JPH11104869A

JPH11104869A - 炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方法及びその方法を用いた非金属材料基板部品の製造方法

Info

Publication number: JPH11104869A
Application number: JP10049391A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の割断を割断ガイド溝に沿って精度よくパ
ーティクルレスおよびドライプロセスで確実に行うこと
ができる炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方法を提
供することにある。【解決手段】基板１の表面に炭酸ガスレーザ光を照射し
て該基板を割断する際に、予め割断線のための割断ガイ
ド溝５を化学的なエッチング技術によって形成してお
き、該溝に該レーザ光を照射することによって基板１を
割断する。化学的なエッチング技術によって形成するの
で、溝５の幅及び深さを高精度に制御することができ、
結果的に割断切り代幅Ｓを狭く抑え、また溝の側面も均
一な面に抑えることができるので、割断溝に沿って忠実
に高寸法精度で割断することができると共に、割断後の
基板の側面も均一な面を保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非金属材料基板に
ＣＯ₂レーザ（炭酸ガスレーザ）光を照射することによ
り、非接触で基板を割断する方法及びその方法を用いた
非金属材料基板部品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ガラス材料基板や磁性材料基板、
半導体材料基板、さらには誘電体材料基板などの非金属
材料からなる基板に、電子回路や光回路などを実装した
デバイスの製品開発が活発に行われるようになってき
た。これらのデバイスは上記基板の中、あるいは表（又
は裏）面に数個から数千個形成されている。そのため、
最後の工程で、基板を切断してそれぞれのデバイスを分
離しなければならない。その切断・分離方法として、ダ
イヤモンドブレードダイシングを行うか、レーザ光を照
射してスクライビングを行う方法などが用いられてい
る。

【０００３】図１０は、本発明者が先に提案したＣＯ₂
レーザ光の照射によるガラスの切断装置（特願平５−６
３７７５号）を示している。この装置は、ＣＯ₂レーザ
（炭酸ガスレーザ）８０１のレーザ光Ｌの周りにアシス
トガス導入管８０２からアシストガスＧを吹き付け、こ
のレーザ光Ｌをベース８０３上のガラス基板８０４に照
射して、このガラス基板８０４を２つの基板Ａ及びＢに
切断する際に、ガラス基板をＡ側及びＢ側でそれぞれベ
ース８０３に真空吸着して固定するものである。ベース
８０３のＡ側、Ｂ側間に設けた溝８０５はレーザ光Ｌが
ガラス基板８０４を貫通するようにしたもので、溝８０
５があることにより、切断中に同じ切断条件を保つこと
ができる。

【０００４】レーザを用いて切断幅を要することなくガ
ラスを任意の形状に精度よく切断する従来方法として、
特開平３−２５８４７６号に以下のような方法が記載さ
れている。すなわち、ガラスの少なくとも片方の面に連
続した罫書き線を形成し、罫書き線上にレーザ光を照射
するレーザ切断方法であり、レーザの波長として４μｍ
以上のものを用い、罫書き線を機械的手段によって形成
する方法である。

【０００５】また特開平５−２２１６７３号には、板体
の割断加工方法として、脆性材料製の板体の外周部分に
部分的切断溝を形成し、前記部分的切断溝を始点とする
割断目標ラインに沿って割断用加熱体を移動させながら
前記部分的切断溝を始点とする板体の割断を進展させる
割断加工方法において、前記板体の前記割断目標ライン
に沿う部分を予加熱する方法及び前記板体表面に予め微
細な加工溝をダイアモンド工具あるいは噴射加工などに
よって形成しておく方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、図１０の
ＣＯ₂レーザ装置を用いて非金属材料基板を割断により
切断する方法、すなわち、非金属材料の基板の表面上に
ＣＯ₂レーザ光を所望速度で移動させ、ＣＯ₂レーザ光
の照射軌跡を上記基板の表面上にもたらすことによっ
て、その照射された部分に熱応力による亀裂を発生さ
せ、自動的に割る方法を試みた。

【０００７】しかしながら、次のような問題点が発生す
ることが分かった。

【０００８】（１）種々の組み合わせで割断実験を行っ
た結果、割断できる条件とできない条件があった。また
非金属材料基板の種類によっても割断できる条件とでき
ない条件があった。

【０００９】また、特開平３−２５８４７６号及び特開
平５−２２１６７３号の切断及び割断方法には、次のよ
うな問題点があった。

【００１０】（１）特開平３−２５８４７６号は、ガラ
スの少なくとも片方の面に連続した罫書き線を形成し、
罫書き線上にレーザ光を照射するレーザ切断方法である
が、罫書き線を機械的手段によって形成しているため、
これでは、形成時にガラスのパーテクルが発生し、ガラ
ス板上に付着してしまい、ガラス板上の光あるいは電気
回路に悪影響を及ぼす。

【００１１】（２）特開平５−２２１６７３号は、脆性
材料製の板体の外周部分に部分的切断溝を形成し、これ
を始点とする割断目標ラインに沿って割断用加熱体を移
動させながら前記部分的切断溝を始点とする板体の割断
を進展させる割断加工方法において、前記板体表面に予
め微細な加工溝をダイアモンド工具あるいは噴射加工な
どによって形成しておく方法であるが、前者の加工溝の
形成にダイアモンド工具を用いる方法では、これも上記
（１）と同様にパーティクルを発生してしまう。またダ
イアモンド工具ではよほどうまく溝を形成しても、その
溝幅は１００μｍ前後と広く、かつ、きれいな溝ではな
い。このように広い溝は割断幅を広くする結果になり、
また不均一な溝も高寸法精度の割断を困難にしてしま
う。なお、噴射加工で溝を形成する方法も開示されてい
るが、割断加工する基板表面あるいは内面にレーザ回路
や電子回路が形成されている場合には、水などを噴射し
て溝を加工することは上記回路に光及び電気的ダメージ
や損壊を伴わせてしまう。また水の付着により、上記回
路の特性が大幅に劣化したり、特性の変化を伴う。

【００１２】従って、本発明の目的は、前記した従来技
術の問題点を解決し、基板の割断を割断ガイド溝に沿っ
て精度よくパーティクルレスおよびドライプロセスで確
実に行うことができる炭酸ガスレーザ光を用いた基板の
割断方法及びその方法を用いた非金属材料基板部品の製
造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方法
は、次のように構成したものである。

【００１４】（１）請求項１に記載の発明は、基板表面
に炭酸ガスレーザ光を照射して該基板を割断する際に、
予め割断線のための割断ガイド溝を化学的なエッチング
技術によって形成しておき、該溝に該レーザ光を照射す
ることによって基板を割断する方法である。

【００１５】割断ガイド溝を化学的なエッチング技術に
よって形成するので、ダイアモンド工具などの機械的手
段による場合のように、割断ガイド溝の形成時にパーテ
クルが発生しない。従って、パーテクルが基板上に付着
して、基板上の光あるいは電気回路に悪影響を及ぼす心
配ががない。

【００１６】また、割断ガイド溝を化学的なエッチング
技術によって形成するので、割断ガイド溝の幅及び深さ
を高精度に制御することができ、これが結果的に割断切
り代幅を狭くすることにつながる。また、その割断の切
り代幅は、割断ガイド溝の幅以内に抑え、かつ、その割
断溝の側面も均一な面に抑えることができるので、割断
溝に沿って忠実に高寸法精度で割断することができると
共に、割断後の基板の側面も均一な面を保持することが
できる。

【００１７】（２）請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の基板の割断方法において、基板表面の割断ガイ
ド溝の幅は数μｍから８０μｍの範囲から選ばれること
を特徴とする基板の割断方法である。

【００１８】上記したように、本発明では割断ガイド溝
を化学的なエッチング技術によって形成するので、割断
ガイド溝の幅及び深さを高精度に制御することができ、
これが結果的に割断切り代幅を狭くすることにつなが
る。

【００１９】このうち割断ガイド溝の幅は割断切り代幅
を決める重要なパラメータであるので、従来のダイアモ
ンド工具により形成される溝幅である１００μｍ前後よ
りも小さい範囲とするのが好ましい。幅ｗが８０μｍ以
上でも割断はできるが、切り代幅はできる限り狭い方が
良いので、割断ガイド溝の幅は数μｍから８０μｍの範
囲とするのがよい。

【００２０】（３）請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２記載の基板の割断方法において、割断ガイド溝の
深さは数μｍから１００μｍの範囲から選ばれることを
特徴とする基板の割断方法である。

【００２１】割断ガイド溝の深さは割断の容易性を決め
るパラメータ、例えば、割断の速度を決めるパラメータ
の一つである。この割断ガイド溝の深さも１００μｍ以
上の方が割断速度を速くする上で好ましいが、化学的な
エッチング技術によるため、溝の深さが大きい場合には
形成が難しくなる。従って、割断ガイド溝の深さの値は
化学的なエッチング技術により形成が容易な数μｍから
１００μｍの範囲とするのが好ましい。

【００２２】（４）請求項４に記載の発明は、請求項
１、２又は３記載の基板の割断方法において、割断ガイ
ド溝の断面形状がＵ型かＶ型からなることを特徴とする
基板の割断方法である。本発明は割断ガイド溝の断面形
状には本質的に制約を受けないものである。Ｕ型形状は
ドライエッチングによって容易に形成することができ、
Ｖ型形状はウエットエッチングによって形成することが
できる。

【００２３】（５）請求項５に記載の発明は、請求項
１、２、３又は４記載の基板の割断方法において、割断
ガイド溝は基板表面上に直線、曲線、あるいはその両方
を用いて閉ループ、開ループ、クロス状の何れかのパタ
ーンで描かれて形成されていることを特徴とする基板の
割断方法である。

【００２４】本発明は基板表面上に描かれる割断ガイド
溝のパターン形状には本質的に制約を受けないものであ
り、得ようとする基板部分の形状に応じて、閉ループ、
開ループ、クロス状の任意のパターンで描くことができ
る。これにより、基板を任意の形状に、例えば長方形、
四角形、三角形、多角形、円形、楕円形、波形曲線、な
どの形状に割断することができる。

【００２５】（６）請求項６に記載の発明は、請求項
１、２、３、４又は５記載の基板の割断方法において、
割断ガイド溝はドライエッチング技術によって形成され
ていることを特徴とする基板の割断方法である。

【００２６】本発明では、割断前後で全くパーティクル
が発生しないので、基板表面あるいは内面の光又は電子
回路にダメージを与えない。特に、割断溝をドライエッ
チングによって形成しておけば、全てをドライプロセス
で行えるので、基板表面あるいは内面に形成した光ある
いは電気回路にダメージを与えることなく割断すること
ができる。

【００２７】（７）請求項７に記載の発明は、請求項
１、２、３、４、５又は６記載の基板の割断方法におい
て、基板は非金属材料からなることを特徴とする基板の
割断方法である。本発明は、種々の非金属材料からなる
基板の割断に利用することができる。例えば、セラミッ
クス基板、絶縁膜付きＳｉ基板（絶縁膜：ＳｉＯ₂、Ｓ
ｉＯ₂にＰ、Ｂ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｆ、Ｎ
などのドーパントを少なくとも一種含んだもの、Ｓｉ₃
Ｎ₄、ポリマ材料、など）などの非金属材料基板の割断
を行うことができる。

【００２８】（８）請求項８に記載の発明は、請求項
１、２、３、４、５、６又は７記載の基板の割断方法に
おいて、基板は同一材料か、あるいは異種材料の多層状
に形成されていることを特徴とする基板の割断方法であ
る。

【００２９】（９）請求項９に記載の発明は、請求項１
〜８記載の割断方法を用いて、非金属材料からなる基板
を割断し、分離したことを特徴とする非金属材料基板部
品の製造方法である。

【００３０】本発明は、同一材料から成る基板に適用で
きることは勿論、異種材料が多層状に形成された基板、
例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ₂層とポリイミド層が多層
状に形成されたものの割断にも適用することができる。

【００３１】上記の点より明らかなように、本発明の基
板の割断方法によれば、次のような効果を得ることがで
きる。

【００３２】（１）基板の割断を割断ガイド溝に沿って
精度良く、パーティクルレス及びドライプロセスで確実
に行うことができる。

【００３３】（２）その割断の切り代幅は割断ガイド溝
の幅以内に、かつ、その割断側面を均一形状に抑えるこ
とができる。

【００３４】（３）割断ガイド溝にレーザ光が照射され
ると、該ガイド溝の段差形状により、該ガイド溝の深さ
方向と幅方向の熱分布の違いが発生し、これによって該
ガイド溝部に熱応力による亀裂が生じる。この亀裂がレ
ーザ光の軌跡によってどんどん進行して基板が割断され
る。従って、ガイド溝の深さｄと幅ｗのアスペクト比
（ｄ／ｗの値）が大きいほど、レーザ光の照射前後によ
って発生する熱応力による亀裂が発生し易く、割断を容
易に、かつ高速で行うことができる。

【００３５】（４）割断ガイド溝をフォトリソグラフィ
技術を用いて、ドライあるいはウエットエッチングによ
り形成しているので、精確なガイド溝を形成することが
でき、このため高寸法高精度で基板を割断することがで
きる。またガイド溝の側面を平滑に形成することができ
るので、割断した基板の側面も荒れが少なく、かつ、マ
イクロクラックの発生もない。

【００３６】（５）基板を任意の形状に割断することが
できる。例えば長方形、四角形、三角形、多角形、円
形、楕円形、波形曲線、などの形状を実現することがで
きる。

【００３７】（６）種々の非金属材料からなる基板の割
断を行なうことができる。例えば、セラミックス基板、
絶縁膜付きＳｉ基板（絶縁膜：ＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂に
Ｐ、Ｂ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｆ、Ｎなどのド
ーパントを少なくとも一種含んだもの、Ｓｉ₃Ｎ₄、ポ
リマ材料、など）などの非金属材料基板の割断を行うこ
とができる。また異種材料が多層状に形成された基板、
例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ₂層とポリイミド層が多層
状に形成されたものの割断も行うことができる。

【００３８】（７）割断前後で全くパーティクルが発生
しないので、基板表面あるいは内面の光又は電子回路に
ダメージを与えない。しかもドライエッチングを用いれ
ば、全てをドライプロセスで行えるので、基板表面の上
記回路へのダメージもない。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００４０】（実施形態例１）図１に本発明の基板の割
断方法の原理図を示す。同図１（ａ）は割断前の基板の
上面図、同図１（ｂ）は割断前の基板の側面図、同図１
（ｃ）は割断後の基板の側面図をそれぞれ示したもので
ある。

【００４１】まず割断前の基板１には、同図１（ａ）及
び（ｂ）に示したように、ＣＯ₂レーザ光を照射して行
く軌跡２（矢印Ａから矢印Ｂ方向）に従って、割断ガイ
ド溝５を予め化学的エッチング技術によって、加工して
おく。

【００４２】基板１には、非金属材料基板が好ましく、
例えば、アルミナ、ステアタイト、フォルステライト、
などのセラミックス基板、絶縁膜（ＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂
にＰ、Ｂ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｆ、Ｎ、Ｎａ、Ｋなどの
ドーパントを少なくとも一種含んだもの、ＳｉＯＮ、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄など）付きの半導体（Ｓｉ、ＧａＡｓなど）の
基板、などを用いることができる。その基板１の厚みｔ
は０．数mmから数mmのものを用いることができる。

【００４３】そして上記基板１の表面上に割断ガイド溝
５の幅ｗと深さｄが加工されているものを用いる。しか
も溝５の内壁面は表面荒れが極めて小さい（その凹凸値
は、１μｍ以下のもの）ことが重要である。

【００４４】この幅ｗは、割断切り代幅を決める重要な
パラメータであるので、数μｍから８０μｍの範囲が好
ましい。幅ｗが８０μｍ以上でも割断はできるが、切り
代幅はできる限り狭い方が良いので、幅ｗも小値の方が
好ましい。

【００４５】深さｄは割断の容易性を決めるパラメー
タ、例えば、割断の速度を決めるパラメータの一つであ
り、その値は数μｍから１００μｍの範囲が好ましい。
この深さｄも１００μｍ以上の方が割断速度を速くする
上で好ましいが、割断ガイド溝５は、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてドライ又はウエットエッチングにより形
成するため、ｄが大きい場合には形成が難しくなる。従
って、１００μｍ以下の値が好ましい。

【００４６】また上記ｄとｗのアスペクト比（ｄ／ｗの
値）が大きい程、レーザ光の照射前後によって生ずる割
断ガイド溝５部の熱応力による亀裂は発生し易くなるの
で、上記アスペクト比は大きく選んだ方がよい。

【００４７】ＣＯ₂レーザ光としては、連続発振あるい
はパルス発振しているレーザ光を照射する。そのレーザ
光出力が大きい程、割断速度を速くすることができる。
例えば、連続発振出力としては２０Ｗから数百Ｗの範囲
のものを用いることができる。また、パルス発振したレ
ーザ光を用いる場合には、パルス幅が１μｓから２ｍ
ｓ、繰り返し速度が１０pps から１kppsの範囲のものを
用いることができる。レーザ光のレーザ光径は、基板１
の表面上で５０μｍから３００μｍの範囲が好ましい
が、より小さい値の方が割断後の切り代幅Ｓを小さくで
きる点で有利である。また割断部６における割断面６１
及び６２の表面荒れを小さくする上からも有利である。
なお、レーザ光の照射中はレーザ光の照射方向に沿って
ガス（Ｎ₂、Ｏ₂、Ａｒ、空気など）を吹き付け、基板
１表面のクリーン化と亀裂の促進化に寄与させる。

【００４８】実施例１図１の実施形態における具体的な実施例として、基板１
に厚さｔが１mmのアルミナ基板を用い、このアルミナ基
板１にフォトリソグラフィとドライエッチングプロセス
により割断ガイド溝５を形成した。この割断ガイド溝５
の幅ｗを３０μｍとし、深さｄを５０μｍとした。そし
てＣＯ₂レーザ光として１２０Ｗで連続発振しているも
のを用い、レーザ光径が約１００μｍのレーザ光を基板
１上に照射した。基板１をＢからＡ方向に移動しながら
ＣＯ₂レーザ光を割断ガイド溝５に照射した。基板１の
Ｂ方向からＡ方向への移動は、基板１をＸステージ上に
固定し、該ステージをパルスモータで駆動することによ
って行った。その移動速を１５mm／ｓから２８mm／ｓの
範囲で基板１を割断することができた。

【００４９】割断切り代幅Ｓは、割断面６１及び６２の
側面荒れ（数μｍ以下）、ＡからＢの非直線性も含め、
５０μｍ以下であった。この割断面の側面荒れが少なか
ったことは、溝５をドライエッチングによって加工した
ことによるものであった。なお、１４mm／ｓ以下でも基
板は割れたが、割断面６１及び６２に多数のマイクロク
ラックが入っていた。

【００５０】実施例２もう１つの実施例として、基板１として、ＳｉＯ₂膜
（膜厚１５μｍ）付きＳｉ基板（厚み約０．５mm）の割
断を行った。幅ｗとして１０μｍ、深さｄとして１０μ
ｍを形成しておき、基板１の移動速度を変え、上記第１
の実施例と同じ仕様の連続発振しているＣＯ₂レーザ光
を照射して割断実験を行った。その結果、上記ＳｉＯ₂
膜付きＳｉ基板を５mm／ｓから１０mm／ｓの速度で割断
することができた。

【００５１】ちなみに図１の割断を従来方法で行ってみ
た。すなわち、溝５をダイヤモンドペンで形成したが、
その幅ｗは１２０μｍ±１０μｍで、しかも溝の内壁面
は±１０数μｍ程度の表面荒れをもっていた。この状態
のものにＣＯ₂レーザ光を照射して割断することができ
た。しかし、割断切り代幅Ｓは側面荒れ、非直線性をも
含め、２００数十μｍであり、大きいことが分かった。

【００５２】（実施形態例２）図２は、割断前の基板１
に形成する割断ガイド溝５の変形例を示したものであ
る。この実施形態例は、長方形の基板１を長方形の４つ
の基板１１〜１４に四分割するために、割断ガイド溝５
を割断ガイド溝５１と５２の２つとし、両者を図示のよ
うに十字状（クロス状）に設けたものである。同図２
（ａ）は上面図、同図２（ｂ）は側面図、同図２（ｃ）
は下面図である。ＣＯ₂レーザ光の照射軌跡を矢印Ａか
らＢ、矢印ＣからＤのように十字状にもたらすことによ
って、基板１を基板１１から基板１４のように四分割す
るものである。

【００５３】（実施形態例３）図３も基板の割断例を示
したものである。同図３（ａ）は割断前の基板１を、同
図３（ｂ）は割断によって得た円板状基板１５を示す。
このように円板状に基板１を割断する場合は、基板１に
円形状に割断ガイド溝５３を形成しておき、その後、こ
のガイド溝５３に沿って、ＣＯ₂レーザ光の軌跡を描く
ことによって、同図３（ｂ）のような円板状基板１５を
得ることができる。

【００５４】（実施形態例４）図４も基板の割断例を示
したものである。同図４（ａ）は割断前の基板、同図４
（ｂ）割断によって得た三角形基板１６を示したもので
ある。同図４（ａ）の割断前の基板１には、３本の直線
的な割断ガイド溝５４、５５及び５６が、基板１の輪郭
の四角形に内接する三角形を形づくるように設けられ、
これらのガイド溝５４〜５６に沿って、ＣＯ₂レーザ光
の軌跡を描くことによって、同図４（ｂ）に示すような
三角形基板１６を得ることができる。

【００５５】（実施形態例５、６）図５は基板１に形成
する割断ガイド溝５の断面形状の一例を示したものであ
る。この図は基板１の断面図であり、割断ガイド溝５は
ここではＵ型形状の割断ガイド溝５ａとして形成されて
いる。同様に図６も基板１に形成される割断ガイド溝５
の断面形状の別の例を示したものである。この図６の割
断ガイド溝５はＶ型形状の割断ガイド溝５ｂにより形成
されている。Ｕ型形状はドライエッチングによって容易
に形成することができ、Ｖ型形状はウエットエッチング
によって形成することができる。これらの割断ガイド溝
５ａ、５ｂの内壁面はいずれも表面荒れの少ないこと
が、割断した側面の平滑性を得る上で重要である。

【００５６】このように基板１に形成する割断ガイド溝
５は、その断面形状をＵ型又はＶ型に形成することがで
きる。

【００５７】（実施形態例７）図７は絶縁膜８付きのＳ
ｉ基板７上に、Ｕ型割断ガイド溝５ａを形成した実施形
態の例である。この図７も基板７の断面図を示したもの
であり、Ｕ型割断ガイド溝５ａは絶縁膜８上に形成され
ている。絶縁膜８としては、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂にＢ、
Ｐ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｆ、Ｎなどのドーパ
ントが少なくとも一種添加されたもの、ＳｉＯＮ、など
を用いることができる。

【００５８】（実施形態例８）図８は、Ｓｉ基板７上に
第１の絶縁膜８ａと第２の絶縁膜８ｂが多層状に形成さ
れたものに、Ｕ型割断ガイド溝５ａを形成した場合の断
面図を示したものである。上記割断ガイド溝５ａは、第
１の絶縁膜８ａの他に、第２の絶縁膜８ｂの中まで形成
しておいてもよい。また絶縁膜８ａと８ｂの材質は同じ
であっても良く、別の材質であってもよい。

【００５９】（実施形態例９）図９は、Ｓｉ基板７の表
面に絶縁膜８ａを形成すると共に、裏面にも絶縁膜８ｂ
が形成している実施形態における基板の断面図を示した
ものである。割断ガイド溝５ａは基板７の表面の絶縁膜
８ａの表面に形成されている。

【００６０】上記した実施の形態の基板の割断方法によ
れば、次のような優れた効果が得られる。

【００６１】（１）基板の割断を割断ガイド溝に沿っ
て、かつ、その溝形状に相当して精度良く、確実に行う
ことができる。

【００６２】（２）その割断の切り代幅は割断ガイドの
幅及び溝内壁面の表面荒れを小さく形成しておくと、ほ
ぼその溝の形状に相当した幅になる。

【００６３】（３）割断ガイド溝にレーザ光が照射され
ると、該ガイド溝の段差形状により、該ガイド溝の深さ
方向と幅方向の熱分布の違いが発生し、これによって該
ガイド溝部に大きな引張り応力と圧縮応力の境界が生じ
てこの熱応力による亀裂が生じる。この亀裂がレーザ光
の軌跡によってどんどん進行して基板が割断される。し
たがって、ガイド溝の深さｄと幅ｗのアスペクト比（ｄ
／ｗの値）が大きい程、レーザ光の照射前後によって発
生する熱応力による亀裂が発生し易く、割断を容易に、
かつ高速で行うことができる。

【００６４】（４）割断ガイド溝をフォトリソグラフィ
技術を用いて、ドライあるいはウエットエッチングによ
り形成することにより、精確なガイド溝を形成すること
ができるので、高寸法精度で基板を割断することができ
る。またガイド溝の側面を平滑に形成することができる
ので、割断した基板の側面も荒れが少なく、かつマイク
ロクラックの発生もない。

【００６５】（５）上記実施形態では長方形、三角形、
および円形に基板を割断する場合について述べたが、こ
れに限定されない。長方形、四角形、三角形、多角形、
円形、楕円形、波形曲線、などの任意の形状に基板を割
断することができる。

【００６６】（６）なお、種々の非金属材料からなる基
板の割断を行うことができる。例えば、セラミックス基
板、絶縁膜付きＳｉ基板（絶縁膜；ＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂
にＰ、Ｂ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｆ、Ｎなどの
ドーパントを少なくとも一種含んだもの、Ｓｉ₃Ｎ₄、
ポリマ材料、など）、などの非金属材料基板の割断を行
うことができる。また、異種材料が多層状に形成された
基板、例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ₂層とポリイミド層
が多層状に形成されたものの割断も行うことができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の基板の割断
方法によれば、次のような優れた効果が得られる。

【００６８】（１）請求項１に記載の発明によれば、割
断ガイド溝を化学的なエッチング技術によって形成する
ので、ダイアモンド工具などの機械的手段による場合の
ように、割断ガイド溝の形成時にパーテクルが発生しな
い。従って、パーテクルが基板上に付着して、基板上の
光あるいは電気回路に悪影響を及ぼす心配がない。

【００６９】また、割断ガイド溝を化学的なエッチング
技術によって形成するので、割断ガイド溝の幅及び深さ
を高精度に制御することができ、これが結果的に割断切
り代幅を狭くすることにつながる。また、その割断の切
り代幅は、割断ガイド溝の幅以内に抑え、かつ、その割
断溝の側面も均一な面に抑えることができるので、割断
溝に沿って忠実に高寸法精度で割断することができると
共に、割断後の基板の側面も均一な面を保持することが
できる。

【００７０】要するに、基板の割断を割断ガイド溝に沿
って、かつ、その溝形状に相当して精度良く、確実に行
うことができる。また、その割断の切り代幅は割断ガイ
ドの幅及び溝内壁面の表面荒れを小さく形成しておく
と、ほぼその溝の形状に相当した幅になる。

【００７１】（２）請求項２に記載の発明によれば、基
板表面の割断ガイド溝の幅が数μｍから８０μｍの範囲
から選ばれるので、従来のダイアモンド工具により形成
される溝幅である１００μｍ前後よりも小さい範囲でか
つ割断切り代幅を狭く定めることができる。

【００７２】（３）請求項３に記載の発明によれば、割
断ガイド溝の深さが数μｍから１００μｍの範囲から選
ばれるので、化学的なエッチング技術による形成が困難
となる１００μｍを越えない深さで、割断の速度を高く
維持して割断の容易化を図ることができる。

【００７３】（４）請求項４に記載の発明によれば、割
断ガイド溝がＵ型かＶ型からなる断面形状に形成され
る。このＵ型形状はドライエッチングによって容易に形
成することができ、Ｖ型形状はウエットエッチングによ
って形成することができるので、実際的である。

【００７４】（５）請求項５に記載の発明によれば、割
断ガイド溝は基板表面上に直線、曲線、あるいはその両
方を用いて閉ループ、開ループ、クロス状の何れかのパ
ターンで描かれて形成される。これにより、基板を任意
の形状に、例えば長方形、四角形、三角形、多角形、円
形、楕円形、波形曲線、などの形状に割断することがで
きる。

【００７５】（６）請求項６に記載の発明によれば、割
断ガイド溝がドライエッチング技術によって形成され
る。このため全てをドライプロセスで行えるので、基板
表面あるいは内面に形成した光あるいは電気回路にダメ
ージを与えることなく割断することができる。

【００７６】（７）請求項７に記載の発明によれば、非
金属材料からなる基板に適用される。例えば、セラミッ
クス基板、絶縁膜付きＳｉ基板（絶縁膜：ＳｉＯ₂、Ｓ
ｉＯ₂にＰ、Ｂ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｆ、Ｎ
などのドーパントを少なくとも一種含んだもの、Ｓｉ₃
Ｎ₄、ポリマ材料、など）などの非金属材料基板の割断
を行うことができる。

【００７７】（８）請求項８に記載の発明によれば、同
一材料か、あるいは異種材料の多層状に形成されている
基板に適用される。すなわち、本発明は、同一材料から
成る基板に適用できることは勿論、異種材料が多層状に
形成された基板、例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ₂層とポ
リイミド層が多層状に形成されたものの割断にも適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板の割断方法の第１の実施形態例を
示すもので、（ａ）は割断前の基板の上面図、（ｂ）は
割断前の基板の側面図、（ｃ）は割断後の基板の側面図
である。

【図２】本発明の基板の割断方法の第２の実施形態例を
示すもので、（ａ）は割断前の基板の上面図、（ｂ）は
割断前の基板の側面図、（ｃ）は割断後の基板の下面図
である。

【図３】本発明の基板の割断方法の第３の実施形態例を
示すもので、（ａ）は割断前の基板の上面図、（ｂ）は
割断後の基板を示す上面図である。

【図４】本発明の基板の割断方法の第４の実施形態例を
示すもので、（ａ）は割断前の基板の上面図、（ｂ）は
割断後の基板を示す上面図である。

【図５】本発明の基板の割断方法の第５の実施形態例を
示す基板の断面図である。

【図６】本発明の基板の割断方法の第６の実施形態例を
示す基板の断面図である。

【図７】本発明の基板の割断方法の第７の実施形態例を
示す基板の断面図である。

【図８】本発明の基板の割断方法の第８の実施形態例を
示す基板の断面図である。

【図９】本発明の基板の割断方法の第９の実施形態例を
示す基板の断面図である。

【図１０】本発明者が先に提供したＣＯ₂レーザ切断装
置を示す図である。

【符号の説明】

１基板２ＣＯ₂レーザ光の照射軌跡３割断部５割断ガイド溝５ａＵ型形状の割断ガイド溝５ｂＶ型形状の割断ガイド溝６割断部７Ｓｉ基板８、８ａ、８ｂ絶縁膜１１〜１４基板１５円板状基板１６三角形基板５１〜５６割断ガイド溝６１、６２割断面Ｓ割断切り代幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭酸ガスレーザ光を照射して基板を切断す
る際に、基板表面に予め割断線のための割断ガイド溝を
化学的なエッチング技術によって形成しておき、該割断
ガイド溝に前記レーザ光を照射することによって基板を
割断することを特徴とする炭酸ガスレーザ光を用いた基
板の割断方法。
【請求項２】請求項１記載の炭酸ガスレーザ光を用いた
基板の割断方法において、前記基板表面の割断ガイド溝
はその幅が数μｍから８０μｍの範囲から選ばれること
を特徴とする炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方
法。
【請求項３】請求項１又は２記載の炭酸ガスレーザ光を
用いた基板の割断方法において、前記割断ガイド溝はそ
の深さが数μｍから１００μｍの範囲から選ばれること
を特徴とする炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方
法。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の炭酸ガスレーザ
光を用いた基板の割断方法において、前記割断ガイド溝
はその断面形状がＵ型又はＶ型からなることを特徴とす
る炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方法。
【請求項５】請求項１、２、３又は４記載の炭酸ガスレ
ーザ光を用いた基板の割断方法において、前記割断ガイ
ド溝は、基板表面上に直線、曲線あるいはその両方を用
いて閉ループ、開ループ、クロス状の何れかのパターン
で描かれて形成されていることを特徴とする炭酸ガスレ
ーザ光を用いた基板の割断方法。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の炭酸ガ
スレーザ光を用いた基板の割断方法において、前記割断
ガイド溝がドライエッチング技術によって形成されてい
ることを特徴とする炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割
断方法。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の炭
酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方法において、前記
基板が非金属材料からなることを特徴とする炭酸ガスレ
ーザ光を用いた基板の割断方法。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６又は７記載
の炭酸ガスレーザ光を用いた基板の割断方法において、
前記基板には同一材料あるいは異種材料の多層状に形成
された基板を用いたことを特徴とする炭酸ガスレーザ光
を用いた基板の割断方法。
【請求項９】請求項１〜８記載の割断方法を用いて、非
金属材料からなる基板を割断し、分離したことを特徴と
する非金属材料基板部品の製造方法。