JP2009067618A - Apparatus and method for breaking substrate made of brittle material - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably form perpendicular cracks of different desired depths without changing the type of a cutter wheel. <P>SOLUTION: The depth of the perpendicular crack 132 from a scribe line 131 is controlled by a condition for scribing by forming the scribe line 131 by pressing and rolling the cutter wheel 19 against and on the surface of a glass substrate 13 and applying a laser to the surface of the glass substrate 13 at a position behind the cutter wheel 19 in its rolling direction and at a prescribed distance from the cutter wheel 19 and a condition for scribing by forming the scribe line 131 by pressing and rolling the cutter wheel 19 against and on the surface of the glass substrate 13. Spraying of a cooling fluid onto a cooling area including the scribe line 131 by a discharge nozzle 21 (cooling means) located between the cutter wheel 19 and a laser irradiating part 18 (laser irradiating means) or at downstream of the laser irradiating part 18 can be added to the conditions for controlling the depth of the perpendicular crack 132. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、カッターホイールによるガラス基板などの脆性材料基板の表面へのスクライブ後に、そのスクライブ線にレーザ光を照射して所望の深さの垂直クラックを形成するための脆性材料基板分断装置、これを用いて分断脆性材料基板を加工する脆性材料基板分断方法に関する。   The present invention relates to a brittle material substrate cutting device for forming a vertical crack of a desired depth by irradiating a laser beam to a scribe line after scribing a surface of a brittle material substrate such as a glass substrate by a cutter wheel. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a brittle material substrate cutting method for processing a cut brittle material substrate by using a material.

脆性材料基板としてのガラス基板は一般に以下のような方法で分断される。まず、所望の分断予定線に沿ってカッターホイールやレーザ照射装置などを用いてガラス基板の表面から厚さ方向に伸びるメディアンクラック（以下、垂直クラック）を伴うスクライブ線を形成する（スクライブ工程）。次に、このスクライブ線に沿ってガラス基板に曲げ応力や引張り応力を加えることにより、垂直クラックをガラス基板の厚さ方向に伸展させてガラス基板を分断する（ブレイク工程）。   A glass substrate as a brittle material substrate is generally divided by the following method. First, a scribe line with a median crack (hereinafter referred to as a vertical crack) extending in the thickness direction from the surface of the glass substrate is formed using a cutter wheel, a laser irradiation device, or the like along a desired dividing line (scribe process). Next, by applying a bending stress or a tensile stress to the glass substrate along the scribe line, the vertical crack is extended in the thickness direction of the glass substrate to break the glass substrate (break process).

従来のガラス基板分断装置として、ガラスカッタホイールによるガラス基板のスクライブ後に、スクライブ部分にレーザ照射し、その後に冷媒として、水ジェット、Ｈｅガス、Ｎ_２ガスおよびＣＯ_２などのいずれかを吹き付けてレーザ照射部分を冷却することが特許文献１に開示されている。 As a conventional glass substrate cutting device, after scribing a glass substrate with a glass cutter wheel, a laser is irradiated to the scribe portion, and then a water jet, He gas, N ₂ gas, CO ₂ or the like is sprayed as a coolant to laser Patent Document 1 discloses that the irradiated portion is cooled.

この特許文献１では、図５のようにガラス基板１０１上の分断位置に沿ってガラスカッタホイール１０２を移動させてスクライブ線１０３を形成し、そのスクライブ線１０３に沿って移動させながら、レーザ発振部からのレーザ光によるビームスポット１０４を形成する。このビームスポット１０４の移動方向後方に、図示しない冷媒ノズルから例えば冷媒として水ジェットをスクライブ線１０３上に吹き付けている。この冷媒によるスクライブライン（スクライブ線１０３）の強制的な冷却によって、スクライブ線１０３直下の垂直クラックをより早く伸展させることができて、ガラスカッタホイール１０２によるスクライブ速度に比べて従来は大幅に低速度であったレーザ光ビームスポット１０４の移動を、高速度のスクライブ速度に追従させて移動させることができ、加工速度を大幅に向上させることができる。   In Patent Document 1, as shown in FIG. 5, the glass cutter wheel 102 is moved along the dividing position on the glass substrate 101 to form the scribe line 103, and the laser oscillating unit is moved along the scribe line 103. A beam spot 104 is formed by the laser beam from. A water jet is blown onto the scribe line 103 as a coolant, for example, from a coolant nozzle (not shown) behind the beam spot 104 in the moving direction. By forcibly cooling the scribe line (scribe line 103) by this refrigerant, the vertical cracks directly under the scribe line 103 can be extended more quickly, which is much slower than the scribe speed by the glass cutter wheel 102 in the past. Thus, the movement of the laser beam spot 104 can be moved following the high scribing speed, and the processing speed can be greatly improved.

また、ガラスパネル上のスクライブ条痕に液体を付着させた後に、その部分にビームスポットを照射することが特許文献２に開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses that after a liquid is attached to a scribe line on a glass panel, the portion is irradiated with a beam spot.

特許文献２では、図６に示すように、ガラスパネル２０１上の分断位置に沿ってガラスカッタによるスクライブ条痕２０２を形成し、この上に純水などの微量の液体２０３を付着させた後に、図７に示すように、そのスクライブ条痕２０２上にレーザ光ビームスポット２０４を照射する。この液体２０３のスクライブ条痕２０２への付着によって、スクライブ条痕２０２の垂直クラック２０５内にも液体２０３が浸透し、ビームスポット２０４によってその照射部分が膨張すると共に、垂直クラック２０５に浸透した液体２０３は気化膨張する。これによって、ガラスパネル２０１の割断を、迅速かつガラス片の飛散なく行うことができる。   In Patent Document 2, as shown in FIG. 6, a scribe streak 202 is formed by a glass cutter along a dividing position on the glass panel 201, and after a small amount of liquid 203 such as pure water is adhered thereon, As shown in FIG. 7, a laser beam spot 204 is irradiated on the scribe line 202. Due to the adhesion of the liquid 203 to the scribe streak 202, the liquid 203 penetrates also into the vertical crack 205 of the scribe streak 202, the irradiated portion expands by the beam spot 204, and the liquid 203 permeated into the vertical crack 205. Vaporizes and expands. Thereby, the cleaving of the glass panel 201 can be performed quickly and without scattering of glass pieces.

また、刃先稜線部の円周方向に沿って突起と溝が形成されたカッターホイールを用いて、刃先稜線部が平滑なカッターホイールと比較してより深い垂直クラックを形成することが特許文献３に開示されている。   Further, in Patent Document 3, a cutter wheel in which protrusions and grooves are formed along the circumferential direction of the cutting edge ridge line portion, and the cutting edge ridge line portion forms a deeper vertical crack compared to a smooth cutter wheel. It is disclosed.

図８は、特許文献３に開示されたカッターホイールを模式的に示した側面図および正面図である。   FIG. 8 is a side view and a front view schematically showing the cutter wheel disclosed in Patent Document 3.

特許文献３に開示された図８のカッターホイール３０１は、刃先稜線部３０２に円周方向に沿って所定間隔Ｐで多数の溝３０３が形成されており、欠けなどの不具合を生ずることなくガラス基板の厚さの８０〜９０％の深い垂直クラックを形成することができる。   The cutter wheel 301 of FIG. 8 disclosed in Patent Document 3 has a plurality of grooves 303 formed at a predetermined interval P along the circumferential direction in the blade edge ridge line portion 302, and does not cause defects such as chipping. Deep vertical cracks of 80 to 90% of the thickness can be formed.

ここで、スクライブ線が形成されたガラス基板などの脆性材料基板の搬送について、図９（ａ）〜図９（ｃ）を用いて説明する。スクライブ線が形成されたガラス基板などの脆性材料基板をスクライブ装置からブレーク装置に搬送する際に、脆性材料基板の表裏を上下に反転させる反転工程が不可欠であった。   Here, conveyance of a brittle material substrate such as a glass substrate on which a scribe line is formed will be described with reference to FIGS. 9A to 9C. When a brittle material substrate such as a glass substrate on which a scribe line is formed is transported from the scribe device to the break device, an inversion step of inverting the front and back of the brittle material substrate up and down is indispensable.

図９（ａ）〜図９（ｃ）は、脆性材料基板の表裏を反転させる従来の反転工程の一例を示した模式図である。   FIG. 9A to FIG. 9C are schematic views showing an example of a conventional reversing process for reversing the front and back of a brittle material substrate.

図９（ａ）に示すように、スクライブ線Ｓが形成されたガラス基板などの脆性材料基板４０１をスクライブ装置からブレーク装置に搬送する際に、スクライブが済んだ脆性材料基板４０１をロボットアーム４０２などで別の架台４０３上に一旦置き、図９（ｂ）に示すように、その脆性材料基板４０１をロボットアーム４０２により下から上に持ち上げて（持ち替えて）表裏を上下に反転させてブレーク装置まで搬送し、図９（ｃ）に示すように、スクライブ線Ｓを下側にした状態で脆性材料基板４０１を、ブレーク装置のテーブル４０４上にクッションシート４０５を介して載置していた。
特開２００１−１５１５２５号公報 特開平５−１８５２７０号公報 特開平９−１８８５３４号公報 As shown in FIG. 9A, when the brittle material substrate 401 such as a glass substrate on which the scribe line S is formed is transferred from the scribing device to the break device, the scribed brittle material substrate 401 is moved to the robot arm 402 or the like. Then, once placed on another base 403, as shown in FIG. 9B, the brittle material substrate 401 is lifted from the bottom by the robot arm 402 (changed) and the front and back are turned upside down to the break device. As shown in FIG. 9C, the brittle material substrate 401 was placed on the table 404 of the break device via the cushion sheet 405 with the scribe line S on the lower side.
JP 2001-151525 A JP-A-5-185270 JP-A-9-188534

現在、ガラス基板の硬度や厚さなどは多様化しており、ガラス基板の種類やスクライブ線が形成されたガラス基板の搬送などを所望の垂直クラックの深さに応じて行う必要がある。ガラス基板の垂直クラックが深すぎると、上記基板持ち替え時を含むスクライブ装置からブレーク装置への搬送時に、ガラス基板が分断して脱落してしまう虞があるし、その搬送も困難になる。また、ガラス基板の垂直クラックが浅すぎると、その搬送後にブレーク装置で多大な分断力を必要としてしまう。   At present, the hardness and thickness of the glass substrate are diversified, and it is necessary to transfer the glass substrate on which the type of the glass substrate and the scribe line are formed according to the desired depth of the vertical crack. If the vertical cracks in the glass substrate are too deep, the glass substrate may be divided and dropped when transported from the scribing device to the break device, including when the substrate is changed, and the transport becomes difficult. Moreover, if the vertical crack of the glass substrate is too shallow, a large breaking force is required by the break device after the conveyance.

上記図９（ａ）〜図９（ｃ）の説明は、単板の基板持ち替え動作の説明であるが、この単板の場合と貼り合わせ基板の場合とで、基板搬送時の基板の脱落による製造プロセスへの影響が大きく異なる。即ち、基板搬送時の基板の脱落は、単板の場合には、吸着パッドの吸着面（一または複数）がスクライブ箇所を覆っていれば、基板の脱落は起こり難いが、吸着パッドの吸着面がスクライブ箇所を覆っていなければ、基板の脱落が起こる虞がある。これに対して、貼り合わせ基板の場合、シール材によりアレイ基板となる箇所は、上下の基板が接着されて、基板搬送時に脱落し難いものの、吸着パッドの吸着面とは反対側の基板の端材箇所は、端子出しのために取り除くことが想定さており、シール材により貼り合わされていないため、スクライブ箇所から自重で分断されて脱落する危険性が高い。このような端子出しを実施した端材箇所の自重による脱落が基板搬送時の更なるトラブルに繋がる。基板搬送時に基板の脱落が起こると、搬送ロボットの稼動に支障が起り、搬送ロボットを停止後に再起動させる必要が生じるため、基板の取り外しなど段取りに手間がかかり、搬送ロボットの稼働時間がその分だけ短くなって生産に支障を来たしてしまう。
特許文献１および特許文献２に開示された従来の方法では、レーザ照射および水の噴射によりガラス基板がほぼ完全に分断される。このため、垂直クラックの深さを調整することはできない。よって、分断前の大きいガラス基板を脱落するトラブルなく一括して搬送することができない。
また、特許文献３に開示された深い垂直クラックを形成できるカッターホイールは、ガラス基板を押圧する荷重の大きさを変更することにより垂直クラックの深さを多少は変化させることができるが、押圧荷重によっては、深さの異なる垂直クラックをそれぞれ安定的に形成することは困難である。深さの異なる垂直クラックを安定的に形成するためには、カッターホイール自体を交換する必要があり、カッターホイールの取り替えに工数がかかる。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、カッターホイールの種類を変更することなく、所望の深さの異なる垂直クラックを安定的に形成することができる脆性材料基板分断装置、これを用いて脆性材料基板を加工する脆性材料基板分断方法を提供することを目的とする。 The description of FIGS. 9A to 9C is a description of the single board transfer operation. In the case of this single board and in the case of the bonded substrate, the substrate is dropped during the conveyance of the board. The impact on the manufacturing process is very different. That is, when the substrate is transported, in the case of a single plate, if the suction surface (one or more) of the suction pad covers the scribe portion, the substrate is unlikely to drop off, but the suction surface of the suction pad. If the scribe portion is not covered, the substrate may fall off. On the other hand, in the case of a bonded substrate, the upper and lower substrates are bonded to the part that becomes the array substrate by the sealing material, and it is difficult to drop off when the substrate is transported, but the end of the substrate opposite to the suction surface of the suction pad The material part is assumed to be removed for the purpose of taking out the terminal, and since it is not pasted by the sealing material, there is a high risk of being separated from the scribe part by its own weight and falling off. Dropping off due to the dead weight of the end material portion where the terminal is placed as described above leads to further troubles during substrate transportation. If a substrate falls off during substrate transfer, the operation of the transfer robot will be hindered, and it will be necessary to restart the transfer robot after it has been stopped. It will only shorten and interfere with production.
In the conventional methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the glass substrate is almost completely divided by laser irradiation and water jet. For this reason, the depth of the vertical crack cannot be adjusted. Therefore, the large glass substrate before dividing cannot be collectively transported without any trouble of dropping off.
In addition, the cutter wheel disclosed in Patent Document 3 that can form deep vertical cracks can change the depth of the vertical cracks somewhat by changing the magnitude of the load pressing the glass substrate. In some cases, it is difficult to stably form vertical cracks having different depths. In order to stably form vertical cracks having different depths, it is necessary to replace the cutter wheel itself, and it takes time to replace the cutter wheel.
The present invention solves the above-described conventional problems, and uses a brittle material substrate cutting apparatus that can stably form vertical cracks having different depths without changing the type of cutter wheel. An object of the present invention is to provide a brittle material substrate cutting method for processing a brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断装置は、刃先稜線部に円周方向に沿って所定深さの溝が形成されたカッターホイールで構成され、脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成するためのカッター手段と、前記カッター手段を前記脆性材料基板の表面に圧接させる押圧手段と、前記押圧手段により前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に押圧して、前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に沿って前記脆性材料基板に対して相対的に移動させる移動手段と、前記カッター手段の移動方向後方に、前記カッター手段から所定の間隔だけ離れた位置の前記脆性材料基板の表面を加熱する加熱手段とを備え、前記カッター手段のみによるスクライブの条件と、前記カッター手段および前記加熱手段によるスクライブの条件により前記垂直クラックの深さを制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The brittle material substrate cutting device of the present invention is composed of a cutter wheel in which a groove having a predetermined depth is formed in the circumferential direction in the edge of the cutting edge, and a cutter means for forming a scribe line on the surface of the brittle material substrate Pressing means for pressing the cutter means against the surface of the brittle material substrate; and the cutting edge of the cutter means is pressed against the surface of the brittle material substrate by the pressing means, and the cutting edge of the cutter means is pressed against the brittle material substrate. Moving the surface of the brittle material substrate relative to the brittle material substrate along the surface of the blade, and heating the surface of the brittle material substrate at a predetermined distance from the cutter means behind the cutter means in the moving direction. Heating means for performing scribing by only the cutter means, and scribing conditions by the cutter means and the heating means. Is intended to control the depth of the straight crack, the objects can be achieved.

本発明の脆性材料基板分断装置における所定の間隔は、前記カッター手段の通過から前記カッター手段によって形成されたスクライブ線からの垂直クラックが前記脆性材料基板の深さ方向への伸展が完了するまでの時間における前記移動手段の移動距離未満である。   The predetermined interval in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention is from the passage of the cutter means until the vertical crack from the scribe line formed by the cutter means completes the extension in the depth direction of the brittle material substrate. It is less than the moving distance of the moving means in time.

本発明の脆性材料基板分断装置における所定の間隔が、前記移動手段の０を超え２秒以下の時間に相当する移動距離である。   The predetermined interval in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention is a moving distance corresponding to a time exceeding 0 and not exceeding 2 seconds of the moving means.

本発明の脆性材料基板分断装置において、前記スクライブ線から前記垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に前記加熱手段による前記スクライブ線への加熱が行われる。   In the brittle material substrate cutting apparatus according to the present invention, the heating means heats the scribe line within a time range from when the vertical crack is generated from the scribe line until the extension is completed.

本発明の脆性材料基板分断装置における時間範囲は、０を超え２秒以下である。   The time range in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention is more than 0 and 2 seconds or less.

本発明の脆性材料基板分断装置において、前記カッター手段と前記加熱手段との間、または該加熱手段の下流側に、前記スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射する冷却手段をさらに備え、前記カッター手段のみによるスクライブの条件と、前記カッター手段および前記加熱手段によるスクライブの条件と、前記カッター手段、前記加熱手段および前記冷却手段によるスクライブの条件とにより前記垂直クラックの深さを制御可能とする。   In the brittle material substrate cutting apparatus according to the present invention, the brittle material substrate cutting apparatus further includes cooling means for injecting a cooling fluid into a cooling region including the scribe line between the cutter means and the heating means or downstream of the heating means, The depth of the vertical cracks can be controlled by the scribing conditions only by the cutter means, the scribing conditions by the cutter means and the heating means, and the scribing conditions by the cutter means, the heating means and the cooling means. .

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる。   The heating means in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention is moved in one scan in synchronization with or following the relative movement of the cutter means relative to the brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段および前記冷却手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる。   The heating means and the cooling means in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention are moved in one scan in synchronization with or following the relative movement of the cutter means relative to the brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動とは別に順次移動可能とする。   The heating means in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention can be sequentially moved separately from the relative movement of the cutter means with respect to the brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段および前記冷却手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動とは別に順次移動可能とする。   The heating means and the cooling means in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention can be sequentially moved separately from the relative movement of the cutter means with respect to the brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断装置における冷却手段は水噴霧または吐出部で構成されていることが好ましい。   The cooling means in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention is preferably composed of a water spray or discharge part.

本発明の脆性材料基板分断装置におけるカッター手段は、刃先稜線部に円周方向に沿って所定深さの溝が形成されたカッターホイールであることが好ましい。   It is preferable that the cutter means in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention is a cutter wheel in which a groove having a predetermined depth is formed along the circumferential direction in the edge portion of the blade edge.

本発明の脆性材料基板分断装置におけるカッター手段を前記脆性材料基板の表面に圧接させる押圧手段をさらに備えていてもよい。   The brittle material substrate cutting apparatus according to the present invention may further include pressing means for pressing the cutter means against the surface of the brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断装置における加熱手段は、前記脆性材料基板の表面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、該脆性材料基板の表面に熱風を噴射する熱風噴射手段と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線を照射する遠赤外線照射手段とのうちのいずれかである。   The heating means in the brittle material substrate cutting apparatus of the present invention includes laser irradiation means for irradiating the surface of the brittle material substrate with laser light, hot air jetting means for jetting hot air onto the surface of the brittle material substrate, and the brittle material substrate. Or far-infrared irradiation means for irradiating the surface with far-infrared rays.

本発明の脆性材料基板分断方法は、カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成し、前記カッター手段の転動方向後方に前記カッター手段から所定距離だけ離れた位置の前記脆性材料基板を加熱手段で加熱処理することによりスクライブする条件と、前記カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線からの垂直クラックの深さを制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   In the brittle material substrate cutting method of the present invention, the cutter means is press-rolled to the surface of the brittle material substrate to form a scribe line, and the cutter means is positioned at a position separated from the cutter means by a predetermined distance behind the cutter means. The vertical direction from the scribe line depends on the conditions for scribing by heating the brittle material substrate with heating means and the conditions for scribing by forming the scribe lines by pressing the cutter means on the surface of the brittle material substrate. It controls the depth of the cracks, thereby achieving the above object.

本発明の脆性材料基板分断方法における脆性材料基板の加熱処理は、前記スクライブ線から前記垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行うことができる。   The heat treatment of the brittle material substrate in the brittle material substrate cutting method of the present invention can be performed within a time range from when the vertical crack is generated from the scribe line until its extension is completed.

本発明の脆性材料基板分断方法において、前記カッター手段と前記加熱手段との間、または加熱手段の下流側に、冷却手段により、前記スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射させる場合を、前記垂直クラックの深さ制御の条件に加えることができる。   In the brittle material substrate cutting method according to the present invention, the cooling fluid is jetted to the cooling region including the scribe line by the cooling means between the cutter means and the heating means or downstream of the heating means. This can be added to the conditions for controlling the depth of vertical cracks.

本発明の脆性材料基板分断方法において、前記加熱手段および前記冷却手段のうちの少なくとも一方を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる。   In the brittle material substrate cutting method of the present invention, at least one of the heating unit and the cooling unit is moved in one scan in synchronization with or following the relative movement of the cutter unit with respect to the brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断方法において、前記加熱手段および前記冷却手段のうちの少なくとも一方を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動とは別に順次移動可能とする。   In the brittle material substrate cutting method of the present invention, at least one of the heating unit and the cooling unit can be sequentially moved separately from the relative movement of the cutter unit with respect to the brittle material substrate.

本発明の脆性材料基板分断方法における時間範囲は、０を超え２秒以下であることが好ましい。   The time range in the brittle material substrate cutting method of the present invention is preferably more than 0 and 2 seconds or less.

本発明の脆性材料基板分断方法における脆性材料基板の加熱処理は、前記脆性材料基板の表面にレーザ照射手段によりレーザ光を照射する処理と、該脆性材料基板の表面に熱風噴射手段により熱風を噴射する処理と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線照射手段により遠赤外線を照射する処理とのうちのいずれかの処理である。   In the brittle material substrate cutting method of the present invention, the heat treatment of the brittle material substrate is performed by irradiating the surface of the brittle material substrate with a laser beam by means of laser irradiation means and injecting hot air on the surface of the brittle material substrate by hot air injection means. And a process of irradiating the surface of the brittle material substrate with far infrared rays by a far infrared irradiation means.

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。   With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.

本発明にあっては、カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成し、このカッター手段の転動方向後方にカッター手段から所定距離だけ離れた位置の脆性材料基板を加熱手段で加熱することによりスクライブする条件と、カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線からの垂直クラックの深さを制御する。この場合の脆性材料基板の加熱は、スクライブ線から垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行えばよい。さらに、カッター手段と加熱手段との間、または加熱手段の下流側に、冷却手段により、スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射する場合を、垂直クラックの深さ制御の条件に加えることが可能である。これによって、カッターホイールの種類を変更することなく、所望の深さの異なる垂直クラックを安定的に形成することが可能となる。   In the present invention, the cutter means is press-rolled to the surface of the brittle material substrate to form a scribe line, and the brittle material substrate at a position away from the cutter means by a predetermined distance behind the cutter means in the rolling direction. The depth of the vertical crack from the scribe line is controlled by the condition for scribing by heating with the heating means and the condition for scribing by forming the scribe line by pressing the cutter means to the surface of the brittle material substrate. . The heating of the brittle material substrate in this case may be performed within a time range from when a vertical crack is generated from the scribe line until the extension is completed. Furthermore, the case where the cooling fluid is sprayed to the cooling region including the scribe line by the cooling means between the cutter means and the heating means or downstream of the heating means may be added to the condition for controlling the depth of the vertical crack. Is possible. This makes it possible to stably form vertical cracks having different depths without changing the type of cutter wheel.

本発明によれば、カッターホイールを用いて脆性材料基板に形成したスクライブ線を例えばレーザ照射などによって加熱、または例えばレーザ照射などによって加熱および冷却することにより、カッターホイールを取り替えてカッターホイールの形状などを変更することなく、スクライブ線から深さ方向に伸びる垂直クラックを、カッターホイールのみで形成した場合の垂直クラックよりも浅くまたは深く変更して安定的に形成することができる。これによって、加工の工数を少なくすることができて、分断脆性材料基板の厚さや種類に応じて垂直クラックの深さを設定できて、搬送時に自重による基板の脱落を防止して安定して分断脆性材料基板を搬送することができる。   According to the present invention, a scribe line formed on a brittle material substrate using a cutter wheel is heated by, for example, laser irradiation, or heated and cooled by, for example, laser irradiation, so that the cutter wheel is replaced and the shape of the cutter wheel, etc. Without changing the vertical crack, the vertical crack extending in the depth direction from the scribe line can be stably formed by changing it shallower or deeper than the vertical crack formed by only the cutter wheel. As a result, the number of processing steps can be reduced, and the depth of vertical cracks can be set according to the thickness and type of the fragmented brittle material substrate. A brittle material substrate can be transported.

これによって、スクライブ箇所からの基板の自重による脱落により生じる搬送ロボットを含む搬送システムの稼働効率を良好に維持することができる。   As a result, it is possible to satisfactorily maintain the operating efficiency of the transfer system including the transfer robot generated by dropping the substrate from the scribe location due to its own weight.

以下に、本発明の脆性材料基板分断装置、これを用いた脆性材料基板分断方法およびこれを用いた分断脆性材料基板の製造方法の実施形態１〜３を、ガラス基板分断装置、これを用いたガラス基板分断方法および分断ガラス基板の製造方法に適用した場合について、図面および表、その実験結果を参照して詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るガラス基板分断装置５０の要部構成例を示す正面模式図である。 Embodiments 1 to 3 of the brittle material substrate cutting device of the present invention, the brittle material substrate cutting method using the same, and the method of manufacturing the divided brittle material substrate using the same are described below, using the glass substrate cutting device and the same. The case where it applies to the glass substrate cutting method and the manufacturing method of a cut glass substrate is demonstrated in detail with reference to drawing, a table | surface, and the experimental result.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic front view illustrating a configuration example of a main part of a glass substrate cutting apparatus 50 according to Embodiment 1 of the present invention.

本実施形態１のガラス基板分断装置５０には、台座１が図１の紙面に垂直な方向（Ｙ方向；前後方向）に配設されたボールネジ２を、図示しないモータにより軸回転駆動させることにより、２列のレール４，５に案内されて図１の紙面に垂直な方向（Ｙ方向；前後方向）に移動可能に設けられている。この台座１の上側には、Ｙ方向に直交する左右方向（Ｘ方向）にガイド６と、モータ７により軸回転駆動するボールネジ８とが設けられている。このボールネジ８は第２の台座９下に設けたボールナット１０に螺合しており、モータ７が回転すると、台座９はガイド６に案内されてＸ方向（左右方向）に移動可能となっている。さらに、この台座９上には、θ回転機構１１を介してテーブル１２が備えられており、このテーブル１２上では、ガラス基板１３が吸引されて所定位置に固定可能となっている。つまり、テーブル１２は、テーブル１２上に固定されたガラス基板１３をθ回転ならびにＸ方向およびＹ方向に移動可能に設けられている。   In the glass substrate cutting apparatus 50 of the first embodiment, the ball screw 2 in which the pedestal 1 is arranged in a direction (Y direction; front-rear direction) perpendicular to the paper surface of FIG. 1 is driven to rotate by a motor (not shown). It is guided by two rows of rails 4 and 5 so as to be movable in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. On the upper side of the pedestal 1, there are provided a guide 6 in the left-right direction (X direction) orthogonal to the Y direction, and a ball screw 8 that is driven to rotate by a motor 7. This ball screw 8 is screwed into a ball nut 10 provided under the second pedestal 9, and when the motor 7 rotates, the pedestal 9 is guided by the guide 6 and can move in the X direction (left and right direction). Yes. Further, a table 12 is provided on the pedestal 9 via a θ rotation mechanism 11, and the glass substrate 13 can be sucked and fixed at a predetermined position on the table 12. That is, the table 12 is provided so that the glass substrate 13 fixed on the table 12 can be moved in the θ rotation and in the X direction and the Y direction.

このテーブル１２の上方には、レーザ発振部１４で発振したレーザビーム（ここではＣＯ_２レーザビーム）が鏡筒部１５から支持ユニット１６内に導かれるようになっている。この支持ユニット１６内には、レーザビームをガラス基板１３上のスクライブ線に一つの楕円状のレーザスポットを形成する、レーザ照射部１８が設けられている。 Above the table 12, a laser beam (here, a CO ₂ laser beam) oscillated by the laser oscillating unit 14 is guided from the lens barrel unit 15 into the support unit 16. In the support unit 16, there is provided a laser irradiation unit 18 that forms a single elliptical laser spot on a scribe line on the glass substrate 13 with a laser beam.

このレーザスポットの形状は、円でもよいが、楕円とすることが好ましい。レーザ発信部１４の出力は、レーザスポットのガラス基板１３の表面温度がガラス基板１３の軟化点よりも高くならないように設定される。   The shape of the laser spot may be a circle, but is preferably an ellipse. The output of the laser transmitter 14 is set so that the surface temperature of the glass substrate 13 at the laser spot does not become higher than the softening point of the glass substrate 13.

このレーザスポット照射部１８のＸ方向の側方には、スクライブ用ガラスカッタであるカッターホイール１９およびこれを保持するチップホルダ２０が昇降可能に設けられている。   On the side of the laser spot irradiation unit 18 in the X direction, a cutter wheel 19 that is a scribing glass cutter and a chip holder 20 that holds the cutter wheel 19 are provided so as to be movable up and down.

カッターホイール１９には、図２および図３のように軸回転可能な円盤状の外周部に刃先が設けられている。このカッターホイール１９は、深い垂直クラックを形成させる効果を有しており、超硬合金や焼結ダイヤモンドなどの材質で製作され、その外周部である刃先部分には、その円周に沿って所定間隔Ｐ毎に溝１９ａおよび突起１９Ａが交互に多数形成されている。カッターホイール１９は、図示しない付勢手段によってガラス基板１３側に押圧される。カッターホイール１９がガラス基板１３側に押圧された状態でガラス基板１３の表面に沿って回転しながら移動することにより、ガラス基板１３にスクライブ線１３１が形成される。   The cutter wheel 19 is provided with a cutting edge on a disk-shaped outer peripheral portion capable of rotating the shaft as shown in FIGS. The cutter wheel 19 has an effect of forming deep vertical cracks, and is made of a material such as cemented carbide or sintered diamond, and a cutting edge portion which is an outer peripheral portion thereof is predetermined along the circumference thereof. A large number of grooves 19a and protrusions 19A are alternately formed at intervals P. The cutter wheel 19 is pressed toward the glass substrate 13 by an urging means (not shown). A scribe line 131 is formed on the glass substrate 13 by moving while rotating along the surface of the glass substrate 13 while the cutter wheel 19 is pressed toward the glass substrate 13.

レーザ照射部１８とカッターホイール１９との間に、冷却流体を吐出する吐出ノズル２１が設けられている。この吐出ノズル２１からは、バルブの開閉を制御することにより、液体タンク２２に貯留した水などの液体をエアーと混合してスクライブ線１３１上に吐出可能としている。これらの吐出ノズル２１および液体タンク２２により、スクライブ線１３１に対して空気と混合した水を吐出する吐出部を構成している。
なお、冷却流体として水と空気の混合物に代えて、水などの液体のみを吐出することとしてもよく、ヘリウム、窒素または二酸化炭素の液体または気体を噴射することとしても良い。また、これらの吐出ノズル２１および液体タンク２２に加えてまたはこれらに代えて、レーザ照射部１８に対してカッターホイール１９とは反対側に吐出ノズル２３および液体タンク２４を設けることとしてもよい。 A discharge nozzle 21 that discharges a cooling fluid is provided between the laser irradiation unit 18 and the cutter wheel 19. From the discharge nozzle 21, by controlling the opening and closing of the valve, a liquid such as water stored in the liquid tank 22 can be mixed with air and discharged onto the scribe line 131. The discharge nozzle 21 and the liquid tank 22 constitute a discharge unit that discharges water mixed with air to the scribe line 131.
Note that instead of a mixture of water and air as the cooling fluid, only a liquid such as water may be discharged, or a liquid or gas of helium, nitrogen, or carbon dioxide may be ejected. Further, in addition to or instead of the discharge nozzle 21 and the liquid tank 22, the discharge nozzle 23 and the liquid tank 24 may be provided on the side opposite to the cutter wheel 19 with respect to the laser irradiation unit 18.

なお、ガラス基板１３のアライメントマークを撮影するＣＣＤカメラ２５，２６が所定位置に設けられており、これらのＣＣＤカメラ２５，２６で撮影されたアライメントマークは、画像認識装置によりその位置が認識され、テーブル１２上にセットしたガラス基板１３の位置ずれを認識することができる。これらのＣＣＤカメラ２５，２６による撮影像はモニタ２７，２８に表示される。   Note that CCD cameras 25 and 26 for photographing the alignment marks on the glass substrate 13 are provided at predetermined positions, and the positions of the alignment marks photographed by these CCD cameras 25 and 26 are recognized by the image recognition device. The positional deviation of the glass substrate 13 set on the table 12 can be recognized. Images taken by these CCD cameras 25 and 26 are displayed on monitors 27 and 28.

ここで、以上のように構成されたガラス基板分断装置５０がガラス基板１３の表面にスクライブ線を形成する動作を説明する。   Here, the operation in which the glass substrate cutting apparatus 50 configured as described above forms a scribe line on the surface of the glass substrate 13 will be described.

まず、ガラス基板１３の表面の所望のスクライブ開始位置にカッターホイール１９を図示しない付勢手段（押圧手段）で押圧する。このカッターホイール１９を所定の押圧力で押圧した状態のままガラス基板１３をテーブル１２と共にＸ方向に移動させる。ガラス基板１３の表面におけるカッターホイール１９の移動軌跡にスクライブ線１３１が形成される。   First, the cutter wheel 19 is pressed to a desired scribe start position on the surface of the glass substrate 13 by an urging means (pressing means) not shown. The glass substrate 13 is moved together with the table 12 in the X direction while the cutter wheel 19 is pressed with a predetermined pressing force. A scribe line 131 is formed on the movement locus of the cutter wheel 19 on the surface of the glass substrate 13.

このカッターホイール１９によるスクライブ動作と同時にまたはこのスクライブ動作の後に、形成されたスクライブ線１３１にレーザを照射しまたはレーザ照射および水を吐出することにより、形成したスクライブ線１３１から伸びた垂直クラック１３２の深さを制御することができる。
（実施例１）
カッターホイール１９によるスクライブ動作と同時に、カッターホイール１９によってスクライブ線１３１が形成された直後、即ち、垂直クラック１３２が進行する前のスクライブ線１３１にレーザ照射部１８からレーザを照射することによりレーザスポットを形成する。この結果、形成された垂直クラック１３２の深さは、レーザを照射しない場合と比較して浅くなる。
（実施例２）
カッターホイール１９によるスクライブ動作と同時にまたはスクライブ動作の後に、形成されたスクライブ線１３１に水を吐出し、レーザ照射部１８からレーザを照射することにより形成された直後のスクライブ線１３１にレーザスポットを形成する。この結果、形成された垂直クラック１３２の深さは、水を吐出およびレーザを照射しない場合と比較して深くなる。水の吐出は、レーザを照射する前のスクライブ線１３１に吐出してもよく、レーザを照射した後のスクライブ線１３１に吐出してもよい。
上述した実施例１および実施例２の効果を確認した実験について詳細に説明する。 Simultaneously with the scribing operation by the cutter wheel 19 or after the scribing operation, the formed scribing line 131 is irradiated with a laser or the laser irradiation and water are discharged, whereby the vertical crack 132 extending from the formed scribing line 131 is generated. Depth can be controlled.
Example 1
Simultaneously with the scribing operation by the cutter wheel 19, a laser spot is irradiated by irradiating the laser beam from the laser irradiation unit 18 to the scribe line 131 immediately after the scribe line 131 is formed by the cutter wheel 19, that is, before the vertical crack 132 proceeds. Form. As a result, the depth of the formed vertical crack 132 becomes shallower than in the case where the laser is not irradiated.
(Example 2)
Simultaneously with the scribing operation by the cutter wheel 19 or after the scribing operation, water is discharged to the formed scribing line 131 and a laser spot is formed on the scribing line 131 immediately after the laser irradiation unit 18 irradiates the laser. To do. As a result, the depth of the formed vertical crack 132 becomes deeper than in the case where water is not discharged and no laser is irradiated. The water may be discharged to the scribe line 131 before the laser irradiation, or may be discharged to the scribe line 131 after the laser irradiation.
An experiment for confirming the effects of the first and second embodiments will be described in detail.

カッターホイール１９でガラス基板１３にスクライブ線１３１を形成し、さまざまな処理条件でカッターホイール１９で形成したスクライブ線１３１に対する処理を行った。スクライブ線１３１に沿ってガラス基板１３を分断するために必要な分断荷重を計測した。具体的には、図４に示すように、引っ張り応力だけで、スクライブ線１３１が形成されたガラス基板１３の一方端を粘着テープＡでテーブル１２上に固定し、スクライブ線１３１に直交する方向に、ガラス基板１３の他方端側に固定した粘着テープＡを引っ張り、ガラス基板１３が分断したときの分断荷重（Ｎ）をプッシュプルゲージにて測定した。   The scribe line 131 was formed on the glass substrate 13 with the cutter wheel 19, and the scribe line 131 formed with the cutter wheel 19 was processed under various processing conditions. A dividing load necessary for dividing the glass substrate 13 along the scribe line 131 was measured. Specifically, as shown in FIG. 4, only one end of the glass substrate 13 on which the scribe line 131 is formed is fixed on the table 12 with the adhesive tape A only by tensile stress, and in a direction perpendicular to the scribe line 131. The adhesive tape A fixed to the other end side of the glass substrate 13 was pulled, and the split load (N) when the glass substrate 13 was cut was measured with a push-pull gauge.

カッターホイール１９としては、三星ダイヤモンド工業（株）製のペネット（登録商標）を用いた。
レーザ発信部としてＣＯ２レーザ発振器を用い、レーザ照射部１８から照射されるレーザの出力は、１６０Ｗとし、カッターホイール１９からレーザスポットまでの間隔は７５ｍｍとした。なお、ガラス基板１３を加熱する加熱手段として、レーザ照射手段であるレーザ発振部１４およびビームスポット照射部１８（レーザ照射部）に代えて、熱風噴射手段としての熱風噴射機構または遠赤外線照射手段としての遠赤外線照射機構を用いることができる。この場合、熱風噴射手段はガラス基板１３の表面に熱風を噴射させるものであり、遠赤外線照射手段はガラス基板１３の表面に遠赤外線を照射させるものである。
（実験１）
次の表１は、ガラス基板１３として厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板にカッターホイール１９で形成したスクライブ線１３１に対して後述する条件Ａから条件Ｆまでの６種類の条件で処理を行った実験の結果を示す表である。また、スクライブ時のテーブル１２の移動速度、即ち、ガラス基板１３に対する、カッターホイール１９、レーザスポットおよび冷却領域の走査速度は、２００ｍｍ／ｓｅｃとした。 As the cutter wheel 19, Pennet (registered trademark) manufactured by Samsung Diamond Industrial Co., Ltd. was used.
A CO2 laser oscillator was used as the laser transmitter, the output of the laser irradiated from the laser irradiation unit 18 was 160 W, and the distance from the cutter wheel 19 to the laser spot was 75 mm. As a heating means for heating the glass substrate 13, instead of the laser oscillation section 14 and the beam spot irradiation section 18 (laser irradiation section) which are laser irradiation means, a hot air injection mechanism or a far infrared irradiation means as a hot air injection means is used. Can be used. In this case, the hot air jetting means is for jetting hot air on the surface of the glass substrate 13, and the far infrared ray irradiating means is for irradiating the surface of the glass substrate 13 with far infrared rays.
(Experiment 1)
In Table 1 below, the scribe line 131 formed by the cutter wheel 19 on a non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm as the glass substrate 13 is processed under six conditions from Condition A to Condition F described later. It is a table | surface which shows the result of another experiment. The moving speed of the table 12 at the time of scribing, that is, the scanning speed of the cutter wheel 19, the laser spot, and the cooling region with respect to the glass substrate 13 was set to 200 mm / sec.

表１の「処理条件」欄にはスクライブ時に実施した処理の種類が示されている。また、「走査条件」欄には条件欄の処理を同時に実行したか順次的に実行したかが示されている。具体的には、１回のテーブル１２の移動中に処理を同時に実行した場合には「同時」と記載し、それぞれの処理の度にテーブル１２を再度移動させて順次的に処理を実行した場合には「順次」と記載している。なお、順次的に処理を実行した場合の各処理の時間間隔は５〜１０ｓｅｃであった。

In the “Processing condition” column of Table 1, the type of processing performed at the time of scribing is shown. The “scanning condition” column indicates whether the processing in the condition column is performed simultaneously or sequentially. Specifically, when processing is executed simultaneously during one movement of the table 12, “simultaneous” is described, and the table 12 is moved again for each processing, and the processing is executed sequentially Indicates “sequential”. In addition, the time interval of each process when the process was executed sequentially was 5 to 10 sec.

表１の条件Ａは、カッターホイール１９のみでスクライブした従来のスクライブ方法であり、分断加重は６０．４Ｎであった。また、分断した断面を観察したところ０．５ｍｍ程度の深さまで垂直クラック１３２が伸展していた。   Condition A in Table 1 is a conventional scribing method in which scribing was performed only with the cutter wheel 19, and the split weight was 60.4N. Moreover, when the cut | disconnected cross section was observed, the vertical crack 132 was extended to the depth of about 0.5 mm.

条件Ｂは、上記実施例１の場合であり、カッターホイール１９でのスクライブと同時、即ち、垂直クラック１３２が進展する前にレーザを照射した場合である。この条件Ｂでは、分断荷重は８９．３Ｎ以上であり、カッターホイール１９のみでスクライブした場合よりも分断に必要な荷重が高くなった。なお、分断した断面を観察したところ０．２ｍｍ程度しか垂直クラック１３２が伸展していないことを確認した。カッターホイール１９でスクライブ線１３１が形成された後に、垂直クラック１３２が深く伸展する前、即ち、スクライブ直後に垂直クラック１３２が伸展するが、その前に（０を超え２秒までの時間範囲）、レーザによって加熱されたため、スクライブ線１３１の内部に圧縮応力がかかって垂直クラック１３２の伸展が妨げられたものと思われる。このような浅い垂直クラック１３２は、ブレイク工程で、分断面が斜めになるというリスクがあるが、搬送はある程度、脱落によるトラブルなくなく実行できる。   Condition B is the case of Example 1 described above, and is the case where the laser is irradiated at the same time as scribing with the cutter wheel 19, that is, before the vertical crack 132 progresses. Under this condition B, the dividing load was 89.3 N or more, and the load necessary for dividing was higher than when scribing only with the cutter wheel 19. In addition, when the cut | disconnected cross section was observed, it confirmed that the vertical crack 132 extended only about 0.2 mm. After the scribe line 131 is formed by the cutter wheel 19, before the vertical crack 132 extends deeply, that is, immediately after the scribe, the vertical crack 132 extends, but before that (time range exceeding 0 to 2 seconds), Since it was heated by the laser, it seems that compressive stress was applied to the inside of the scribe line 131 and the extension of the vertical crack 132 was hindered. Although such shallow vertical cracks 132 have a risk that the dividing cross section becomes oblique in the breaking process, the conveyance can be executed to some extent without any trouble due to dropping off.

条件Ｃおよび条件Ｄは、上記実施例２の場合であり、カッターホイール１９でのスクライブと同時にカッターホイール１９によって形成されたスクライブ線１３１にレーザ照射および水を噴射した場合である。条件Ｃではレーザ照射の前に水を噴射し、条件Ｄではレーザ照射の後に水を噴射している。これら条件ＣおよびＤでは、分断荷重はそれぞれ３．７Ｎおよび４．４Ｎであった。条件Ｃおよび条件Ｄは、カッターホイール１９によるスクライブ線１３１の形成とレーザの照射の条件は上記条件Ｂと同一である。しかし、レーザ照射の前または後にスクライブ線１３１に水を噴射することにより、条件Ｂとは逆にカッターホイール１９で形成したスクライブ線１３１に何も処理を行わない条件Ａよりも垂直クラック１３２が深く浸透した。このような深い垂直クラック１３２は、ブレイク工程で、上記条件Ｂのように分断面が斜めになるというリスクはないが、搬送は慎重に行う必要がある場合がある。即ち、垂直クラック１３２の深さは深いほど分断面の品質はよいが搬送はしにくい。   Condition C and condition D are in the case of Example 2 described above, and are a case where laser irradiation and water are jetted onto the scribe line 131 formed by the cutter wheel 19 simultaneously with the scribe by the cutter wheel 19. In condition C, water is injected before laser irradiation, and in condition D, water is injected after laser irradiation. Under these conditions C and D, the breaking loads were 3.7N and 4.4N, respectively. Condition C and condition D are the same as condition B described above for forming the scribe line 131 by the cutter wheel 19 and irradiating the laser. However, by spraying water onto the scribe line 131 before or after the laser irradiation, the vertical crack 132 is deeper than the condition A in which no processing is performed on the scribe line 131 formed by the cutter wheel 19 contrary to the condition B. It penetrated. Such a deep vertical crack 132 does not have a risk that the dividing surface becomes oblique as in the condition B in the breaking process, but may need to be transported carefully. That is, as the depth of the vertical crack 132 is increased, the quality of the sectional surface is improved, but it is difficult to carry.

条件Ｅは、上記条件Ｂの比較例であり、カッターホイール１９でスクライブ線１３１を形成した後、再度、テーブル１２を移動させてレーザを照射した場合である。この条件Ｅでは、分断荷重は、２６．０Ｎであった。これは、カッターホイール１９により形成された垂直クラック１３２が十分に伸展した後に、スクライブ線付近がレーザ照射により加熱されたため熱歪みにより垂直クラック１３２がさらに伸展したものと思われる。   Condition E is a comparative example of Condition B, in which the scribe line 131 is formed by the cutter wheel 19 and then the table 12 is moved again to irradiate the laser. Under this condition E, the breaking load was 26.0N. This is presumably because the vertical crack 132 formed by the cutter wheel 19 was sufficiently extended and then the vicinity of the scribe line was heated by laser irradiation, so that the vertical crack 132 was further extended due to thermal distortion.

条件Ｆは、上記条件Ｃの比較例でありカッターホイール１９によってスクライブ線１３１を形成した後に、スクライブ線１３１への水の噴射およびレーザ照射を順次的に行った場合である。この条件Ｆの上記条件Ｃに対する差異は、カッターホイール１９によるスクライブ線１３１の形成から水噴射、レーザ照射まで、水噴射からレーザ照射までの時間間隔を長く変更したことである。この条件Ｆでは、分断荷重は１．８Ｎで、分断荷重が他の条件に比べて最も小さく垂直クラック１３２が最も深いものと考えられる。   Condition F is a comparative example of the above condition C, and is a case where water is sprayed onto the scribe line 131 and laser irradiation is sequentially performed after the scribe line 131 is formed by the cutter wheel 19. The difference between the condition F and the condition C is that the time interval from the water injection to the laser irradiation is changed long from the formation of the scribe line 131 by the cutter wheel 19 to the water injection and the laser irradiation. Under this condition F, the dividing load is 1.8 N, and it is considered that the dividing load is the smallest and the vertical crack 132 is the deepest compared to the other conditions.

なお、上記条件Ａ、条件Ｂ、および条件Ｃまたは条件Ｄを組み合わせることにより、１つのカッターホイールを用いて、ガラス基板１３の厚さや種類に応じて所望の異なる深さの垂直クラック１３２を安定的に形成することができる。また、１本のスクライブ線１３１に対して所定の部分のみにレーザ照射とレーザ照射および水噴射と選択的に行うことにより、垂直クラック１３２の深さが部分的に３段階で調節された１本のスクライブ線１３１をも形成できる。要するに、分断前の脆性材料基板としてのガラス基板１３に対して、割れが生じ始めるガラス基板１３の外縁側周辺の基板端部分は垂直クラック１３２の深さを浅く形成し、それ以外は垂直クラック１３２の深さを深く形成して搬送し、搬送後にガラス基板１３をスクライブ線１３１で分断する。または、分断前の大きなガラス基板１３に対して、割れが生じ始める外周部分は垂直クラック１３２の深さを浅くし、搬送時に支持されるガラス基板１３の中央部分（搬送時に支持される）は中程度の垂直クラック１３２の深さとし、それ以外は垂直クラック１３２の深さを深くすれば、搬送がしやすく、容易に分断することができる。または、あるスクライブ線１３１の方向だけ深い垂直クラック１３２とし、その方向以外の方向は浅い垂直クラック１３２として、ガラス基板１３を部分的に予め分断した後にそれを搬送し、搬送後にガラス基板１３をスクライブ線１３１で分断する。または、搬送方法によっては、ある方向だけ深い垂直クラック１３２とし、その方向とは直交する方向は浅い垂直クラック１３２として、部分的に予め分断して搬送することも考えられる。   In addition, by combining the above conditions A, B, and C or D, the vertical crack 132 having a desired different depth can be stably used according to the thickness and type of the glass substrate 13 using one cutter wheel. Can be formed. In addition, by selectively performing laser irradiation, laser irradiation, and water jetting on only a predetermined portion of one scribe line 131, the depth of the vertical crack 132 is partially adjusted in three stages. The scribe line 131 can also be formed. In short, with respect to the glass substrate 13 as the brittle material substrate before dividing, the substrate edge portion around the outer edge side of the glass substrate 13 where cracks start to occur is formed with a shallow depth of the vertical crack 132, and the vertical crack 132 is otherwise formed. The glass substrate 13 is divided by a scribe line 131 after the conveyance. Or, with respect to the large glass substrate 13 before dividing, the depth of the vertical crack 132 is made shallower in the outer peripheral portion where cracks start to occur, and the central portion (supported during transportation) of the glass substrate 13 supported during transportation is medium. If the depth of the vertical crack 132 is set to a certain depth and the depth of the vertical crack 132 is increased to the other depth, it is easy to carry and can be easily divided. Alternatively, a deep vertical crack 132 is formed only in the direction of a certain scribe line 131, and a direction other than that direction is formed as a shallow vertical crack 132, and the glass substrate 13 is partially cut in advance and then transported. Divide by line 131. Alternatively, depending on the transport method, it may be considered that the vertical crack 132 is deep only in a certain direction and the direction perpendicular to the direction is a shallow vertical crack 132 and is partially divided and transported in advance.

要するに、垂直クラック１３２の深さは、上記表１の条件Ｆ、条件ＣまたはＤ、条件Ｅ、条件Ａ、条件Ｂの順になる。
（実験２）
本発明は、液晶表示パネルなど２枚のガラス基板を貼り合せた貼り合わせ基板のスクライブにも適用することができる。 In short, the depth of the vertical crack 132 is in the order of condition F, condition C or D, condition E, condition A, and condition B in Table 1 above.
(Experiment 2)
The present invention can also be applied to scribing a bonded substrate in which two glass substrates such as a liquid crystal display panel are bonded.

次の表２は厚さ０．７ｍｍの２枚の無アルカリガラス基板を貼り合せた貼り合わせ基板に対して上記実験１の場合と同様に各条件を変更してスクライブ線１３１を形成し、ブレイクに必要な分断荷重を測定した結果を示す表である。   The following Table 2 shows that a scribe line 131 is formed by changing each condition to a bonded substrate obtained by bonding two non-alkali glass substrates having a thickness of 0.7 mm as in the case of Experiment 1 above. It is a table | surface which shows the result of having measured the parting load required for.

なお、貼り合わせ基板を構成する一方のガラス板１３を予めカッターでスクライブしてスクライブ線１３１を形成しておき、この一方のガラス板１３に予め形成したスクライブ線１３１に沿って、他方の基板の表面に実験１の場合と同様の各条件（条件Ｄを除く）でスクライブ線１３１を形成した。   In addition, one glass plate 13 constituting the bonded substrate is previously scribed with a cutter to form a scribe line 131, and along the scribe line 131 previously formed on the one glass plate 13, A scribe line 131 was formed on the surface under the same conditions as in Experiment 1 (except for Condition D).

実験２では、スクライブ時のテーブル１２の移動速度、即ち、貼り合わせ基板に対する、カッターホイール、レーザスポットおよび冷却領域の走査速度は、４００ｍｍ／ｓｅｃとした。

In Experiment 2, the moving speed of the table 12 during scribing, that is, the scanning speed of the cutter wheel, the laser spot, and the cooling region with respect to the bonded substrate was 400 mm / sec.

また、実験２では、全体的に分断荷重が低いものの、各条件での分断荷重の大小の関係は、上記実験１の場合と同様の結果であった。なお、この分断荷重が小さいほど、基板搬送時に、スクライブ部分から自重により基板が脱落しやすい。よって、この分断荷重は脱落する可能性がある基板の自重よりも小さくする必要がある。   Moreover, in Experiment 2, although the dividing load was low as a whole, the magnitude relationship of the dividing load under each condition was the same result as in Experiment 1 above. In addition, the smaller the cutting load, the easier the substrate falls from the scribe portion due to its own weight when the substrate is transported. Therefore, it is necessary to make this dividing load smaller than the weight of the substrate that may drop off.

以上により、上記実施形態１によれば、カッターホイール１９をガラス基板１３の表面に圧接転動させてスクライブ線１３１を形成し、このカッターホイール１９の転動方向後方にカッターホイール１９から所定距離だけ離れた位置のガラス基板１３の表面にレーザを照射することによりスクライブする条件と、カッターホイール１９をガラス基板１３の表面に圧接転動させてスクライブ線１３１を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線１３１からの垂直クラック１３２の深さを制御する。この場合のレーザの照射は、スクライブ線１３１から垂直クラック１３２が発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行えばよい。さらに、カッターホイール１９とレーザ照射部１８（レーザ照射手段）との間、またはレーザ照射部１８の下流側に、吐出ノズル２１（冷却手段）により、スクライブ線１３１を含む冷却領域に冷却流体を噴射する場合を、垂直クラック１３２の深さ制御の条件に加えることが可能である。これによって、カッターホイール１９の種類を変更することなく、所望の深さの異なる垂直クラック１３２を安定的に形成することができる。   As described above, according to the first embodiment, the cutter wheel 19 is press-rolled to the surface of the glass substrate 13 to form the scribe line 131, and the cutter wheel 19 is rearward in the rolling direction by a predetermined distance from the cutter wheel 19. The scribing is performed under the condition of scribing by irradiating the surface of the glass substrate 13 at a distant position with the laser and the condition of scribing by forming the scribe line 131 by pressing and rolling the cutter wheel 19 to the surface of the glass substrate 13. Controls the depth of the vertical crack 132 from the line 131. The laser irradiation in this case may be performed within a time range from when the vertical crack 132 is generated from the scribe line 131 until the extension is completed. Further, the cooling fluid is sprayed to the cooling region including the scribe line 131 by the discharge nozzle 21 (cooling unit) between the cutter wheel 19 and the laser irradiation unit 18 (laser irradiation unit) or downstream of the laser irradiation unit 18. This can be added to the condition for controlling the depth of the vertical crack 132. Thereby, the vertical cracks 132 having different desired depths can be stably formed without changing the type of the cutter wheel 19.

なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   In addition, as mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range from the description of specific preferred embodiments of the present invention based on the description of the present invention and common general technical knowledge. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、カッターホイールによるガラス基板などの脆性材料基板の表面へのスクライブ後に、そのスクライブ線にレーザ光を照射して所望の深さの垂直クラックを形成するための脆性材料基板分断装置および、これを用いたガラス基板などの脆性材料基板の分断方法の分野において、カッターホイールを用いて脆性材料基板に形成したスクライブ線をレーザ照射によって加熱、またはレーザ照射によって加熱および冷却することにより、カッターホイールを取り替えてカッターホイールの形状などを変更することなく、スクライブ線から深さ方向に伸びる垂直クラックを、カッターホイールのみで形成した場合の垂直クラックよりも浅くまたは深く変更して安定的に形成することができる。これによって、加工の工数を少なくすることができて、分断脆性材料基板の厚さや種類に応じて垂直クラックの深さを設定できて、搬送時に自重による基板の落下を防止して安定して分断脆性材料基板を搬送することができる。これによって、スクライブ箇所からの基板の自重による脱落により生じる搬送ロボットを含む搬送システムの稼働効率を良好に維持することができる。   The present invention is a brittle material substrate cutting device for forming a vertical crack of a desired depth by irradiating a laser beam to a scribe line after scribing to the surface of a brittle material substrate such as a glass substrate by a cutter wheel, and In the field of a method for dividing a brittle material substrate such as a glass substrate using the same, a scribe line formed on the brittle material substrate using a cutter wheel is heated by laser irradiation, or heated and cooled by laser irradiation, thereby cutting the cutter wheel. Without changing the shape of the cutter wheel by replacing the vertical crack, the vertical crack extending in the depth direction from the scribe line can be changed to be shallower or deeper than the vertical crack formed by the cutter wheel alone and stably formed. Can do. As a result, the number of processing steps can be reduced, and the depth of vertical cracks can be set according to the thickness and type of the fragmented brittle material substrate. A brittle material substrate can be transported. As a result, it is possible to satisfactorily maintain the operating efficiency of the transfer system including the transfer robot generated by dropping the substrate from the scribe location due to its own weight.

本発明の実施形態１に係るガラス基板分断装置の要部構成例を示す正面模式図である。It is a front schematic diagram which shows the principal part structural example of the glass substrate cutting device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１のカッタチップがガラス基板をスクライブする状態を示す正面模式図である。It is a front schematic diagram which shows the state which the cutter chip | tip of FIG. 1 scribes a glass substrate. 図２のカッタチップを模式的に示す側面図および正面図である。It is the side view and front view which show typically the cutter chip | tip of FIG. 上記実施形態１の構成を含む各種実験条件による実験原理について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the experimental principle by various experimental conditions including the structure of the said Embodiment 1. FIG. 特許文献１に開示されている従来のガラス基板分断装置による分断法を模式的に示した平面図である。It is the top view which showed typically the cutting method by the conventional glass substrate cutting apparatus currently disclosed by patent document 1. FIG. 特許文献２に開示されている従来のガラス基板分断装置による分断法の液体吐出工程を模式的に示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed typically the liquid discharge process of the cutting method by the conventional glass substrate cutting apparatus currently disclosed by patent document 2. FIG. 特許文献２に開示されている従来のガラス基板分断装置による分断法のレーザ照射工程を模式的に示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed typically the laser irradiation process of the cutting method by the conventional glass substrate cutting apparatus currently disclosed by patent document 2. FIG. 特許文献３に開示されたカッターホイールを模式的に示した側面図および正面図である。It is the side view and front view which showed the cutter wheel disclosed by patent document 3 typically. （ａ）〜（ｃ）は、脆性材料基板の表裏を反転させる従来の反転工程の一例を示した模式図である。(A)-(c) is the schematic diagram which showed an example of the conventional inversion process which inverts the front and back of a brittle material board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

１、９ 台座
２、８ ボールネジ
４、５ レール
６ ガイド
７ モータ
１０ ボールナット
１１ θ回転機構
１２ テーブル
１３ ガラス基板
１３１ スクライブ線
１３２ 垂直クラック
１４ レーザ発振部
１５ 鏡筒部
１６ 支持ユニット
１８ ビームスポット照射部（レーザ照射手段）
１９ カッターホイール（カッター手段）
１９ａ 溝
１９Ａ 突起
２０ カッタチップホルダ
２１ 液体吐出ノズル（冷却手段）
２２ 液体タンク
２３ 冷却ノズル（冷却手段）
２４ 冷媒タンク
２５、２６ ＣＣＤカメラ
２７、２８ モニタ
５０ ガラス基板分断装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 9 Base 2, 8 Ball screw 4, 5 Rail 6 Guide 7 Motor 10 Ball nut 11 θ rotation mechanism 12 Table 13 Glass substrate 131 Scribe line 132 Vertical crack 14 Laser oscillation part 15 Lens barrel part 16 Support unit 18 Beam spot irradiation part (Laser irradiation means)
19 Cutter wheel (cutter means)
19a Groove 19A Protrusion 20 Cutter tip holder 21 Liquid discharge nozzle (cooling means)
22 Liquid tank 23 Cooling nozzle (cooling means)
24 Refrigerant tank 25, 26 CCD camera 27, 28 Monitor 50 Glass substrate cutting device

Claims (10)

刃先稜線部に円周方向に沿って所定深さの溝が形成されたカッターホイールで構成され、脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成するためのカッター手段と、
前記カッター手段を前記脆性材料基板の表面に圧接させる押圧手段と、
前記押圧手段により前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に押圧して、前記カッター手段の刃先を前記脆性材料基板の表面に沿って前記脆性材料基板に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記カッター手段の移動方向後方に、前記カッター手段から所定の間隔だけ離れた位置の前記脆性材料基板を加熱する加熱手段とを備え、
前記カッター手段のみによるスクライブの条件と、前記カッター手段および前記加熱手段によるスクライブの条件により前記垂直クラックの深さを制御する脆性材料基板分断装置。 Cutter means for forming a scribe line on the surface of the brittle material substrate, which is composed of a cutter wheel in which a groove having a predetermined depth is formed along the circumferential direction in the edge portion of the blade edge,
Pressing means for pressing the cutter means against the surface of the brittle material substrate;
Moving means for moving the blade edge of the cutter means relative to the brittle material substrate along the surface of the brittle material substrate by pressing the blade edge of the cutter means against the surface of the brittle material substrate by the pressing means. When,
Heating means for heating the brittle material substrate at a position spaced apart from the cutter means by a predetermined distance behind the cutter means in the moving direction;
A brittle material substrate cutting apparatus that controls the depth of the vertical crack according to a scribing condition only by the cutter means and a scribing condition by the cutter means and the heating means. 前記所定の間隔は、前記カッター手段の通過から前記カッター手段によって形成されたスクライブ線からの垂直クラックが前記脆性材料基板の深さ方向への伸展が完了するまでの時間における前記移動手段の移動距離未満である請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。   The predetermined distance is the moving distance of the moving means in the time from the passage of the cutter means until the vertical crack from the scribe line formed by the cutter means completes the extension in the depth direction of the brittle material substrate The brittle material substrate cutting apparatus according to claim 1, wherein the brittle material substrate cutting apparatus is less. 前記所定の間隔が、前記移動手段の０を超え２秒以下の時間に相当する移動距離である請求項１または２に記載の脆性材料基板分断装置。   3. The brittle material substrate cutting apparatus according to claim 1, wherein the predetermined interval is a moving distance corresponding to a time exceeding 2 seconds and not exceeding 0 of the moving means. 前記加熱手段を、前記カッター手段の前記脆性材料基板に対する相対移動に同期または追従して１走査で移動させる請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。   2. The brittle material substrate cutting apparatus according to claim 1, wherein the heating unit is moved in one scan in synchronization with or following the relative movement of the cutter unit with respect to the brittle material substrate. 前記加熱手段は、前記脆性材料基板の表面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、該脆性材料基板の表面に熱風を噴射する熱風噴射手段と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線を照射する遠赤外線照射手段とのうちのいずれかである請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。   The heating means irradiates laser light on the surface of the brittle material substrate, hot air jetting means for jetting hot air on the surface of the brittle material substrate, and far infrared rays on the surface of the brittle material substrate. The brittle material substrate cutting apparatus according to claim 1, wherein the brittle material substrate cutting apparatus is one of far-infrared irradiation means. カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成し、
前記カッター手段の転動方向後方に前記カッター手段から所定距離だけ離れた位置の前記脆性材料基板を加熱手段で加熱処理することによりスクライブする条件と、
前記カッター手段を脆性材料基板の表面に圧接転動させてスクライブ線を形成することによりスクライブする条件とによりスクライブ線からの垂直クラックの深さを制御する脆性材料基板分断方法。 A scribe line is formed by pressing and rolling the cutter means on the surface of the brittle material substrate,
Conditions for scribing by heating the brittle material substrate at a position away from the cutter means by a predetermined distance behind the cutter means in the rolling direction;
A brittle material substrate cutting method in which the depth of a vertical crack from a scribe line is controlled by rolling the cutter means on the surface of the brittle material substrate to form a scribe line. 前記脆性材料基板の加熱処理は、前記スクライブ線から前記垂直クラックが発生してその伸展が完了するまでの時間範囲内に行う請求項６に記載の脆性材料基板分断方法。   The brittle material substrate cutting method according to claim 6, wherein the heat treatment of the brittle material substrate is performed within a time range from when the vertical crack is generated from the scribe line until the extension is completed. 前記カッター手段と前記加熱手段との間、または該加熱手段の下流側に、冷却手段により、前記スクライブ線を含む冷却領域に冷却流体を噴射または噴出させる場合を、前記垂直クラックの深さ制御の条件に加える請求項６または７に記載の脆性材料基板分断方法。   When the cooling fluid is jetted or ejected to the cooling region including the scribe line by the cooling unit between the cutter unit and the heating unit or downstream of the heating unit, the depth control of the vertical crack is performed. The brittle material substrate cutting method according to claim 6 or 7, which is added to the conditions. 前記時間範囲は、０を超え２秒以下である請求項７に記載の脆性材料基板分断方法。   The brittle material substrate cutting method according to claim 7, wherein the time range is more than 0 and 2 seconds or less. 前記脆性材料基板の加熱処理は、前記脆性材料基板の表面にレーザ照射手段によりレーザ光を照射する処理と、該脆性材料基板の表面に熱風噴射手段により熱風を噴射する処理と、該脆性材料基板の表面に遠赤外線照射手段により遠赤外線を照射する処理とのうちのいずれかの処理である請求項１に記載の脆性材料基板分断装置。   The heat treatment of the brittle material substrate includes a process of irradiating a laser beam on the surface of the brittle material substrate with a laser beam, a process of spraying hot air on the surface of the brittle material substrate with a hot air jet means, and the brittle material substrate. The brittle material substrate cutting apparatus according to claim 1, which is any one of a process of irradiating a surface of the substrate with a far infrared ray by a far infrared ray irradiation means.

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