JPH11104868A - 脆性材料の割断方法および割断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート状の脆性材料（１）を主表面（２０）
に存する分離予定線（２）に沿って精度良く割断する。 【解決手段】 脆性材料の端面（２１）に微小亀裂部
（４）を形成した後、微小亀裂部を局所加熱（６）して
微小亀裂部を成長させ、更に局所加熱箇所を分離予定線
に沿って走査する。また、局所加熱部の近傍を別の加熱
手段（８）により加熱して局所加熱部付近の温度分布を
分離予定線に対して対称にする。更に、割断終了時にお
いて、既に割断した脆性材料を機械的に拘束して既割断
箇所を局所加熱して、未割断部分の割断を実施する。

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、セラミッ
クスあるいは半導体材料等の脆性材料、特にシート形状
（厚さ方向のディメンジョンが他の２方向のディメンジ
ョンの少なくとも一方より相対的に小さいもの）のもの
を割断する方法とそのような材料の割断装置に関する。
ここで、本発明における割断とは、脆性材料を溶融、昇
華、蒸発させることなく、熱応力により脆性材料を二つ
以上の部分に分割する加工を意味している。

【０００２】

【従来の技術】脆性材料を分離加工する技術の一つとし
てレーザを使用する割断加工が挙げられる。この加工方
法は、次のように、大きく２つの工程に別れている。最
初に、図７に示すように、ダイヤモンド、超鋼などの硬
質材料の鋭利端部を有するチップ１０を脆性材料１１の
主表面２０に垂直方向（矢印Ａの方向）に押し当てなが
ら矢印Ｂの方向に引っ掻く。それにより、図８に示すよ
うに、主表面２０に微少亀裂部１２を形成し、これを割
断のきっかけとする。そして、図８に示すように、レー
ザビーム１３を光学系（例えばレンズ）１４により集光
して脆性材料１１の主表面２０の微少亀裂１２の先端２
４付近を微少スポットで照射する。それにより、照射部
分がその周囲と比較してより高い温度に加熱される。

【０００３】次に、レーザビーム１３を破線で示す分離
予定線上１５に沿って矢印Ｃの方向に走査することによ
って、より高い温度に加熱される脆性材料の部分が、レ
ーザの走査と共に、分離予定線１５上を移動していく。

【０００４】例えば、図９に示すように、最初に微小亀
裂部１２の先端（点Ａ）を局所加熱し、その後、分離予
定線１５に沿って局所加熱部分を走査する。すると、少
し前により高い温度に局所加熱されていた照射スポット
（点Ａ）が冷え、走査されて今照射されているスポット
（点Ｂ）がより高い温度に局所加熱される。その結果、
図１０に示すように、点Ｂの温度がその周辺より高くな
り、従って点Ａより高くなり、その結果、点Ａでは矢印
ＤおよびＤ’に示すように実質的に同じ大きさで方向が
反対の引張応力が作用し、それによって、微小亀裂部１
２の点Ａから割断部分３０が点Ｂに向かって進展する。

【０００５】更に、局所加熱部分を分離予定線１５に沿
って走査すると、点Ｂの温度が相対的に低下するので、
点Ｂにおいても同様の引張応力（図１０の破線の矢印）
が作用するので、割断部分３０が分離予定線１５に沿っ
て点Ｂから更に進展する。このように局所加熱およびそ
の後の割断部分の成長を分離予定線１５に沿って次々と
起こして脆性材料１１を割断する。

【０００６】このような従来の割断方法では、脆性材料
の温度は厚さ方向では実質的に一定であり、主表面内で
の温度変化（例えば、点Ａと点Ｂとの温度差）により割
断が進行する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来のレーザ割断方法では、次のような問題点が
ある：従来のレーザ割断加工法では、熱応力を利用した
割断であるため、高精度に割断しようとすれば、割断部
分の進展のきっかけとなる既に形成された割断部分（割
断開始のチップにより形成する微小亀裂部であってもよ
い）におけるマイクロクラックの分布の状態が非常に重
要なファクターとなる。即ち、分離予定線の下方（分離
予定線が脆性材料１１の上側主表面に存在すると仮定す
る場合）で脆性材料の厚さ全体にわたってマイクロクラ
ックが十分に分布することが高精度の割断には必要であ
る。

【０００８】即ち、ダイヤモンド、超鋼などの硬質材料
の先端を尖らせたチップ１０を脆性材料１１の主表面２
０に押し当てながら引っ掻くことによってその表面に微
小亀裂部１２を形成して、その後、局所加熱することに
より脆性材料を割断する場合、割断が進行している分離
予定線１５の下方にマイクロクラックが十分に存在しな
ければ、高精度で割断できない。

【０００９】具体的には、図８に示すように、脆性材料
１１の主表面２０の割断を開始する箇所にチップ１０を
押し当てて引っ掻いて微小亀裂部１２を形成して分離予
定線に沿って局所加熱部分を走査したとしても、主表面
２０に沿って微小亀裂部１２を形成する場合では、脆性
材料の厚さ方向、即ち、主表面２０に対して垂直な方向
にわたってはマイクロクラックが十分に分布しない。

【００１０】その結果、従来技術の割断方法では、脆性
材料１１の裏側の主表面まで満足できる割断部分が成長
せず、従って、精度良く、例えば十分な直線性を有する
ように脆性材料を割断できなくなる。例えば、脆性材料
１１の割断のきっかけとなる微少亀裂部１２の端部にお
ける割断面では、例えば０．５〜数ｍｍの直線性しか得
ることはできない。

【００１１】尚、本明細書において、直線性とは、割断
面の凹凸の程度を表す指標であり、所定割断辺または所
定割断面において存在する最も高い部分と最も低い部分
との高低差として定義されるものである。本願明細書で
は、所定割断辺は１ｍとして、また、所定割断面は１ｍ
×１ｍとして直線性（または平坦性）を評価している。
例えば、割断面が波形状面である場合には、波の振幅の
２倍の長さが直線性に相当する。従って、この数値が小
さいほど、直線性に優れた割断ということになる。

【００１２】従って、第１に、本発明は、上記問題点に
鑑み、脆性材料１１上の割断を開始または進展する箇所
にてマイクロクラックを分離予定線１５に沿って脆性材
料の厚さ方向にわたって確実に発生させることができ、
それによって、脆性材料１１の割断の高精度化を達成で
きる、脆性材料１１の割断方法を提供することを課題と
する。

【００１３】また、従来のレーザ割断方法では、熱応力
を利用した割断であるため、高精度に割断しようとすれ
ば、脆性材料１１の温度分布が非常に重要なファクター
となる。そのため、脆性材料１１の周縁部に近い部分を
割断する場合、その周縁部の形状効果によって、割断し
ようとする脆性材料１１の温度分布がゆがみ、高精度で
割断できなくなる。

【００１４】具体的には、図１１に示すように、脆性材
料１１の周縁部を分離予定線１５に沿って直線に割断し
ようとして分離予定線に沿ってレーザを走査しても、脆
性材料１１の周縁部、特にコーナー部分が熱的に飽和状
態になる（そのため周縁部の温度が相対的に低下しにく
くなり）ために、局所加熱部分付近の温度分布の分離予
定線に対する対称性が大きく崩れ、その結果、熱応力の
応力の方向が分離予定線１５に対して（本来は垂直であ
る（矢印Ｅ）ものが）矢印ＦおよびＦ’のように斜めに
なる。

【００１５】その結果、図１２に示すように、脆性材料
の端面２５に沿って直線的に割断できなくなり、脆性材
料１１の周縁部（端面２５）側に凸となるように膨らん
で割断される。例えば、脆性材料１１の中央部では、
０．２ｍｍ以内の直線性が得られる場合であっても、周
縁部では０．５〜数ｍｍの直線性しか得ることができな
い。尚、図１２は、明確な理解のために誇張して描いて
いる。

【００１６】このため、その膨らんでしまう量を何らか
の方法で算出し、レーザの走査方向を補正することによ
り、割断した軌跡を直線にする方法が検討されている
（例えば特開平９−１３７０号公報参照）が、この方法
では割断された脆性材料１１の割断面は主表面２０に対
して斜めになる場合がある。斜めになれば脆性材料１１
の鋭角の縁部で欠けが生じやすくなるため、割断後に脆
性材料を研磨する工程が必要となる。

【００１７】そこで、第２に、本発明は、上記問題点に
鑑み、脆性材料１１の温度分布を制御して脆性材料の周
縁部の熱的影響を抑制することにより、脆性材料１１の
割断の高精度化を図ることができる、脆性材料１１の割
断方法を提供することを課題とする。

【００１８】更に、従来のレーザ割断工法では、熱応力
を利用した割断であり、具体的には図１３に示すよう
に、脆性材料１１に加えられている熱源（即ち、レーザ
による照射スポット）１７の後を微小亀裂部の成長先端
１８が追従する。従って、図１４に示すように、脆性材
料１１の他方の端面である割断終了部付近では、局所加
熱する箇所が無くなる（即ち、熱源がなくなる）ため、
微小亀裂部を他方の他面まで進展させることができない
ことがある。そのため、未割断部分が残ったり、あるい
は、そのような脆性材料１１を敢えて機械的に割断する
ならば、最後の割断部分に関しては微小亀裂部の進展を
精度良くコントロールできないため、割断面が欠けるこ
とがある。その場合は、割断終了後に脆性材料を研磨す
る必要がある。

【００１９】そこで、第３に、本発明は、上記問題点に
鑑み、脆性材料１１の割断終了部分の微小亀裂部の進展
を制御して最後まで精度良く割断することができる、脆
性材料１１の高精度割断方法を提供することを課題とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】第１の要旨において、本
発明は、シート状の脆性材料をその主表面に存する分離
予定線に実質的に沿って割断する方法であって、割断を
開始すべき脆性材料の端面上に、端部が主表面に露出
し、かつ、分離予定線上に存する微少亀裂部を形成し、
その後、微少亀裂部の端部が露出する主表面の部分の近
傍であって、分離予定線上に存する部分を局所的に加熱
し、それにより、局所的加熱部分と微小亀裂部との間で
熱応力に基づいて微少亀裂部を局所加熱部分に向かって
成長させ、更に、局所的加熱部分を分離予定線に沿って
順次移動させて、成長した微小亀裂部を移動した局所加
熱部分に向かって更に成長させることを特徴とする割断
方法を提供する。

【００２１】本発明において、シート状とは、いわゆる
シートの形態（薄いもの）を意味し、より具体的には、
脆性材料の厚さ方向のディメンジョンが他の方向（縦お
よび横方向）のディメンジョンの少なくとも１つ、好ま
しくは双方より相対的に小さい、好ましくは相当小さい
形態を意味する。

【００２２】そのような脆性材料を割断するというの
は、厚さ方向のディメンジョンの長さを実質的にそのま
まに保持して、他の方向（縦および横方向）のディメン
ジョンの少なくとも１つの長さを元の長さより小さくす
ることを意味する。

【００２３】明細書全体を通じて、脆性材料の主表面と
は、脆性材料の厚さ方向に垂直な面であり、この面は、
通常、脆性材料の最も大きい面である。この主表面に対
して垂直な面が端面であり、この端面の１つから割断を
開始する。分離予定線とは、その線に沿って主表面に対
して垂直に脆性材料の割断を実施すべく、主表面に存在
する仮想的であってもよい線である。従って、シート状
の脆性材料をその主表面に存する分離予定線に実質的に
沿って割断するとは、シート材料の主表面の面積が小さ
くなるように脆性材料を分割することを意味する。尚、
分離予定線は、通常、割断を開始すべき端面に対して垂
直である。

【００２４】微小亀裂部は、割断を開始すべき端面に形
成するが、その形成方法は、脆性材料の割断において従
来から実施されている主表面に微小亀裂部を形成する方
法と実質的に同じであってよい。例えば、ダイヤモンド
等の硬質材料の鋭利端部を有するチップにより形成して
よい。但し、明らかなように、微小亀裂部を形成する面
が従来技術の割断方法とは異なる。即ち、従来技術では
脆性材料の主表面に形成するが、本発明では脆性材料の
端面（または側面）に形成する。

【００２５】この微小亀裂部は、実質的に線状、微視的
に見た場合はＶ字谷またはＵ字谷状（もしくは断面矩形
形状）であってよく、その一端は脆性材料の主表面に露
出している。この場合、この微小亀裂部の脆性材料の厚
さ方向の最大長さ（ａ、即ち、主表面と微小亀裂部の端
部との間の最大距離）が、この微小亀裂部の主表面方向
の長さ（ｂ、即ち、端面と微小亀裂部の端部との間の最
大距離）より長く、即ち、ａ＞ｂである。好ましくはａ
≫ｂ（従って、細長い溝状）である。

【００２６】好ましい態様では、微小亀裂部は、長尺形
態（または微細な溝形態）であり、その長手（または
軸）方向は主表面に対して垂直である。より好ましい態
様では、微小亀裂部は、その両端部が脆性材料の対向す
る両主表面に露出する。即ち、微小亀裂部が主表面に対
して実質的に垂直方向、即ち、厚さ方向で端面に延在す
る（図４参照）。

【００２７】本発明における局所的加熱は、微小亀裂部
が分離予定線に沿って成長するように実施する。いずれ
の理論にも拘束されるものではなく、また、本発明を限
定するものではないが、一般的には、脆性材料には微小
亀裂部に隣接してマイクロクラックが存在し、そのマイ
クロクラックの先端部を局所的に加熱することにより、
マイクロクラック部分、特に微小亀裂部に隣接するマイ
クロクラック部分に熱応力が作用し、そのマイクロクラ
ック部分が割れて微小亀裂部が成長し、これにより脆性
材料を割断すると考えられる。

【００２８】実際には、マイクロクラックの端部だけを
加熱することは不可能に近く、実用上は、マイクロクラ
ックの端部を含むより広い領域を局所加熱する（現在の
レーザ局所加熱法では、端部を局所加熱しようとすれ
ば、端部を含むより広い領域を加熱することになる）こ
とにより、マイクロクラックが微小亀裂部の一部分とな
り、従って、微小亀裂部が成長して行く。従って、本発
明においては、微小亀裂部が成長するように局所加熱す
る。

【００２９】通常、局所加熱部分の走査方向に沿って、
微小亀裂部が成長するので、局所加熱部分を分離予定線
に沿って移動させる。このように、局所加熱を継続する
と、微小亀裂部は順次成長し、最終的には、脆性材料が
割断されることになる。

【００３０】本発明においては、脆性材料の端面に微小
亀裂部を最初に形成するため、厚さ方向にわたって微小
亀裂部に隣接してマイクロクラックが十分に最初に分布
しており、分離予定線に沿って局所加熱部を走査するこ
とによりこのマイクロクラックが分離予定線に沿って進
展し、その後、微小亀裂部が分離予定線に沿って成長す
る。

【００３１】このような本発明により、脆性材料上の割
断を開始する端面の微小亀裂部から主表面の分離予定線
に沿って厚さ方向にわたって微小亀裂部を確実に成長さ
せることができ、その結果、脆性材料の割断を開始する
微小亀裂部付近においても約０．２ｍｍ以内の直線性が
得られる。従って、脆性材料の割断の高精度化を図るこ
とができる。

【００３２】第２の要旨において、本発明は、シート状
の脆性材料をその主表面に存する分離予定線に実質的に
沿って割断する方法であって、脆性材料に形成した微小
亀裂部端部を分離予定線に沿って加熱手段を用いて局所
加熱することにより熱応力によって、微小亀裂部を成長
させるに際して、局所加熱部とは異なる部分を別の加熱
手段を使用して局所加熱し、それによって、脆性材料の
主表面の微小亀裂部の成長先端部の温度分布が分離予定
線に対して実質的に対称に近づくように、好ましくは実
質的に対称となるようにする。

【００３３】本発明の好ましい態様では、分離予定線に
関して局所加熱部分に最も近い周縁部とは反対の側の脆
性材料の主表面の一部分を別の加熱手段によって局所加
熱し、それによって、脆性材料の主表面の微小亀裂部の
進展先端部の温度分布が分離予定線に対して実質的に対
称に近づくようにする。

【００３４】また、第２の要旨の発明は、脆性材料を配
置する台、脆性材料を分離予定線に沿って局所的に加熱
する手段、異なる部分を局所的に加熱する手段、および
所定の温度分布を形成するようにこれらの加熱手段を制
御する手段を有して成る割断装置により実施できる。

【００３５】これにより、脆性材料の周縁部による熱的
影響（課題に際して説明した熱的に飽和状態になること
による影響）がある部分を割断する場合でも、そのよう
な周縁部の影響を実質的に受けない脆性材料の中央部と
同様に、約０．２ｍｍ以内の直線性が得られる。従っ
て、脆性材料の割断の高精度化を図ることができる。

【００３６】第３の要旨において、本発明は、シート状
の脆性材料をその主表面に存する分離予定線に実質的に
沿って割断する方法であって、既に部分的に割断するこ
とにより成長した微小亀裂部を有し、かつ、未割断部分
を有する脆性材料を、機械的に拘束して微小亀裂部の開
口状態をそのままの状態で拘束し、または、その微小亀
裂部の開口が小さくなるように微小亀裂部の対向する側
面を相互に近づけるように力を加えた状態で拘束し、そ
の後、微小亀裂部のいずれかの部分を局所加熱し、それ
により、上記未割断部分を割断することを特徴とする。

【００３７】本発明の方法において、既に部分的に割断
された脆性材料は、例えば、上述の本発明の第１または
第２の要旨の方法により、割断を実施し、成長する微小
亀裂部に対して局所加熱を先行させることができない状
態になっている脆性材料であってよい。しかしながら、
必ずしも、局所加熱を先行させることができない状態で
ある必要はなく、微小亀裂部が形成されている脆性材料
であればよい。

【００３８】これにより、脆性材料の割断終了部付近で
も、熱源が存在するため、亀裂が最後まで成長し、エッ
ジや欠けが生じたりすることがなくなり、脆性材料の割
断終了付近でも脆性材料の中央部と同様、０．２ｍｍ以
内の直線性が得られる。従って、脆性材料の割断の高精
度化を図ることができる。

【００３９】本明細書を通じて、脆性材料は、具体的に
はガラスシート材料（例えばホウケイ酸ガラス）、セラ
ミックシート材料、半導体シート材料である。本発明の
適用が特に好ましいガラスは、少なくとも５７〜５９重
量％のＳｉＯ₂、１５〜１７重量％のＡｌ₂Ｏ₃および８
〜１０重量％のＢ₂Ｏ₃を含むもの、または少なくとも４
８〜５０重量％のＳｉＯ₂、１０〜１２重量％のＡｌ₂Ｏ
₃および２３〜２５重量％のＢ₂Ｏ₃を含むものである。
例えばシートの厚さは、１．１ｍｍまたは０．７ｍｍで
ある。

【００４０】

【発明の実施の形態】第１の要旨の本発明を図１〜図３
に基づいて説明する。図１に本発明の脆性材料の割断方
法の一実施形態を示す。図示した態様では、シート状の
脆性材料１を、その主表面２０に存する分離予定線２に
沿って割断して、より小さいシート形状の脆性材料に分
割する。理想的には、割断面が分離予定線２を含み、か
つ、主表面２０に対して垂直となるように分割する。こ
のシート材料に最初に形成する微小亀裂部４は、先端を
尖らせた硬質材料（例えばダイヤモンド、超鋼など）を
有するチップ３により形成できる。チップの先端を脆性
材料１の端面２１に対して垂直方向の力で押し付け、そ
のように押し付けた状態で矢印の方向（主要面２０に対
して垂直方向）に移動する（即ち、引っかく）ことによ
り図２に示すような微小亀裂部４を形成できる。

【００４１】図２は、図１のシート状脆性材料１の微小
亀裂部４を拡大して模式的に示した斜視図であり、断面
Ｖ字形状の微小亀裂部４が形成されている。尚、理解を
容易にするために、微小亀裂部４は誇張して示してい
る。微小亀裂部４の一端３１は、図示するように、脆性
材料１の主表面２０に露出し、かつ、分離予定線２上に
存する。微小亀裂部４の他方の端部２３は、図２に示す
ように、端面２１上に存しても、あるいは、図４のよう
に、反対側の主表面２２に存在してもよく、一般的には
後者がより好ましい。

【００４２】本発明の方法において、主表面２０とそれ
から最も離れた微小亀裂部の端部２３との間の距離ａお
よび端面２１とそれから最も離れた微小亀裂部の端部２
４との間の距離ｂの関係は、上述のように、ａ＞ｂであ
り（好ましくはｂ／ａ＜０．０１であり）、このこと
が、微小亀裂部を端面に形成することに対応する。ａは
大きいほど好ましく、最も好ましくは、端面２１全体で
厚さ方向に微小亀裂部４が存在する。このように微小亀
裂部４を形成すると、それからマイクロクラックが発生
するが、微小亀裂部が厚さ方向に形成されているので、
発生するマイクロクラックも厚さ方向にわたって分布す
る。特に、ａ＝（脆性材料の厚さ）である場合は、微小
亀裂部に隣接するマイクロクラックが脆性材料の厚さ全
体にわたって分布するので好都合である。

【００４３】次に、微小亀裂部４の形成後、主表面２０
に露出する微小亀裂部の端部２４またはそれから分離予
定線２に沿って少し離れた端部付近を加熱手段６により
局所加熱する。この局所加熱は、微小亀裂部４を分離予
定線２に沿って成長させる（即ち、図２の矢印Ｇの方向
に微小亀裂部４が成長する）ように実施する。即ち、局
所加熱により微小亀裂部に隣接するマイクロクラックが
亀裂部に転換することにより微小亀裂部が厚さ方向全体
にわって成長し、その成長した微小亀裂部の先端部にお
いて厚さ方向全体にわたって、先端部に隣接して新たな
マイクロクラックが発生する。このことが順次繰り返さ
れて微小亀裂部成長するので、高精度に割断できること
になる。

【００４４】脆性材料のレーザ割断に通常用いられてい
るレーザを本発明に用いる場合には、微小亀裂部４の主
表面における最先端２４またはその少し前方を加熱すれ
ば実質的に問題なく、一般的に、レーザの出力および脆
性材料の物性（熱伝導率、厚さなど）に応じてレーザに
よる加熱箇所を分離予定線２に沿って走査を制御すれば
よい。最先端２４の少し前方を加熱する場合、どの程度
前の部分を加熱すべきかは、最先端２４と局所加熱箇所
との間の距離、レーザの出力、走査速度等を適宜調節し
て、適当な局所加熱条件を容易に選択できる。

【００４５】このようにすると、局所加熱点が移動する
ことにより、微少亀裂部４の先端部の温度が、今加熱さ
れている点より低くなり、その結果、微小亀裂部４の先
端部２４が分離予定線から両側に引っ張られて、微少亀
裂４が成長して脆性材料が割断される。本発明では、脆
性材料の主表面２０上だけでなく、厚さ方向、好ましく
はその全体にわたって微小亀裂部が存在するためにマイ
クロクラックが厚さ方向にわたって分布するので、上述
のような引張応力による割断は、厚さ方向にわたって一
様に進展する。これにより、脆性材料１上の割断を開始
する主表面の箇所においてその厚さ方向にわたって微少
亀裂部４を分離予定線２上に確実に成長させることがで
きる。その結果、脆性材料１の割断を実施する場所の微
少亀裂部４の部分でも０．２ｍｍ以内の直線性が得られ
る。従って、脆性材料１の割断の高精度化を図ることが
できる。

【００４６】本実施の形態において、図３に示すよう
に、２枚以上の複数のシート状脆性材料１を重ねてチッ
プ３により一度に微小亀裂部４を形成するのが生産性の
観点から好都合である。

【００４７】次に、第２の要旨の本発明を図４に基づい
て説明する。脆性材料１の端面２１の割断を開始すべき
箇所に予め機械的に微少亀裂部４を形成し、好ましく
は、上記第１の要旨の本発明のように端面２１に形成
し、脆性材料１をＸＹテーブル５に配置して、微小亀裂
部４の端部を加熱手段６により局所加熱してその熱応力
により微小亀裂部を成長させる。第２の要旨では、図４
に示すように、分離予定線２に関して加熱手段６により
局所加熱されている箇所から最も近い周縁部、即ち、局
所加熱部分に熱的に影響を与える周縁部（図４の場合で
は、端面２７）とは反対側にて脆性材料１一部分を加熱
手段８により局所加熱する。加熱手段６および８の走査
は、脆性材料１をＸＹテーブル５を移動させることによ
って、加熱手段６の照射スポットが分離予定線２に沿う
ように行うのが好都合である。

【００４８】分離予定線２に関して周縁部とは反対側の
箇所を同時に別の加熱手段８によって脆性材料１の一部
分を局所加熱することで、脆性材料１の微小亀裂部の端
部近傍（即ち、加熱手段６により局所加熱されている部
分）の温度分布のバランスが良くなるように、例えば分
離予定線２に対して温度分布が実質的に対称となるよう
に、加熱手段６および８の出力、加熱箇所、走査速度等
を制御する。その結果、微小亀裂部に作用する熱応力の
方向は、矢印ＨおよびＨ’により示すように分離予定線
に対して垂直かつ反対方向となり、分離予定線２に沿っ
て微小亀裂部を成長させることができる。

【００４９】具体的な１つの態様では、加熱手段６は分
離予定線２に沿って走査され、加熱手段８は分離予定線
２から約１０〜２０ｍｍの距離を隔ててそれに平行に走
査する（厚さ１．１ｍｍのコーニング１７３７脆性材料
の場合）。尚、本発明の方法において、温度分布が分離
予定線に対して実質的に対称となるのが望ましいが、必
ずしも対称である必要はなく、許容できる割断面の直線
性（または平坦性）に応じて対称に近づく程度であって
も十分である。

【００５０】第２の要旨の発明の実施に際して、別法で
は、分離予定線２に対して周縁部とは反対側の脆性材料
１の微小亀裂部から少し離れて局所加熱し、次に、最初
の局所加熱の熱的影響が持続している間に、脆性材料１
をＸＹテーブル５を移動させて分離予定線上の微小亀裂
部４の端部を局所加熱して温度分布を分離予定線に対し
て実質的に対称に近づけ、好ましくは実質的に対称に
し、または、可能な範囲で対称に近づけ、その熱応力に
より亀裂を進展させる方式を採用することもできる。こ
の場合、加熱手段は一つでよい（従って、別の加熱手段
とは、微小亀裂部端部の局所加熱箇所とは異なる箇所を
加熱することを意味する）。このように、加熱手段と脆
性材料との位置関係を相対的に変更するにはＸＹテーブ
ル５によるのが好都合である。

【００５１】第２の要旨の別の態様では、１つの割断箇
所に対して３以上の加熱手段を使用して、また、それら
の出力、走査速度、方向等を調節して、割断箇所におけ
る温度分布が分離予定線に対して対称となるように、ま
たは対称に近づくようにしてもよい。特に、脆性材料１
の割断に影響を与える周縁部がシート状脆性材料の１側
面だけでなく、複数の側面である場合、また、たとえ１
側面であっても、その形状が複雑である場合には３以上
の加熱手段を使用するのが好都合である。

【００５２】このような脆性材料の割断は、脆性材料１
を固定するＸＹテーブル５、脆性材料１を局所的に加熱
してその熱応力により亀裂を生じさせる加熱手段６、脆
性材料１の微小亀裂部の先端近傍の温度分布を、加熱手
段と共に制御できる別の加熱手段８、ならびにＸＹテー
ブル５の位置・移動速度および加熱手段６および８の出
力、走査速度、走査方向、スポット径等を制御する制御
装置７を備えた割断装置を用いて実施できる。

【００５３】第３の要旨の本発明を図５および図６に基
づいて説明する。上述のように、脆性材料１の割断を開
始する箇所に予め機械的に微少亀裂部４を形成した脆性
材料１をＸＹテーブル５に固定し、加熱手段６によって
微小亀裂部の先端部を局所加熱し、その熱応力により微
小亀裂部を成長させ、脆性材料１は、ＸＹテーブル５に
よって、局所加熱箇所が分離予定線２に沿って走査する
ように、移動させる。

【００５４】図５に示すように、脆性材料１の未割断部
分を割断する時は、既に割断して形成された微小亀裂部
４をそのまま状態を保持するように機械的に固定し（従
って、図５に示す状態のままで）、あるいは、脆性材料
１が割れない程度に、図６に示すように、矢印Ｊおよび
Ｊ’の方向に力を加えて機械的に拘束し（微小亀裂部４
の開口３２が小さくなるように、例えば図６に示すよう
に実質的に開口が無くなるように割断側面３３および３
４を相互に近付けて拘束し）、その後、既に割断した微
小亀裂部３０のいずれかの部分を局所加熱することによ
り未割断部分を割断する。局所加熱部分は、拘束のため
に力を加える部分を結ぶ線より未割断部分側である（即
ち、図６の点線３５より未割断側）のが好ましい。

【００５５】既に形成された微小亀裂部４を機械的に拘
束する手段としては、適当に力を加える手段、吸着（例
えば真空を用いる吸着）、粘着テープ、液体と脆性材料
との間の表面張力による固定であってよい。例えば、開
口を横切って粘着テープをより脆性材料に貼り付けてよ
い。別法では、平坦プレートが開口３２を横切って脆性
材料上の配置し、その間に液体（例えば水）を介在さ
せ、液体の表面張力により脆性材料を拘束することもで
きる。また、液体の代わりに接着剤または粘着剤を介在
させてよい。更に、開口の両側で脆性材料を真空吸着す
ることにより拘束することも可能である。

【００５６】尚、本発明の方法において局所加熱に使用
するレーザは、脆性材料の割断に通常使用されるレーザ
であってよい。本発明の割断方法の直線性の評価には、
割断面の凹凸が顕微鏡により観察できるように、割断し
た材料をＸ−Ｙテーブルに配置して、ＸおよびＹ方向の
変位を読み取る方法を用いた。

【００５７】

【発明の効果】第１の要旨の本発明の脆性材料の割断方
法によると、脆性材料上の分離予定線下にて厚さ方向に
わたって確実にマイクロクラックを発生させることがで
きる。それにより、脆性材料の割断を開始する箇所でも
約０．２ｍｍ以内の直線性が得られる。従って、脆性材
料の割断の高精度化を図ることができる。

【００５８】第２の要旨の本発明の脆性材料の割断方法
によると、脆性材料の周縁部により割断の直線性に影響
が生じ得る場合でも、分離予定線に対して対称または対
称に近い温度分布を形成できるので、脆性材料の中央部
と同様の直線性、例えば０．２ｍｍ以内の直線性が得ら
れる。従って、脆性材料の割断の高精度化を図ることが
できる。

【００５９】第３の要旨の本発明の脆性材料の割断方法
によると、脆性材料の割断終了部付近でも、熱源が存在
するため、亀裂が最後まで進展し、エッジや欠けが生じ
たりすることがなくなり、脆性材料の割断終了付近でも
脆性材料の中央部と同様の直線性、例えば０．２ｍｍ以
内の直線性が得られる。従って、脆性材料の割断の高精
度化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、第１の要旨の本発明の方法を実施す
るに当たり、微小亀裂部を形成する様子を模式的に示す
斜視図である。

【図２】 図２は、図１の微小亀裂部を拡大して模式的
に示す斜視図である。

【図３】 図３は、微小亀裂部を形成する別の態様を模
式的に示す斜視図である。

【図４】 図４は、第２の要旨の本発明の方法を実施す
る様子を模式的に示す斜視図である。

【図５】 図５は、第３の要旨の本発明の方法を実施す
る様子を模式的に示す斜視図である。

【図６】 図６は、第３の要旨の本発明の別の方法を実
施する様子を模式的に示す斜視図である。

【図７】 図７は、従来の脆性材料の割断方法を実施す
る場合の微小亀裂部の形成法を模式的に示す斜視図であ
る。

【図８】 図８は、従来の脆性材料の割断方法を実施す
る場合の微小亀裂部の形成後に、局所加熱する様子を模
式的に示す斜視図である。

【図９】 図９は、熱応力による割断のメカニズムを説
明するための脆性材料の模式的平面図である。

【図１０】 図１０は、熱応力による割断のメカニズム
を説明するための脆性材料の模式的平面図である。

【図１１】 図１１は、従来技術の割断法の問題点を説
明するための脆性材料の模式的平面図である。

【図１２】 図１２は、従来技術の割断法の問題点を説
明するための脆性材料の模式的平面図である。

【図１３】 図１３は、通常の割断時の微小亀裂部と局
所加熱点との関係を示すための脆性材料の模式的平面図
である。

【図１４】 図１４は、従来技術の割断法の問題点を説
明するための脆性材料の模式的平面図である。

【符号の説明】 １…脆性材料、２…分離予定線、３…チップ、４…微小
亀裂部、５…ＸＹテーブル、６…加熱手段、７…制御装
置、８…加熱手段、１１…脆性材料、１２…微小亀裂
部、１３…レーザビーム、１４…光学手段、１５…分離
予定線、１７…照射スポット、１８…微小亀裂部成長先
端、２０…主表面（表側）、２１…端面、２２…主表面
（裏側）、２３，２４…端部、２５，２７…端面、３０
…割断部分、３１…端部、３２…開口。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状の脆性材料をその主表面に存す
   る分離予定線に実質的に沿って割断する方法であって、 割断を開始すべき脆性材料の端面上に、端部が主表面に
   露出し、かつ、分離予定線上に存する微少亀裂部を予め
   形成し、 その後、微少亀裂部の端部が露出する主表面の部分の近
   傍であって、分離予定線上に存する部分を局所的に加熱
   し、それにより、局所的加熱部分と微小亀裂部との間で
   熱応力に基づいて微少亀裂部を局所加熱部分に向かって
   成長させ、更に、局所的加熱部分を分離予定線に沿って
   順次移動させて、成長した微小亀裂部を移動した局所加
   熱部分に向かって更に成長させることを特徴とする割断
   方法。
2. 【請求項２】 微小亀裂部は、端面の厚さ方向に沿って
   端面全体に存在する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 微小亀裂部は、溝状である請求項２記載
   の方法。
4. 【請求項４】 シート状の脆性材料をその主表面に存す
   る分離予定線に実質的に沿って割断する方法であって、
   脆性材料に形成した微小亀裂部端部を分離予定線に沿っ
   て加熱手段を用いて局所加熱することにより熱応力によ
   って、微小亀裂部を成長させるに際して、局所加熱部と
   は異なる部分を別の加熱手段を使用して局所加熱し、そ
   れによって、脆性材料の主表面の微小亀裂部の成長先端
   部の温度分布が分離予定線に対して実質的に対称に近づ
   くようにする方法。
5. 【請求項５】 分離予定線に関して局所加熱部分に最も
   近い周縁部とは反対の側の脆性材料の主表面の一部分を
   別の加熱手段によって局所加熱する請求項４記載の方
   法。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の方法を実施する
   ための割断装置であって、脆性材料を配置する台、脆性
   材料を分離予定線に沿って局所的に加熱する手段、異な
   る部分を局所的に加熱する手段、および所定の温度分布
   を形成するようにこれらの加熱手段を制御する手段を有
   して成る割断装置。
7. 【請求項７】 シート状の脆性材料をその主表面に存す
   る分離予定線に実質的に沿って割断する方法であって、
   既に部分的に割断することにより成長した微小亀裂部を
   有し、かつ、未割断部分を有する脆性材料を、機械的に
   拘束して微小亀裂部の開口状態をそのままの状態で拘束
   し、または、その微小亀裂部の開口が小さくなるように
   微小亀裂部の対向する側面を相互に近づけるように力を
   加えた状態で拘束し、その後、微小亀裂部のいずれかの
   部分を局所加熱し、それにより、上記未割断部分を割断
   することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 拘束は、開口を横切って脆性材料に粘着
   テープを貼り付けることにより行う請求項７記載の方
   法。