JP2001341122A

JP2001341122A - 工作物の切断方法

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Publication number: JP2001341122A
Application number: JP2000162700A
Authority: JP
Inventors: Michio Kameyama; 美知夫亀山; Takashi Nakayama; 崇志中山; Terukazu Azuma; 輝和東; Takamasa Suzuki; 孝昌鈴木; Tetsuaki Kamiya; 哲章神谷; Shinji Mukoda; 慎二向田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-11
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: JP4399960B2

Abstract

(57)【要約】【課題】工作物の切断面におけるうねりの発生と工作
物の切断時における挫屈の発生とを抑制することができ
る工作物の切断方法を提供する。【解決手段】圧力容器の圧力室の中心付近において、
内部に複数の破砕領域９が形成された工作物６を配置
し、工作物６の外周には側圧伝達筒を配置し、側圧伝達
筒の軸方向の両端部と圧力容器との間にはＯリングを配
置する。この工作物６の側面には平面６ａを形成し、こ
の平面６ａ側から高密度エネルギービーム８ａを照射す
ることによって破砕領域９を形成してある。そして、圧
力室内に圧力媒体を導入することにより、側圧伝達筒を
介して工作物６を加圧し、破砕領域９において工作物６
を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス、水晶、サ
ファイア、炭化珪素等の脆性材料からなる工作物を、分
離切断する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作物を分離切断する場合、一般
的に用いられている方法は、砥石を用いて機械的に切断
する方法である。この方法は、砥石の種類、大きさ、加
工条件を任意に変えることで幅広い適応性がある。しか
し、砥石幅分の切断代が必要であるため、切断代分の工
作物が無駄になるという欠点がある。また、硬度の高い
工作物は加工性が著しく悪く、砥石の寿命が短くなる等
の問題がある。

【０００３】これらの問題を解決する切断法として、工
作物は脆性材に限られるが、側圧による切断方法が知ら
れている。この切断方法では、まず、例えば棒形状にし
た脆性材である工作物の被切断部位に、ダイヤモンド等
の工具を用いて工作物の表面を微少に砕く、或は引っ掻
く等して微細な切欠（切欠）を形成する。そして、工作
物のうちの切欠を形成した部位を含む部分に、樹脂等で
できた側圧伝達筒を被せる。その後、工作物がその軸方
向に変形自在な状態で、側圧伝達筒の外周から加圧圧縮
することにより切欠部位において切断する。この切断方
法の利点としては、切断代が全く無いこと、割断のため
加工時間が著しく短いこと等があげられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た側圧による切断方法では、切欠を形成する際に工具等
の固体が工作物と接触するため、接触条件によっては接
触時に工作物に過大な応力が加わるという問題がある。
また、切断の起点となる切欠のみを形成した状態で側圧
を加えて切断するため、切断面における最も突出した部
分と最も窪んだ部分の差であるうねりが大きくなってし
まう。また、切断するにはかなり大きな側圧を加える必
要があるため、工作物を薄い部材に切断しようとすると
切断されたウェハ状の薄い部材が挫屈する恐れがある。

【０００５】更に、工作物に切欠を形成するだけでは、
側圧の印加方向と切断面の法線とが直角の位置関係に無
い平面で工作物を切断（以下、斜めの切断という）した
り、切断面が３次元形状になるように切断したりするこ
とは非常に難しい。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑み、側圧による
切断において工作物に切欠を形成する際に工作物に過大
な応力が加わることを抑制できる工作物の切断方法を提
供することを目的とする。また、工作物の切断面におけ
るうねりの発生と工作物の切断時における挫屈の発生と
を抑制することができる工作物の切断方法を提供するこ
とを目的とする。また、任意の切断面を形成することが
できる工作物の切断方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、脆性材からなる工作物
（６）の外表面に高密度エネルギービーム（８ａ）を照
射することにより、工作物のうちの切断する部位を指定
する切欠（７）を形成する工程と、工作物のうちの少な
くとも切欠を含む部位を側圧伝達筒（４）で覆う工程
と、側圧伝達筒の外周に沿って側圧を加えて工作物に側
圧を伝達することにより、工作物を切断する工程とを含
むことを特徴としている。

【０００８】本発明では、工作物に工具などの固体を接
触させずに切欠を形成することができるため、工作物に
切欠を形成する際に、工作物に過大な応力が加わること
を抑制することができる。

【０００９】この場合、請求項２に記載の発明のよう
に、切欠を工作物の切断面となる領域における外縁部の
うちの一部分に形成すると、工作物を回転させる必要が
無く、効率良く切断部位を指定することができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、脆性材からなる
工作物（６）の内部に高密度エネルギービーム（８ａ）
を照射することにより、工作物のうちの切断する部位を
指定する破砕領域（９）を形成する工程と、破砕領域に
おいて工作物を切断する工程とを含むことを特徴として
いる。

【００１１】本発明によれば、破砕領域を形成して工作
物における切断する部位を指定しているため、工作物の
切断面におけるうねりの発生を抑制することができる。
また、予め破砕領域を形成しているため工作物を切断す
る際に大きな応力を必要としない。その結果、工作物の
挫屈の発生を抑制することができる。また、工作物の内
部において切断する部位を指定しているため、工作物を
斜めに切断するなど、任意の切断面を形成することがで
きる。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
の発明において、側圧伝達筒（４）を用いて工作物
（６）の切断を行うものであり、脆性材からなる工作物
の内部に高密度エネルギービーム（８ａ）を照射するこ
とにより、工作物のうちの切断する部位を指定する破砕
領域（９）を形成する工程と、工作物のうちの少なくと
も破砕領域を含む部位を側圧伝達筒で覆う工程と、側圧
伝達筒の外周に沿って側圧を加えて工作物に側圧を伝達
することにより、破砕領域において工作物を切断する工
程とを含むことを特徴としている。これにより、請求項
３の発明と同様の効果を発揮することができる。

【００１３】これら請求項３又は４の発明においては、
請求項５に記載の発明のように、高密度エネルギービー
ムを、工作物の外表面のうち該工作物の切断面となる領
域における外縁部が位置する面から照射することができ
る。また、請求項６に記載の発明のように、高密度エネ
ルギービームを、工作物の外表面のうち該工作物の切断
面となる領域における外縁部を含む面以外の面から照射
することもできる。

【００１４】この場合、高密度エネルギービームが工作
物の内部に最も効率良く進入するのは、高密度エネルギ
ービームの入射角が０度のときであるため、請求項７に
記載の発明のように、工作物の外表面のうち高密度エネ
ルギービームを照射する部位に平面（６ａ、６ｂ）を形
成し、該平面から高密度エネルギービームを照射すると
良い。

【００１５】また、高密度エネルギービームを用いて工
作物の内部に破砕領域を形成することにより、請求項８
に記載の発明のように、破砕領域を３次元形状にするこ
とができる。

【００１６】また、破砕領域が平面であり高密度エネル
ギービームを工作物に照射する際は、請求項９に記載の
発明のように、破砕領域の法線に平行な方向を中心軸と
して工作物を回動させることにより破砕領域を形成する
ことができる。

【００１７】この破砕領域は工作物の切断面となる領域
の全面に設けても良いが、請求項１０に記載の発明のよ
うに、工作物の切断面となる領域のうちの一部に対して
形成しても工作物を切断することができる。

【００１８】また、請求項１１に記載の発明のように、
破砕領域を複数形成する場合は、破砕領域は高密度エネ
ルギービームの透過が悪いため、高密度エネルギービー
ムを照射する側から距離が遠い部位から順に破砕領域を
形成すると良い。

【００１９】また、請求項３〜１１の発明においては、
高密度エネルギービームが工作物の内部に入射するよう
に、請求項１２に記載の発明のように、工作物は透過性
の物質からなることが必要である。

【００２０】また、請求項１３に記載の発明のように、
工作物の外表面のうち、高密度エネルギービームを照射
する部位が鏡面であると、高密度エネルギービームが透
過し易く、より安定した切断面を得ることができる。

【００２１】また、上述のように、高密度エネルギービ
ームの入射角が０度の場合が最も安定した破砕領域を形
成することができるが、請求項１４に記載の発明のよう
に、工作物に対する高密度エネルギービームの入射角が
０度以上４５度以下であれば、好適に破砕領域を形成す
ることができる。

【００２２】また、工作物によって光を透過する際の屈
折率が異なるため、請求項１５に記載の発明のように、
工作物の屈折率を考慮して高密度エネルギービームを照
射すると好適である。

【００２３】また、請求項１６に記載の発明のように、
請求項１又は２の発明では、高密度エネルギービームと
して、電子ビームを用いることができる。

【００２４】また、請求項１７に記載の発明のように、
請求項１〜１５の発明では、高密度エネルギービームと
してはレーザを用いることができ、請求項１８に記載の
発明のように、このレーザの波長を１．０６４μｍ以下
にすると好適である。

【００２５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図に示す
実施形態について説明する。図１に本実施形態に係る側
圧切断装置を概略断面図にて示す。まず、本実施形態の
側圧切断方法で用いる側圧切断装置の構成を図１を参照
して説明する。圧力容器１は高圧に耐え得る材質で構成
された中空形状の部材からなり、圧力容器１の中空部に
よって円柱形状の圧力室１ａが形成されている。また、
圧力容器１には、圧力室１ａの内部と外部とを連通する
圧力媒体進入孔１ｂが形成されている。また、圧力媒体
進入孔１ｂには、配管２を介して圧力装置３が接続され
ている。この圧力装置３は、後述のように圧力容器１に
対して圧力媒体を導入するためのものである。

【００２７】圧力室１ａには、側圧伝達筒４が配置され
ている。この側圧伝達筒４は、アクリル樹脂等からな
り、後述のように工作物を切断する際に、工作物の側面
に圧力を加えるためのものである。側圧伝達筒４の軸方
向の両端部と圧力容器１との間には、Ｏリング５が配置
されている。このＯリング５は、後述のように圧力媒体
を圧力容器１内に充填する際に、圧力媒体が漏れて工作
物の両端部にまでおよび、圧力媒体によって工作物に対
して軸方向に縮むような圧力が加えられることを防止す
るためのものである。

【００２８】そして、このような構成の側圧切断装置に
おける側圧伝達筒４内に、脆性材からなる工作物６を配
置してこの工作物６の切断を行う。この工作物６として
は、例えば棒状のものを適用することができ、本実施形
態では、直径が２５ｍｍ、長さが３０ｍｍの円柱形状の
ソーダガラスを切断する。

【００２９】この工作物６の側面（外表面）には、切断
する部分を指定する切欠（ノッチ）７が形成されてい
る。切欠７は、工作物６の切断面となる領域における外
縁部のうちの一部分に形成されており、本実施形態では
２ｍｍ間隔で１０本形成されている。以下に、工作物６
に切欠７を形成する方法について説明する。図２は、こ
の切欠７の形成に係る高密度エネルギービーム装置８及
び工作物６の模式的な斜視図である。

【００３０】図２に示すように、高密度エネルギービー
ム装置８から高密度エネルギービーム（以下、単にビー
ムという）８ａを照射する。ビーム８ａとしては、高調
波ＹＡＧレーザを用いている。このレーザの波長は、
１．０６４μｍ以下であることが好ましい。これは、波
長が１．０６４μｍより大きいと工作物６が割れる可能
性があるためである。また、好ましくは、０．５３２μ
ｍ、０．２６６μｍなどの短波長レーザを用いると良
く、本実施形態では、０．５３２μｍの波長を採用して
いる。

【００３１】そして、工作物６の側面にビーム８ａの焦
点が合うようにして、出力１Ｗ、送り速度を３００ｍｍ
／ｍｉｎの条件で、図２中の矢印の方向に工作物６を移
動させながらビーム８ａを照射する。このようにして、
工作物６の側面に工作物６の軸と直交するように、長さ
が約５ｍｍの切欠７を形成する。

【００３２】次に、工作物６の切断方法について説明す
る。図１に示すように、上述のようにして全ての切欠７
が形成された工作物６を切断装置の側圧伝達筒４内に配
置して、切欠７を含む部位を側圧伝達筒４で覆う。そし
て圧力容器１に対して、圧力装置３を用いて圧力媒体進
入孔１ｂから圧力媒体を導入して圧力容器１と側圧伝達
筒４との間に圧力媒体を充填する。この圧力媒体によっ
て側圧伝達筒４の外周部が加圧圧縮され、工作物６に応
力が加えられて切欠７を起点として工作物６が切断され
る。

【００３３】本実施形態では、圧力媒体による液圧を約
７００ｋｇ／ｃｍ²にした結果、ガラスを２ｍｍ間隔で
９枚に切断することができた。この切断面の法線は、工
作物６の軸と平行になっており、工作物６の側面におけ
る母線に対して直交する面で工作物６が切断された。切
断後に切断面を観察したところ、切欠７が形成されてい
た部位には欠け等は見受けられず、良好な切断が行われ
ていた。

【００３４】このように、切欠７の形成をビーム８ａを
用いて行っているため、ダイヤモンドカッター等の工具
によって砕いたり、引っ掻いたりして切欠を形成する場
合のように固体が工作物６と接触する必要が無く、工作
物６に過大な応力が加わることを防止することができ
る。その結果、切欠７を形成する際に、切欠７部位の周
囲が欠けることを防止できる。また、割れやひび等の無
い良好な切欠７を形成することができるため、特に、工
作物６を薄い部材に切断しようとして切欠７の間隔が狭
い場合にも、工作物６を切断する際に切欠７部位におい
て挫屈が発生することを防止できる。ただし、工作物６
の側面に切欠７を形成して大きな側圧を加えることによ
り切断しているため、切断面におけるうねりは０．１ｍ
ｍ以上であった。

【００３５】また、仮に、工作物６の切断面となる領域
における外縁部の全て（全周囲）に切欠を形成した状態
で切断を行うと、切断が複数の起点から起こることがあ
る。その場合、切断面には段差が現れる。従って、本実
施形態のように工作物６の切断面となる領域における外
縁部のうちの一部分に切欠７を形成することが好まし
い。また、このように一部分に切欠７を形成すると切欠
７を形成する際に工作物６を回転させる必要が無く、効
率良く切断部位を指定することができる。

【００３６】また、更に微細な切欠７を形成するために
は、ビーム８ａとして電子ビーム８ａを用いると好適で
ある。

【００３７】（第２実施形態）第１実施形態の工作物６
の切断方法では、切欠７の周辺における工作物６の欠け
を防ぐことはできるが、切断面におけるうねりを低減す
ることはできない。また、側圧の印加方向と切断面の法
線とが直交し、切断面が平面である切断はできても、側
圧の印加方向と切断面の法線とが任意の角度をなす切断
を行うことは難しい。本実施形態は、このような不具合
を改善するものである。

【００３８】以下、図に示す実施形態について説明す
る。図３に本実施形態に係る側圧切断装置を概略断面図
にて示す。本実施形態における側圧切断装置は第１実施
形態と同様であり、側圧切断装置に配置される工作物６
のみ異なるため、側圧切断装置の構成については、図中
図１と同一符号を付して説明を省略する。

【００３９】工作物６としては、第１実施形態と同様の
サイズ、材質のものを切断する例について説明する。ま
た、本実施形態は、斜めの切断（工作物６における切断
面の法線と工作物６の軸とが平行になっていない切断）
を行う例である。また、切断面は平面である。図３に示
すように、工作物６には切断する部位を指定する破砕領
域９が形成されている。破砕領域９は工作物６内に平面
で形成され、破砕領域９の面における法線と工作物６の
軸とのなす角αが１０度になっている。

【００４０】次に、破砕領域９の形成方法について図４
を用いて説明する。図４は、破砕領域９の形成に係る高
密度エネルギービーム装置８及び工作物６の模式的な斜
視図である。図４に示すように、工作物６の外表面のう
ち工作物６の切断面となる領域における外縁部が位置す
る面である側面の一部には平面６ａが形成されている。

【００４１】この平面６ａには鏡面仕上げが施されてい
ることが望ましい。これは、表面が荒れている面にビー
ム８ａを照射した場合、ビーム８ａが散乱して工作物６
の内部への透過を妨げるため、後述のようにビーム８ａ
をこの平面６ａに照射したときにビーム８ａの透過が好
適に行われるようにするためである。本実施形態では、
平面６ａの表面粗さはＲｚ０．０１μｍ以下に仕上げて
ある。また、ビーム８ａの散乱を防ぐため、側面におけ
る平面６ａの端部と側面における曲面との接続部分にお
いて、面取りを行わないか微少にすることが望ましい。
更に、工作物６の表面に汚れが付着していないように、
ビーム８ａを照射する前に工作物６の洗浄を行う。

【００４２】そして、この工作物６を側面における平面
６ａが高密度エネルギービーム装置８側に向くような状
態でＸＹＺテーブル上に配置する。そして、ビーム８ａ
が工作物６の側面における平面６ａ側から照射され、ビ
ーム８ａの焦点が工作物６の内部に位置するように、工
作物６及び高密度エネルギービーム装置８を位置決めす
る。その後、高密度エネルギービーム装置８からビーム
８ａを照射することにより、ビーム８ａが焦点を結んだ
点で微細破壊が起こる。

【００４３】この際、工作物６における切断面となる領
域の全面に破砕領域９を形成するために、工作物６の母
線が常に平行な状態で工作物６とビーム８ａとを相対移
動する。具体的には、工作物６の軸と平行な方向を中心
軸として工作物６を回転したり揺動したり（回動）す
る。または、工作物６における切断面となる領域を含む
平面に対して平行となるようにして工作物６とビーム８
ａとを相対移動させても良い。具体的には、切断面とな
る領域の法線に平行な方向を中心軸として工作物６を回
転したり揺動したりする。なお、安定した微細破砕を形
成するためには、ビーム８ａの入射角度が０度であるこ
とが好ましいが、入射角度が０度以上４５度以下であれ
ば微細破砕を形成することができる。

【００４４】そして、このような工作物６の回転と、Ｘ
ＹＺテーブルを利用した工作物６のＸＹＺ方向への移動
とを調節して微細破壊を連続的に形成する。この際、所
望の位置において微細破壊が起こるように工作物６の屈
折率を考慮すると良い。このようにして、工作物６の切
断面となる領域において破砕領域９を形成する。この破
砕領域９は、例えば、工作物６の内部で工作物６が割れ
ているような状態になっており、後述の工作物６の切断
の際に、この破砕領域９で切断される。

【００４５】なお、ビーム８ａの波長や出力の条件は第
１実施形態と同様であり、レーザの波長は１．０６４μ
ｍ以下であることが望ましい。これは、波長が１．０６
４μｍより大きいと、レーザを工作物に照射することに
より形成される破砕領域が大きくなって切断面における
表面粗さが大きくなったり、工作物が割れたりする不具
合が生じるためである。

【００４６】この破砕領域９の形成においては、破砕領
域９のうち、ビーム８ａを照射する側、つまり、工作物
６の側面における平面６ａ側から距離が遠い部位から順
に形成するようにする。これは、工作物６において工作
物６が破砕された点（以下、単に破砕点という）はビー
ム８ａの透過性が悪いため、ビーム８ａの照射軸上に破
砕点が存在し、この破砕点よりも遠い部位に他の破砕点
を形成することは困難であるためである。

【００４７】このようにして切断面となる領域の全てに
おいて破砕領域９を形成した後、第１実施形態と同様に
して、工作物６を切断装置における側圧伝達筒４内に配
置して切断を行う。本実施形態では、圧力媒体による液
圧を約３００ｋｇ／ｃｍ²にした結果、工作物６を破砕
領域９において切断することができた。そして、切断面
を観察したところ、うねりが０．１ｍｍ以下であった。

【００４８】ところで、本実施形態のように工作物６の
内部に破砕領域９を形成することにより斜めの切断を行
うことができる。また、破砕領域９を形成して切断面を
指定しているため、工作物６の外表面に切欠を設け、こ
の切欠を起点として切断する場合と比較してうねりの発
生を抑制することができる。ただし、切断面におけるう
ねりよりもミクロな凹凸である表面粗さを観察したとこ
ろ、破砕領域９を形成した分悪くなっている。しかし、
この凹凸は研削で除去することができる。

【００４９】また、一般に後工程において例えば研削加
工を施す等して切断面を平面にするが、切断面のうねり
が大きいと、この加工によるウェハ（切断された工作物
６）の除去量が多くなる。このため、ウェハの内部にク
ラックや破砕層が入りやすくなる。その結果、特に工作
物６として半導体を用いる場合は、そのクラック等が生
じた領域に素子等を形成すると、その素子に不具合が生
じる。しかし、本実施形態の切断方法では切断面におけ
るうねりを小さくすることができるため、研磨等による
負荷の小さな加工で後工程を行うことが可能となり、ウ
ェハ内部へのダメージを抑制することができ、信頼性の
高いウェハを提供することができる。

【００５０】また、予め破砕領域９を形成しているた
め、小さい側圧力で工作物６を切断することができる。
その結果、工作物６の切断間隔が小さい場合も工作物６
の挫屈の発生を抑制することができる。また、工作物６
に対するビーム８ａの入射角が大きいと工作物６の内部
にビーム８ａの焦点を結ぶことが困難であるが、工作物
６に平面６ａを形成しているためビーム８ａを好適に工
作物６の内部に導くことができる。

【００５１】なお、工作物６の平面６ａからビーム８ａ
を照射することが望ましいが、曲面にビーム８ａを照射
しても工作物６の内部にビーム８ａを導くことはでき
る。その場合は、ビーム８ａの乱反射を防ぐために工作
物６の側面の頂点にビーム８ａを照射するようにすると
良い。また、切断面となる領域の全面に破砕領域９を設
けるためには、工作物６を回転させながらビーム８ａを
照射すれば良い。ただし、この場合は工作物６の回転軸
を決定するなどの段取りが必要になるため、一般には、
上述のように工作物６の側面に平面６ａを形成してビー
ム８ａを照射する方が容易である。

【００５２】また、工作物６として半導体インゴットを
用いるときは、インゴットにおけるオリエンテーション
フラット加工された部位を上記側面における平面６ａと
して利用すると好適である。

【００５３】（第３実施形態）第２実施形態では工作物
６の側面側から内部にビーム８ａを照射する例について
示したが、本実施形態では、工作物６の外表面のうち工
作物６の切断面となる領域における外縁部を含む面以外
の面である端面側からビーム８ａを照射する例について
示す。本実施形態における側圧切断装置は第２実施形態
と同様であるため説明を省略する。以下、主として工作
物６に対する破砕領域９の形成方法について、第２実施
形態と異なる点について述べる。

【００５４】図５は、破砕領域９の形成に係る高密度エ
ネルギービーム装置８及び工作物６の模式的な斜視図で
ある。本実施形態は、工作物６に対して斜めの切断を行
う例であり、切断面は平面である。具体的には、第２実
施形態と同様に、工作物６の軸と切断面となる領域の法
線とのなす角αが１０度になった平面で切断する。

【００５５】図５に示すように、円柱形状の工作物６を
端面６ｂが高密度エネルギービーム装置８側に向くよう
な状態でＸＹＺテーブル上に配置する。そして、この端
面６ｂ側からビーム８ａを照射する。このビーム８ａが
照射される端面６ｂは、ビーム８ａの散乱を防止するた
めに鏡面であることが望ましく、本実施形態では表面粗
さがＲｚ０．０１μｍ以下になっている。

【００５６】ビーム８ａを照射する際は、工作物６の内
部にビーム８ａの焦点が結ばれて微細破砕が形成される
ように位置決めして行う。そして、ＸＹＺテーブル上に
工作物６を載せて操作を行うことにより連続的に微細破
砕を形成し破砕領域９とする。この場合、第２実施形態
と同様に、破砕領域９のうちビーム８ａを照射する側か
ら遠い部位から順に破砕領域９を形成する。

【００５７】図６は、この工作物６の切断の前後におけ
る工作物６の斜視図であって、（ａ）は切断する前の破
砕領域９を形成した状態であり、（ｂ）は切断後の状態
を示す。上述のようにして全ての破砕領域９を形成した
結果、図６（ａ）のように、複数（図示例では７部位）
の破砕領域９が形成された状態になる。

【００５８】その後、第１及び第２実施形態と同様に、
工作物６を切断装置の側圧伝達筒４内に配置して切断を
行うことにより破砕領域９における工作物６の切断を行
う。その結果、本実施形態では、図６（ｂ）に示すよう
に、斜めの切断を良好に行うことができた。切断面は、
第２実施形態と同様に、うねりは０．１ｍｍ以下であっ
て良好であり、表面粗さは破砕されている分悪くなって
いる。

【００５９】ところで、本実施形態のように、工作物６
の端面６ｂ側からビーム８ａを照射する場合も、第２実
施形態と同様の効果を発揮することができる。また、切
断面となる領域の全面に破砕領域９を形成する際に、工
作物６を回転したり揺動したりする必要が無く、容易に
破砕領域９を形成することができる。また、特に、予め
端面が平面である工作物６を用いれば、側面に平面を形
成しなくてもビーム８ａの乱反射を防止して良好に破砕
領域９を形成することができる。

【００６０】（第４実施形態）上記第２及び第３実施形
態では、切断面となる領域の全面に破砕領域９を設ける
例について示したが、切断面となる領域の一部に対して
破砕領域９を形成し（以下、このような破砕領域を部分
的破砕領域という）ても良い。以下、工作物６の側面側
からビーム８ａを照射する場合について図７を用いて説
明する。図７は、部分的破砕領域９を形成する際の工作
物６の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）
における白抜き矢印方向から見た透視図である。

【００６１】図７に示すように、この工作物６にも側面
に平面６ａを形成している。そして、図７（ｂ）に示す
ように、工作物６の側面における平面６ａをこの平面６
ａの法線方向に延長した領域内に部分的破砕領域９を形
成している。そして、切断する際には、この部分的破砕
領域９を起点として切断が始まり、切断面となる領域に
切断が広がっていく。これにより、部分的破砕領域９を
形成する際に工作物６を回転したり揺動したりする必要
が無いため、効率良く部分的破砕領域９を形成すること
ができる。

【００６２】この部分的破砕領域９を形成して工作物６
を切断する方法は、特に、結晶が規則的に層状に形成さ
れた工作物６、例えば、単結晶の炭化珪素を層状の面に
沿って切断する場合に適している。

【００６３】なお、部分的破砕領域９を形成する際も、
その形成位置によっては第２実施形態の様に工作物６を
回転又は揺動させても良い。

【００６４】（他の実施形態）上記各実施形態は、切断
面が平面である例について示したが、工作物を載せたＸ
ＹＺテーブルを適宜移動させて３次元の破砕領域を形成
することもできる。これにより、切断面が３次元形状の
切断を行うこともできる。特に、従来、ガラスレンズを
製作する場合ガラスの切断面は平面であったため、切断
した後に研削でレンズ形状にしていた。しかし、レンズ
形状の３次元の破砕領域を形成することにより、研削で
レンズ形状にする工程を省くことができる。このよう
に、ビームを用いて工作物の内部に破砕領域を形成する
ことにより、任意の切断面を形成することができる。

【００６５】また、上記各実施形態に示す工作物の切断
方法では、ガラス以外にも、ＳｉやＳｉＣ等の半導体イ
ンゴットや、セラミック、水晶、サファイア等の脆性材
料を切断することができる。ただし、第２〜第４実施形
態の様に、工作物６の内部に破砕領域９を形成する場合
は、ビーム８ａが内部に焦点を結ぶことができるよう
に、工作物６が透過性の物質からなることが必要であ
る。

【００６６】また、工作物の形状としては、一般的には
円柱が望ましいが、円筒形状や六角柱など、様々な形状
のものを用いることができる。また、必ずしも棒状の工
作物を用いる必要は無く、側圧伝達筒の軸方向、つまり
切断面となる領域における外縁部が位置する面である側
面の母線方向に短く、ウェハに近い形状の工作物を用い
ても良い。また、複数の工作物を同時に側圧伝達筒内に
嵌入しても良い。

【００６７】また、第２及び第３実施形態の様に、工作
物６の内部に破砕領域９を形成する場合は、側圧切断装
置を用いずに他の方法で工作物６に応力を加えても、工
作物６を切断することができる。具体的には、工作物６
の側面に金属物等を用いて衝撃を与えたり、超音波等の
振動を与えたり、加熱による熱膨張に起因する応力を利
用したりすることができる。この方法は、場合によって
は、第４実施形態のように部分的破砕領域９を形成する
場合も可能である。

【００６８】また、上記第２及び第３実施形態は、斜め
の切断を行う例について示したが、工作物の軸と切断面
の法線とが平行になるように切断しても良い。また、第
２〜第４実施形態においては、破砕領域を形成する際に
ＸＹＺの方向に移動可能なＮＣコントローラを利用して
行うことにより、自動で破砕領域を形成することができ
る。このとき、予め工作物の屈折率を入力しておけば、
自動で屈折率を考慮した補正を行って所望の位置におい
てビームの焦点を好適に結ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る側圧切断装置の概略断面図
である。

【図２】第１実施形態における切欠の形成に係る高密度
エネルギービーム装置及び工作物の模式的な斜視図であ
る。

【図３】第２実施形態に係る側圧切断装置の概略断面図
である。

【図４】第２実施形態における破砕領域の形成に係る高
密度エネルギービーム装置及び工作物の模式的な斜視図
である。

【図５】第３実施形態における破砕領域の形成に係る高
密度エネルギービーム装置及び工作物の模式的な斜視図
である。

【図６】第３実施形態に係る切断前後の工作物の斜視図
である。

【図７】部分的破砕領域を形成する際の工作物の模式図
である。

【符号の説明】

４…側圧伝達筒、６…工作物、６ａ…平面、６ｂ…端
面、７…切欠、８ａ…ビーム、９…破砕領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東輝和愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者鈴木孝昌愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者神谷哲章愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者向田慎二愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3C069 AA01 BA08 BC01 CA02 CA11 CB01 EA01 EA02 EA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脆性材からなる工作物（６）の外表面に
高密度エネルギービーム（８ａ）を照射することによ
り、前記工作物のうちの切断する部位を指定する切欠
（７）を形成する工程と、前記工作物のうちの少なくとも前記切欠を含む部位を側
圧伝達筒（４）で覆う工程と、前記側圧伝達筒の外周に沿って側圧を加えて前記工作物
に側圧を伝達することにより前記工作物を切断する工程
とを含むことを特徴とする工作物の切断方法。
【請求項２】前記切欠を、前記工作物の切断面となる
領域における外縁部のうちの一部分に形成することを特
徴とする請求項１に記載の工作物の切断方法。
【請求項３】脆性材からなる工作物（６）の内部に高
密度エネルギービーム（８ａ）を照射することにより、
前記工作物のうちの切断する部位を指定する破砕領域
（９）を形成する工程と、前記破砕領域において前記工作物を切断する工程とを含
むことを特徴とする工作物の切断方法。
【請求項４】脆性材からなる工作物（６）の内部に高
密度エネルギービーム（８ａ）を照射することにより、
前記工作物のうちの切断する部位を指定する破砕領域
（９）を形成する工程と、前記工作物のうちの少なくとも前記破砕領域を含む部位
を側圧伝達筒（４）で覆う工程と、前記側圧伝達筒の外周に沿って側圧を加えて前記工作物
に側圧を伝達することにより、前記破砕領域において前
記工作物を切断する工程とを含むことを特徴とする工作
物の切断方法。
【請求項５】前記高密度エネルギービームを、前記工
作物の外表面のうち該工作物の切断面となる領域におけ
る外縁部が位置する面から照射することを特徴とする請
求項３又は４に記載の工作物の切断方法。
【請求項６】前記高密度エネルギービームを、前記工
作物の外表面のうち該工作物の切断面となる領域におけ
る外縁部を含む面以外の面から照射することを特徴とす
る請求項３又は４に記載の工作物の切断方法。
【請求項７】前記工作物の外表面のうち前記高密度エ
ネルギービームを照射する部位に平面（６ａ、６ｂ）を
形成し、該平面から前記高密度エネルギービームを照射
することを特徴とする請求項５又は６に記載の工作物の
切断方法。
【請求項８】前記破砕領域が３次元形状であることを
特徴とする請求項３乃至７のいずれか１つに記載の工作
物の切断方法。
【請求項９】前記破砕領域が平面であり、前記高密度
エネルギービームを照射する際に、前記破砕領域の法線
に平行な方向を中心軸として前記工作物を回動させるこ
とを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１つに記載の
工作物の切断方法。
【請求項１０】前記工作物の切断面となる領域のうち
の一部に対して、前記破砕領域を形成することを特徴と
する請求項３乃至９のいずれか１つに記載の工作物の切
断方法。
【請求項１１】前記破砕領域を複数形成し、前記高密
度エネルギービームを照射する側から距離が遠い部位か
ら順に、前記破砕領域を形成することを特徴とする請求
項３乃至１０のいずれか１つに記載の工作物の切断方
法。
【請求項１２】前記工作物は透過性の物質からなるこ
とを特徴とする請求項３乃至１１のいずれか１つに記載
の工作物の切断方法。
【請求項１３】前記工作物の外表面のうち前記高密度
エネルギービームを照射する部位が鏡面であることを特
徴とする請求項３乃至１２のいずれか１つに記載の工作
物の切断方法。
【請求項１４】前記工作物に対する前記高密度エネル
ギービームの入射角が０度以上４５度以下であることを
特徴とする請求項３乃至１３のいずれか１つに記載の工
作物の切断方法。
【請求項１５】前記高密度エネルギービームを、前記
工作物の屈折率を考慮して照射することを特徴とする請
求項３乃至１４のいずれか１つに記載の工作物の切断方
法。
【請求項１６】前記高密度エネルギービームとして、
電子ビームを用いることを特徴とする請求項１又は２に
記載の工作物の切断方法。
【請求項１７】前記高密度エネルギービームとして、
レーザを用いることを特徴とする請求項１乃至１５のい
ずれか１つに記載の工作物の切断方法。
【請求項１８】前記レーザの波長が１．０６４μｍ以
下であることを特徴とする請求項１７に記載の工作物の
切断方法。