面視において最大長さのものが到達する位置との間を結ぶ線を半径とする円形の領域のうち、圧痕ＩＤを除いた領域として観念することができる。

本実施の形態においては、トレンチラインＴＬの下方にまで延在することで平面視においてトレンチラインＴＬと重畳する態様にてマイクロクラックＭＣが発生するように、圧痕ＩＤを形成する。これは、別の見方をすれば、上述した態様にてトレンチラインＴＬを形成した後、マイクロクラック発生領域ＲＥの一部領域がトレンチラインＴＬと重畳するように、圧痕ＩＤを形成しているともいえる。図７においては、マイクロクラック発生領域ＲＥのうち、トレンチラインＴＬとの重畳領域ＲＥ１を、太破線にて囲んでいる。

なお、圧痕ＩＤが平面視で半径ｒの円であり、マイクロクラック発生領域ＲＥがその外側に一定の幅で形成されるドーナツ型の領域であると仮定した場合、圧痕ＩＤの半径ｒと、マイクロクラック発生領域ＲＥの最外側の半径Ｒと、圧痕ＩＤの中心とトレンチラインＴＬとの距離ｄの間に、
ｒ＜ｄ＜Ｒ
なる関係が成り立つときに、マイクロクラック発生領域ＲＥの一部領域がトレンチラインＴＬと重畳するといえる。なお、前者については、圧痕ＩＤとトレンチラインＴＬとの間隔ｇと、半径ｒと、距離ｄと、半径Ｒとの間に、
ｇ＝ｄ−ｒ＜Ｒ−ｒ
なる関係が成り立つともいえる。

マイクロクラック発生領域ＲＥとトレンチラインＴＬとが重畳するような条件で圧痕ＩＤを形成した場合、重畳領域ＲＥ１に延在するマイクロクラックＭＣが、相当の確率で発生する。そのようなマイクロクラックＭＣがトレンチラインＴＬ直下の残留内部応力の存在領域に到達すると、これが契機となって、トレンチラインＴＬの近傍における残留内部応力の解放が生じ、トレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展が生じる。これが、本実施の形態に係る手法による垂直クラックＶＣの伸展の詳細である。図８においては、一のマイクロクラックＭＣがトレンチラインＴＬの形成箇所（図中破線にて示す）に到達し、当該到達箇所から垂直クラックＶＣが進展する様子が観察される。

このように、マイクロクラック発生領域ＲＥがトレンチラインＴＬと重畳する態様にて、圧痕ＩＤを形成することにより、トレンチラインＴＬから垂直クラックＶＣを伸展させることができる。

なお、図８においてはトレンチラインＴＬの左側に圧痕ＩＤを形成した場合を例示しているが、圧痕ＩＤの形成箇所はトレンチラインＴＬの右側であってもよい。

実際に圧痕ＩＤの形成によって垂直クラックＶＣを伸展させようとする際には、トレンチラインＴＬと重畳するマイクロクラックＭＣが確実に発生するように、圧痕ＩＤを形成すればよい。具体的には、そのようなマイクロクラックＭＣを発生させることができる、圧痕ＩＤの形成位置（トレンチラインＴＬからの距離）や圧痕ＩＤを形成する際に押圧体１００に加える荷重といった条件を、脆性材料基板Ｗの材質や厚み等に応じてあらかじめ実験的に設定すればよい。

なお、圧痕ＩＤとトレンチラインＴＬとが重畳するように圧痕ＩＤを形成するのは好ましくない。これは、トレンチラインＴＬの形成によってすでに圧縮されてなる領域に圧痕ＩＤを重畳的に形成したとしても、マイクロクラックＭＣが好適に発生しないためである。

図９および図１０は、図１に示した、トレンチラインＴＬが形成されてなる脆性材料基板Ｗにおいて、圧痕ＩＤの形成により垂直クラックＶＣを伸展させる様子を示す、脆性材料基板Ｗの上面図である。

図９において矢印ＡＲ４にて示すように、ｘ軸方向に配列させたそれぞれのトレンチラインＴＬの下流側近傍において順次に圧痕ＩＤを形成していくと、矢印ＡＲ５にて示すようにそれぞれのトレンチラインＴＬにおいて順次に、垂直クラックＶＣが、その予定伸展方向であるトレンチラインＴＬの上流側に向けて伸展する。最終的には、図１０に示すように、全ての分断位置において、トレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展が生じる。すなわち、圧痕ＩＤの形成が契機となって（圧痕ＩＤから延在するマイクロクラックＭＣがトリガーとなって）、それまではトレンチラインＴＬが形成されているもののクラックレス状態であった脆性材料基板Ｗの各分断位置に、トレンチラインＴＬから延在する垂直クラックＶＣが形成される。

なお、垂直クラックＶＣの予定伸展方向が上述のように上流側へと向かう向きとなるのは、ダイヤモンドポイント１５１を備えるスクライブツール１５０を用いてトレンチラインＴＬを形成した場合、トレンチラインＴＬの直下に発生する垂直クラックＶＣは天面ＳＤ１側の存在する側に伸展するという性質を有するためである。すなわち、垂直クラックＶＣは、特定の一方向へと伸展するという性質を有する。トレンチラインＴＬ上の上流側にダイヤモンドポイントの天面ＳＤ１が配置される態様にてトレンチラインＴＬを形成する本実施の形態においては、圧痕ＩＤの形成時、トレンチラインＴＬの上流側においては垂直クラックＶＣは伸展するが、逆方向においては伸展しにくい。

そのため、図９に示す場合、圧痕ＩＤは、トレンチラインＴＬにおける垂直クラックＶＣの予定伸展方向逆側近傍である、トレンチラインＴＬの下流側近傍に形成されてなる。

本実施の形態に係る手法にて垂直クラックＶＣを伸展させるようにした場合、トレンチラインＴＬを形成するための加工および圧痕ＩＤを形成するための加工のいずれも、脆性材料基板Ｗに塑性変形を生じさせるのみであるので、それぞれの加工に際しカレットが生じる可能性は小さい。すなわち、本実施の形態に係る手法によれば、カレットレスにて垂直クラックＶＣを伸展させることが可能となる。

以上の態様にて分断位置に垂直クラックＶＣが形成された脆性材料基板Ｗは、図示しない所定のブレイク装置に与えられる。ブレイク装置においては、いわゆる３点曲げあるいは４点曲げの手法によって、脆性材料基板Ｗに曲げモーメントを作用させることで、垂直クラックＶＣを脆性材料基板Ｗの他方主面（下面）ＳＦ２（図２参照）にまで伸展させるブレイク工程が行われる。係るブレイク工程を経ることで、脆性材料基板Ｗは分断位置において分断される。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、脆性材料基板の分断位置にトレンチラインを形成したうえで、該トレンチラインの近傍に局所的に圧痕を形成するようにし、その際には、圧痕から延在するマイクロクラックをトレンチラインの形成位置の下方へと到達させるようにすることで、脆性材料基板の分断位置にて確実に、かつ、カレットを生じさせることなく、垂直クラックＶＣを伸展させることができる。

＜実施例＞
（実施例１）
本実施例では、押圧体１００に印加する荷重が、圧痕ＩＤのサイズとマイクロクラックＭＣの最大長さ（以下、最大クラック長さ）に与える影響を確認した。

具体的には、脆性材料基板Ｗとして厚みが０．２ｍｍのガラス基板を用意し、押圧体１００としては、先端部１０１が円錐状をなしておりその開き角が１２２°で曲率半径が１０μｍであるダイヤモンドポイントを用い、押圧体１００に印加する荷重を１．３Ｎ、２．５Ｎ、３．８Ｎ、５．０Ｎの４水準に違えて圧痕ＩＤを形成した。

図１１は、荷重と形成された圧痕ＩＤの直径との関係を示すグラフであり、図１２は、荷重と形成された最大クラック長さとの関係を示すグラフである。

図１１および図１２からは、荷重が大きくなるほど、圧痕ＩＤのサイズと最大クラック長さの双方が大きくなる傾向があることが確認される。

（実施例２）
本実施例では、押圧体１００に印加する荷重と、圧痕ＩＤ（より詳細にはその中心位置）とトレンチラインの距離とが垂直クラックＶＣの伸展に与える影響を調べた。押圧体１００および脆性材料基板Ｗの条件は、実施例１と同じとした。

具体的には、押圧体１００に印加する荷重を１．３Ｎ、２．５Ｎ、３．８Ｎ、５．０Ｎの４水準に違え、かつ、圧痕中心位置とトレンチラインの距離を０μｍ、±１０μｍ、±２０μｍ、±３０μｍ、±４０μｍの９水準に違えることで、押圧体１００に印加する荷重と、圧痕中心位置とトレンチラインの距離との組み合わせが全て異なる全３６通りの条件を定めた。なお、圧痕中心位置とトレンチラインの距離が負となる場合とは、当該距離が正となる場合とトレンチラインＴＬに関して反対側に圧痕を形成した場合である。そして、それぞれの条件での圧痕ＩＤの形成を、あらかじめスクライブツール１５０にて幅が約１０μｍのトレンチラインＴＬを形成してなる脆性材料基板Ｗに対し行った。

表１に、全３６通りについての、トレンチラインＴＬからの垂直クラックＶＣの伸展の有無を示す。

表１においては、垂直クラックＶＣが伸展した条件の欄に「○」を付し、伸展しなかった条件の欄には「×」を付している。

表１に示す結果からは、トレンチラインＴＬの直上に圧痕ＩＤを形成することになる、圧痕中心位置とトレンチラインの距離が０μｍの場合には垂直クラックＶＣが伸展しないこと、および、圧痕中心位置とトレンチラインＴＬの距離が大きくなるほど、垂直クラックＶＣが伸展した荷重の値が大きくなることがわかる。

係る結果と、実施例１に示した結果とを鑑みれば、圧痕の形成位置と、圧痕を形成する際に押圧体に印加する荷重とを、適宜に設定することで、トレンチラインＴＬの形成に続き圧痕を形成することによってトレンチラインＴＬから垂直クラックＶＣを確実に伸展させることができるといえる。

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、押圧体１００の先端部１０１が円錐状である場合を対象として説明を行っているが、垂直クラックを伸展させるための圧痕形成に用いる押圧体１００の先端部１０１の形状は、これに限られるものではない。図１３は、先端部１０１が四角錐状をなしている押圧体１００を用いて圧痕を形成し、トレンチラインＴＬの直下にて垂直クラックを伸展させた場合を示す光学顕微鏡像である。図１３に示す結果は、押圧体１００の先端部１０１の形状に応じた条件にて圧痕を形成することで、垂直クラックを伸展させることができることを示唆している。

さらには、圧痕の形成に伴って垂直クラックを形成できるのであれば、先端部１０１の形状は錐状でなくてもよく、例えば柱状であってもよい。

また、上述の実施の形態においては、スクライブツール１５０によるトレンチラインＴＬの形成を、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を移動方向ＤＡ前方に向けて傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ後方に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることによって、行うようにしているが、これに代わり、シャンク１５２の軸方向ＡＸ２を移動方向ＤＡ後方に向けて傾斜させた状態で、つまりは天面ＳＤ１を移動方向ＤＡ前方に向けた姿勢にて、ダイヤモンドポイント１５１を摺動させることによって、トレンチラインＴＬを形成するようにしてもよい。

あるいはまた、上述の実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成に、ダイヤモンドポイント１５１を用いているが、これに代わり、円盤状（算盤珠状）をなしており、その外周に沿って一様に刃先を備える公知のスクライビングホイールを、分断位置において圧接転動させることによって、トレンチラインＴＬを形成する態様であってもよい。

ただし、これらの態様の場合、上述の実施の形態とは異なり、垂直クラックの予定伸展方向はトレンチラインＴＬの下流側となる。そのため、これらの態様においては、トレンチラインＴＬの上流側近傍に圧痕ＩＤを形成することで、垂直クラックＶＣを伸展させることができる。

１００押圧体
１０１先端部
１５０スクライブツール
１５１ダイヤモンドポイント
ＩＤ圧痕
ＭＣマイクロクラック
ＲＥマイクロクラック発生領域
ＲＥ１（マイクロクラック発生領域とトレンチラインの）重畳領域
ＴＬトレンチライン
ＶＣ垂直クラック
Ｗ脆性材料基板

Claims

脆性材料基板を厚み方向に分断する際に分断位置において垂直クラックを形成する方法であって、
前記脆性材料基板の一方主面にライン状の溝部であるトレンチラインを形成するトレンチライン形成工程と、
前記脆性材料基板の前記トレンチラインの近傍を所定の押圧体によって局所的に押圧することによって圧痕を形成する圧痕形成工程と、
を備え、
前記トレンチライン形成工程においては、前記トレンチラインの直下においてクラックレス状態が維持されるように前記トレンチラインを形成し、
前記圧痕形成工程における前記圧痕の形成に伴い前記圧痕から延在するマイクロクラックを前記トレンチラインの下方に到達させることにより、前記トレンチラインから前記厚み方向に前記垂直クラックを伸展させる、
ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
請求項１に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
前記所定の押圧体の先端部が錐状をなしており、
前記圧痕形成工程においては、前記錐状の前記先端部によって前記脆性材料基板を押圧することにより前記圧痕を形成する、
ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
請求項２に記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
前記所定の押圧体の前記先端部が円錐状をなしている、
ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の脆性材料基板における垂直クラックの形成方法であって、
前記圧痕を、前記トレンチラインにおける前記垂直クラックの予定伸展方向逆側近傍に形成する、
ことを特徴とする、脆性材料基板における垂直クラックの形成方法。
脆性材料基板を厚み方向に分断する方法であって、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の垂直クラックの形成方法によって前記脆性材料基板に垂直クラックを形成する垂直クラック形成工程と、
前記垂直クラックに沿って前記脆性材料基板をブレイクするブレイク工程と、
を備えることを特徴とする、脆性材料基板の分断方法。