JP4080484B2

JP4080484B2 - Scribing method and scribing apparatus for brittle material substrate

Info

Publication number: JP4080484B2
Application number: JP2004527333A
Authority: JP
Inventors: 昌宏藤井; 修一井上
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2023-08-04
Also published as: TW200403193A; TWI277612B; AU2003252389A1; KR20050018636A; CN1298523C; CN1638931A; WO2004014625A1; KR100649894B1; JPWO2004014625A1

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤと表記する）に使用されるガラス基板、半導体ウエハ等の脆性材料基板を分断するために、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するためのスクライブ方法およびスクライブ装置に関する。 The present invention relates to a scribing method for forming a scribe line on a surface of a brittle material substrate in order to sever a brittle material substrate such as a glass substrate or a semiconductor wafer used in a flat panel display (hereinafter referred to as FPD), and The present invention relates to a scribe device.

以下においては、各種フラットパネルディスプレイに用いられる脆性材料基板の一種であるガラス基板やその脆性材料基板が貼り合わされて構成されるマザー脆性材料基板に、スクライブラインを形成する場合の従来技術を説明する。
一対のガラス基板を貼り合わせて構成される液晶表示パネル等のＦＰＤは、一対のマザーガラス基板同士を相互に貼り合わせた後に、各マザーガラス基板が、ＦＰＤを構成する所定の大きさのガラス基板になるように分断される。各マザーガラス基板は、予めダイヤモンド製のカッター等によってスクライブラインが形成された後、そのスクライブラインに沿って分断される。尚、フラットパネルディスプレイの種類や製造方法の違いにより、貼り合わせ前のマザーガラス基板にスクライブラインを形成して、そのマザーガラス基板を分断する場合もある。
カッター等によって機械的にスクライブラインを形成すると、形成されたスクライブラインの周辺部は、残留した応力が蓄積された状態になる。そして、スクライブラインに沿ってマザーガラス基板を分断すると、分断されて形成されるガラス基板の表面における側縁のエッジ部およびその周辺部には、残留した応力が蓄積される。このような残留応力は、ガラス基板の表面付近に不必要なクラックを伸張させる潜在的な応力であり、この残留した応力が開放されると、不必要なクラックが発生してガラス基板の分断面のエッジ部が欠ける恐れがある。ガラス基板の分断面のエッジ部が欠けることによって発生する破片は、製造されるＦＰＤに悪影響を及ぼすおそれがある。
近年、マザーガラス基板の表面にスクライブラインを形成するためにレーザビームを使用する方法が実用化されている。レーザビームを使用してマザーガラス基板にスクライブラインを形成する方法では、図８に示すように、マザーガラス基板５０に対して、レーザ発振装置６１からレーザビームＬＢが照射される。レーザ発振装置６１から照射されるレーザビームＬＢは、マザーガラス基板５０上のスクライブ予定ラインＳＬに沿った長円形状のレーザスポットＬＳをマザーガラス基板５０の表面に形成する。マザーガラス基板５０と、レーザ発振装置６１から照射されるレーザビームＬＢとは、レーザスポットＬＳの長手方向に沿って相対的に移動させられる。
マザーガラス基板５０は、レーザビームＬＢによって、マザーガラス基板５０が軟化される温度よりも低い温度に加熱される。これにより、レーザスポットＬＳが形成されたマザーガラス基板５０の表面は、軟化されることなく加熱される。
また、マザーガラス基板５０の表面におけるレーザビームＬＢの照射領域の近傍には、スクライブラインが形成されるように、冷却水等の冷却媒体が、冷却ノズル６２から吹き付けられるようになっている。レーザビームＬＢが照射されるマザーガラス基板５０の表面には、レーザビームＬＢによる加熱によって圧縮応力が生じるとともに、冷却媒体が吹き付けられることにより、引張り応力が生じる。このように、圧縮応力が生じた領域に近接した領域に引張り応力が生じるために、両領域間に、それぞれの応力に基づく応力勾配が生じ、マザーガラス基板５０には、マザーガラス基板５０の端部に予め形成された切り込みＴＲからスクライブ予定ラインＳＬに沿って、マザーガラス基板５０の厚さ方向（垂直方向）に垂直クラックが形成される。すなわち、この垂直クラックのラインがスクライブラインである。
このようにしてマザーガラス基板５０の表面に形成される垂直クラックは微小なため、通常、肉眼では目視することができないため、ブラインドクラックＢＣと称せられている。
図９は、レーザスクライブ装置によってスクライブされるマザーガラス基板５０上のブラインドクラックＢＣの形成状態を示す模式的斜視図、図１０は、そのマザーガラス基板５０上の物理変化状態を模式的に示す平面図である。
レーザ発振装置６１から発振されたレーザビームは、マザーガラス基板５０の表面に、長円形状のレーザスポットＬＳを形成する。レーザスポットＬＳは、長軸が、スクライブ予定ラインＳＬに一致するように照射される。
この場合、マザーガラス基板５０に形成されるレーザスポットＬＳは、外周縁部の熱エネルギー強度が、中央部の熱エネルギー強度よりも大きくなっている。このようなレーザスポットＬＳは、熱エネルギー強度がガウス分布であるレーザビームを、長軸方向の各端部が最大の熱エネルギー強度となるような熱エネルギー分布とすることで形成される。従って、スクライブ予定ラインＳＬ上に位置する長軸方向の各端部において、熱エネルギー強度がそれぞれ最大となり、各端部間にて挟まれたレーザスポットＬＳの中央部分の熱エネルギー強度は、各端部における熱エネルギー強度よりも小さくなっている。
マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳの長軸方向に沿って相対的に移動されるようになっており、従って、マザーガラス基板５０は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザスポットＬＳの長軸方向の一方の端部における大きな熱エネルギー強度にて加熱された後に、レーザスポットＬＳの中央部の小さな熱エネルギー強度にて加熱され、さらにその後に大きな熱エネルギー強度にて加熱される。そして、その後に、レーザスポットＬＳの後方側端部から例えば、長軸方向に所定の間隔Ｌをあけたスクライブライン上の冷却ポイントＣＰに、冷却ノズル６２から冷却媒体が吹き付けられる。
これにより、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間に温度勾配が生じ、冷却ポイントＣＰに対してレーザスポットＬＳとは反対側の領域に大きな引張り応力が生じる。そして、この引張り応力を利用して、マザーガラス基板５０の端部に形成された切り込みＴＲからスクライブ予定ラインに沿ってマザーガラス基板５０の厚さｔの方向に垂直クラックが形成される。
マザーガラス基板５０は、長円形状のレーザスポットＬＳによって加熱される。この場合、マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳの一方の端部における大きな熱エネルギー強度により、その表面から熱が内部に向かって三次元的に伝わっていくが、レーザスポットＬＳがマザーガラス基板５０に対して相対的に移動することにより、レーザスポットＬＳの前端部によって加熱された部分は、レーザスポットＬＳの中央部における小さな熱エネルギー強度によって加熱された後に、再度、レーザスポットＬＳの後端部における大きな熱エネルギー強度によって加熱される。
このように、マザーガラス基板５０の表面は、大きな熱エネルギー強度によって加熱された後に、小さな熱エネルギー強度によって加熱されている間に、その熱が内部にまで確実に伝導される。また、このとき、マザーガラス基板５０の表面が大きな熱エネルギー強度によって加熱され続けることが防止され、マザーガラス基板５０の表面の軟化が防止されることになる。その後、再度、大きな熱エネルギー強度によってマザーガラス基板５０が加熱されると、マザーガラス基板５０の内部にまで確実に加熱されることになり、マザーガラス基板５０の表面および内部に、圧縮応力が発生する。そして、このような圧縮応力が発生した領域の近傍の冷却ポイントＣＰに冷却媒体が吹き付けられることにより引張り応力が発生する。
レーザスポットＬＳによる加熱領域に圧縮応力が発生し、冷却媒体による冷却ポイントＣＰに引張り応力が発生すると、レーザスポットＬＳと冷却ポイントＣＰとの間の熱拡散領域に発生している圧縮応力により、冷却ポイントＣＰに対してレーザスポットＬＳとは反対側の領域に大きな引張り応力が発生する。そして、この引張り応力を利用して、マザーガラス基板５０の端部に形成された切り込みＴＲからブラインドクラックがスクライブ予定ラインに沿って発生する。
スクライブラインとしてのブラインドクラックＢＣがマザーガラス基板５０に形成されると、マザーガラス基板５０は、次の分断工程に供給されて、ブラインドクラックＢＣの両側に、ブラインドクラックＢＣをマザーガラス基板５０の厚み方向に伸展させるような曲げモーメントが発生するようにマザーガラス基板５０に力が加えられる。これにより、マザーガラス基板５０は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って形成されたブラインドクラックＢＣに沿って分断される。
このようなスクライブ装置では、マザーガラス基板５０の表面に形成されるレーザスポットＬＳは、長軸方向に熱エネルギー強度が最大となるような熱エネルギー強度分布になっている。このように、熱エネルギー強度が長軸方向の各端部において最大となっていて、２段階でマザーガラス基板５０の表面を加熱することで、マザーガラス基板５０は基板内部に熱が伝熱された状態とされる。このため冷却ポイントＣＰを形成する冷媒による冷却のみでは冷却ポイントＣＰとの間において、十分な熱応力勾配が得られず深いブラインドクラック（垂直クラック）が形成されない。このため、前述分断工程でマザーガラス基板５０の分断不良を発生させるおそれがあった。
このような場合には、マザーガラス基板５０とレーザスポットＬＳとの相対移動速度を遅くして、レーザスポットＬＳの端部による加熱時間を長くしなければならず、その結果、ブラインドクラックＢＣを効率よく形成することができなくなるおそれがある。
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、マザーガラス基板等の脆性材料基板にスクライブラインを、効率よく、しかも確実に形成することができる脆性材料基板のスクライブ方法およびスクライブ装置を提供することにある。In the following, a conventional technique for forming a scribe line on a glass substrate which is a kind of a brittle material substrate used for various flat panel displays and a mother brittle material substrate formed by bonding the brittle material substrate to each other will be described. .
An FPD such as a liquid crystal display panel formed by bonding a pair of glass substrates is a glass substrate of a predetermined size that each mother glass substrate forms an FPD after the pair of mother glass substrates are bonded together. It is divided so that it becomes. Each mother glass substrate is cut along a scribe line after a scribe line is previously formed by a diamond cutter or the like. Depending on the type of flat panel display and the manufacturing method, a scribe line may be formed on the mother glass substrate before bonding, and the mother glass substrate may be divided.
When the scribe line is mechanically formed by a cutter or the like, the remaining stress is accumulated in the peripheral portion of the formed scribe line. When the mother glass substrate is divided along the scribe line, the residual stress is accumulated at the edge portion of the side edge and the peripheral portion of the surface of the glass substrate formed by the division. Such residual stress is a potential stress that stretches unnecessary cracks near the surface of the glass substrate. When this residual stress is released, unnecessary cracks are generated and the cross-section of the glass substrate is increased. There is a risk that the edge of the chip will be missing. Debris generated due to chipping of the edge portion of the divided cross section of the glass substrate may adversely affect the manufactured FPD.
In recent years, a method using a laser beam has been put into practical use in order to form a scribe line on the surface of a mother glass substrate. In the method of forming a scribe line on a mother glass substrate using a laser beam, the laser beam LB is irradiated from the laser oscillation device 61 to the mother glass substrate 50 as shown in FIG. The laser beam LB irradiated from the laser oscillation device 61 forms an elliptical laser spot LS along the planned scribe line SL on the mother glass substrate 50 on the surface of the mother glass substrate 50. The mother glass substrate 50 and the laser beam LB irradiated from the laser oscillation device 61 are relatively moved along the longitudinal direction of the laser spot LS.
The mother glass substrate 50 is heated by the laser beam LB to a temperature lower than the temperature at which the mother glass substrate 50 is softened. Thereby, the surface of the mother glass substrate 50 on which the laser spot LS is formed is heated without being softened.
Further, a cooling medium such as cooling water is sprayed from the cooling nozzle 62 so that a scribe line is formed in the vicinity of the irradiation region of the laser beam LB on the surface of the mother glass substrate 50. A compressive stress is generated on the surface of the mother glass substrate 50 irradiated with the laser beam LB by heating with the laser beam LB, and a tensile stress is generated by spraying a cooling medium. As described above, since tensile stress is generated in a region adjacent to the region where the compressive stress is generated, a stress gradient based on each stress is generated between the two regions, and the mother glass substrate 50 has an edge of the mother glass substrate 50. Vertical cracks are formed in the thickness direction (vertical direction) of the mother glass substrate 50 along the scribe line SL from the cut TR formed in advance in the part. That is, this vertical crack line is a scribe line.
Since the vertical cracks formed on the surface of the mother glass substrate 50 in this way are minute and are usually not visible to the naked eye, they are referred to as blind cracks BC.
9 is a schematic perspective view showing a formation state of a blind crack BC on the mother glass substrate 50 scribed by the laser scribing apparatus, and FIG. 10 is a plan view schematically showing a physical change state on the mother glass substrate 50. FIG.
The laser beam oscillated from the laser oscillation device 61 forms an elliptical laser spot LS on the surface of the mother glass substrate 50. The laser spot LS is irradiated so that the long axis coincides with the scheduled scribe line SL.
In this case, in the laser spot LS formed on the mother glass substrate 50, the thermal energy intensity at the outer peripheral edge is larger than the thermal energy intensity at the center. Such a laser spot LS is formed by converting a laser beam having a Gaussian distribution of thermal energy into a thermal energy distribution such that each end in the major axis direction has the maximum thermal energy intensity. Therefore, the thermal energy intensity is maximized at each end in the major axis direction located on the scribe line SL, and the thermal energy intensity at the center of the laser spot LS sandwiched between the ends is It is smaller than the thermal energy intensity at the part.
The mother glass substrate 50 is relatively moved along the long axis direction of the laser spot LS. Therefore, the mother glass substrate 50 is moved along the long axis of the laser spot LS along the planned scribe line SL. After being heated with a large thermal energy intensity at one end in the direction, it is heated with a small thermal energy intensity at the center of the laser spot LS, and then heated with a large thermal energy intensity. Then, after that, the cooling medium is sprayed from the cooling nozzle 62 to the cooling point CP on the scribe line spaced apart from the rear end portion of the laser spot LS, for example, by a predetermined interval L in the long axis direction.
Thereby, a temperature gradient is generated between the laser spot LS and the cooling point CP, and a large tensile stress is generated in a region opposite to the laser spot LS with respect to the cooling point CP. Then, by utilizing this tensile stress, a vertical crack is formed in the direction of the thickness t of the mother glass substrate 50 along the planned scribe line from the cut TR formed at the end of the mother glass substrate 50.
The mother glass substrate 50 is heated by an elliptical laser spot LS. In this case, in the mother glass substrate 50, heat is transferred three-dimensionally from the surface toward the inside due to the large thermal energy intensity at one end of the laser spot LS, but the laser spot LS is transmitted to the mother glass substrate 50. The portion heated by the front end portion of the laser spot LS is heated by the small thermal energy intensity at the center portion of the laser spot LS, and then the rear end portion of the laser spot LS again. It is heated by the large heat energy intensity.
Thus, after the surface of the mother glass substrate 50 is heated with a large thermal energy intensity, the heat is reliably conducted to the inside while being heated with a small thermal energy intensity. At this time, the surface of the mother glass substrate 50 is prevented from continuing to be heated by a large thermal energy intensity, and the surface of the mother glass substrate 50 is prevented from being softened. Thereafter, when the mother glass substrate 50 is heated again with a large thermal energy intensity, the mother glass substrate 50 is surely heated to the inside, and a compressive stress is generated on the surface and inside of the mother glass substrate 50. To do. And a tensile stress generate | occur | produces when a cooling medium is sprayed on the cooling point CP of the vicinity of the area | region where such a compressive stress generate | occur | produced.
When a compressive stress is generated in the heating region by the laser spot LS and a tensile stress is generated at the cooling point CP by the cooling medium, the cooling is caused by the compressive stress generated in the thermal diffusion region between the laser spot LS and the cooling point CP. A large tensile stress is generated in a region opposite to the laser spot LS with respect to the point CP. Then, using this tensile stress, blind cracks are generated along the planned scribe lines from the cuts TR formed in the end portions of the mother glass substrate 50.
When the blind crack BC as the scribe line is formed on the mother glass substrate 50, the mother glass substrate 50 is supplied to the next dividing step, and the blind crack BC is formed on both sides of the blind crack BC. A force is applied to the mother glass substrate 50 so as to generate a bending moment that extends in the direction. Thereby, the mother glass substrate 50 is divided along the blind crack BC formed along the scribe line SL.
In such a scribing apparatus, the laser spot LS formed on the surface of the mother glass substrate 50 has a thermal energy intensity distribution that maximizes the thermal energy intensity in the major axis direction. Thus, the thermal energy intensity is maximum at each end in the major axis direction, and heat is transferred to the mother glass substrate 50 by heating the surface of the mother glass substrate 50 in two stages. It is assumed that For this reason, a sufficient thermal stress gradient cannot be obtained between the cooling point CP and cooling with the refrigerant forming the cooling point CP, and a deep blind crack (vertical crack) is not formed. For this reason, there existed a possibility of generating the division defect of the mother glass substrate 50 at the above-mentioned division | segmentation process.
In such a case, the relative movement speed between the mother glass substrate 50 and the laser spot LS must be slowed down to increase the heating time at the end of the laser spot LS. There is a risk that it cannot be formed well.
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for scribing a brittle material substrate capable of efficiently and reliably forming a scribe line on a brittle material substrate such as a mother glass substrate. It is to provide a scribing device.

本発明の脆性材料基板のスクライブ方法は、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿って、該脆性材料基板の軟化点よりも低い温度のレーザスポットが形成されるようにレーザビームを連続的に照射し移動させつつ、そのレーザスポットの後方のスクライブ予定ラインに沿った領域付近を冷却媒体にて冷却することにより冷却スポットを形成して、スクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを連続して形成する脆性材料基板のスクライブ方法において、
前記冷却スポットよりもレーザスポット側であって、スクライブ予定ラインに沿った領域を予め冷媒にて冷却するための少なくとも一つのアシスト冷却スポットを形成しつつスクライブすることを特徴とする。
前記アシスト冷却スポットは、前記冷却スポットを形成する冷却温度よりも高い冷却温度の冷媒よって形成される。
また、本発明の脆性材料基板のスクライブ装置は、脆性材料基板の軟化点よりも低い温度のレーザスポットが該脆性材料基板の表面に形成されるようにレーザビームを連続的に照射しつつ移動させるレーザビーム照射手段と、そのレーザスポットによって加熱される領域の後方のスクライブ予定ラインに沿った領域付近を連続して冷媒にて冷却する冷却手段を具備し、脆性材料基板の表面におけるスクライブ予定ラインに沿ってブラインドクラックを形成する脆性材料基板のスクライブ装置において、該冷却手段によって冷却される領域よりも前記レーザビーム照射手段によって形成されるレーザスポット側の領域を、冷却手段の冷媒の温度より高い温度の冷媒によって冷却する少なくとも一つのアシスト冷却手段を具備することを特徴とする。The method for scribing a brittle material substrate according to the present invention is such that a laser beam is continuously generated so that a laser spot having a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate is formed along a scribe line on the surface of the brittle material substrate. While irradiating and moving, the vicinity of the area along the planned scribe line behind the laser spot is cooled with a cooling medium to form a cooling spot, and blind cracks are continuously formed along the planned scribe line. In the scribing method of the brittle material substrate,
The scribing is performed while forming at least one assist cooling spot for cooling in advance a region on the laser spot side from the cooling spot and along the scribe line.
The assist cooling spot is formed by a refrigerant having a cooling temperature higher than a cooling temperature forming the cooling spot.
The brittle material substrate scribing apparatus of the present invention is moved while continuously irradiating a laser beam so that a laser spot having a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate is formed on the surface of the brittle material substrate. The laser beam irradiating means and cooling means for continuously cooling the vicinity of the area along the planned scribe line behind the area heated by the laser spot with a coolant are provided on the planned scribe line on the surface of the brittle material substrate. In the scribing apparatus for a brittle material substrate that forms blind cracks along the region, the region closer to the laser spot formed by the laser beam irradiation unit than the region cooled by the cooling unit is higher than the temperature of the refrigerant of the cooling unit. Characterized in that it comprises at least one assist cooling means for cooling by the refrigerant. .

図１は、本発明のスクライブ方法の実施状態を示す模式的平面図である。
図２は、本発明のスクライブ装置の実施の形態の一例を示す正面図である。
図３は、実施例１において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図４は、実施例２において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図５は、実施例３において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図６は、実施例４において、ブラインドクラックを形成した結果を示すグラフである。
図７は、本発明の別の実施形態を示す模式的平面図である。
図８は、レーザビームを使用した従来のレーザスクライブ装置の動作説明のための模式図である。
図９は、そのレーザスクライブ装置によってスクライブされるマザーガラス基板上のブラインドクラックの形成の状態を模式的に示す斜視図である
図１０は、そのレーザスクライブ装置によってスクライブされるマザーガラス基板上の物理変化状態を模式的に示す平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing an implementation state of the scribing method of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an example of the embodiment of the scribing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 1.
FIG. 4 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 2.
FIG. 5 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 3.
FIG. 6 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 4.
FIG. 7 is a schematic plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the operation of a conventional laser scribing apparatus using a laser beam.
FIG. 9 is a perspective view schematically showing a state of formation of blind cracks on the mother glass substrate scribed by the laser scribe device. FIG. 10 shows physical properties on the mother glass substrate scribed by the laser scribe device. It is a top view which shows a change state typically.

図１は、本発明の脆性材料基板のスクライブ方法の実施状態を模式的に示すマザーガラス基板表面の概略平面図である。このスクライブ方法は、例えば、マザーガラス基板を分断して、液晶表示パネル等のＦＰＤを構成する複数のガラス基板を形成する際に、マザーガラス基板を分断する前に、マザーガラス基板にスクライブラインとなるブラインドクラックを形成するために実施される。
図１に示すように、マザーガラス基板５０の表面には、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザビームの照射によってレーザスポットＬＳ１が形成される。なお、マザーガラス基板５０の表面におけるスクライブ予定ラインＳＬのスクライブ開始位置付近のマザーガラス基板５０の側縁部には、そのスクライブ予定ラインに沿った切り込み（切れ目）ＴＲが予め形成されている。
レーザスポットＬＳ１は楕円形状になっており、長径がスクライブ予定ラインＳＬに沿った状態で、マザーガラス基板５０の表面に対して矢印Ａで示す方向に相対的に移動される。
この場合、マザーガラス基板５０に形成されるレーザスポットＬＳ１は、外周縁部の熱エネルギー強度が、中央部の熱エネルギー強度よりも大きくなっている。このようなレーザスポットＬＳ１は、熱エネルギー強度がガウス分布であるレーザビームを、長軸方向の各端部が最大の熱エネルギー強度となるような熱エネルギー分布とすることで形成される。従って、スクライブ予定ラインＳＬ上に位置する長軸方向の各端部において、熱エネルギー強度がそれぞれ最大となり、各端部間にて挟まれたレーザスポットＬＳ１の中央部分の熱エネルギー強度は、各端部における熱エネルギー強度よりも小さくなっている。
楕円形状のレーザスポットＬＳ１は、マザーガラス基板５０の表面におけるスクライブ予定ラインＳＬに沿って移動し、スクライブ予定ラインＳＬを、順次、加熱する。
レーザスポットＬＳ１は、マザーガラス基板５０が軟化する軟化点の温度よりも低い温度で、しかも、マザーガラス基板５０に対して高速で移動しつつ、マザーガラス基板５０を加熱する。これにより、レーザスポットＬＳ１が形成されたマザーガラス基板５０の表面は、溶融されることなく加熱される。
マザーガラス基板５０の表面には、レーザスポットＬＳ１の進行方向の後方に、主冷却ポイントＭＣＰが形成される。主冷却ポイントＭＣＰは、冷却ノズルからマザーガラス基板５０の表面に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス、ＣＯ_２ガス等の冷却媒体を吹き付けることによって、マザーガラス基板５０の表面を冷却するように形成されており、マザーガラス基板５０に対するレーザスポットＬＳ１と同方向に、しかも、レーザスポットＬＳ１の移動速度に等しい速度で、マザーガラス基板５０の表面のスクライブ予定ラインＳＬに沿って移動させられる。
また、マザーガラス基板５０の表面には、主冷却ポイントＭＣＰの進行方向の前方であって、主冷却ポイントＭＣＰに近接して、スクライブ予定ラインＳＬに沿ってアシスト冷却ポイントＡＣＰが形成されている。アシスト冷却ポイントＡＣＰは、冷却ノズルからマザーガラス基板５０の表面に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス、ＣＯ_２ガス等の冷却媒体を吹き付けることによって、マザーガラス基板５０の表面を、主冷却ポイントＭＣＰに吹き付けられる冷媒の温度よりもアシスト冷却ポイントＡＣＰに吹き付けられる冷媒の温度が高い状態で、冷却するようになっている。アシスト冷却ポイントＡＣＰも、主冷却ポイントＭＣＰと同様に、マザーガラス基板５０に対するレーザスポットＬＳ１と同方向に、しかも、レーザスポットＬＳ１の移動速度に等しい速度で、マザーガラス基板５０の表面のスクライブ予定ラインＳＬに沿って移動させられる。
マザーガラス基板５０の表面は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザスポットＬＳ１によって順次加熱された後に、その加熱部分が、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって冷却される直前に、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒によって、主冷却ポイントＭＣＰよりも高い冷却温度で冷却され、その後に、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって、アシスト冷却ポイントＡＣＰよりも低い冷却温度に冷却される。
マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳ１によって加熱されると、その表面に圧縮応力が発生し、その後、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒によって、一旦、冷却された後に、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって、さらに冷却される。これにより、スクライブ予定ラインに沿って、垂直方向に深くなったブラインドクラックＢＣのラインが形成される。
レーザスポットＬＳ１によってマザーガラス基板５０の表面を加熱して圧縮応力を発生させた後に、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒によってマザーガラス基板５０の表面を一旦冷却することにより、引張り応力が発生する。そして、このような引張り応力が発生した状態で、さらに、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって冷却すると、マザーガラス基板５０の表面には、すでに引張り応力が発生した状態になっているために、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒による冷却によって発生する引張り応力が、マザーガラス基板５０の表面に対して作用しやすくなって、マザーガラス基板５０には、垂直方向に深いブラインドクラックＢＣが形成されると考えられる。
また、図１０に示した従来技術のレーザによるスクライブ方法では、レーザスポットＬＳでマザーガラス基板５０の表面を加熱した後、冷却媒体を吹き付けてマザーガラス基板５０の表面を冷却するため、ブラインドクラックを形成する上で無駄なサーマルショックが発生していると考えられる。
そして、本発明のスクライブ方法では、アシスト冷却ポイントＡＣＰを主冷却ポイントＭＣＰとレーザスポットＬＳ１との間に設けることによって、上述の無駄なサーマルショックが緩和されて、サーマルショックで失われていたエネルギーがブラインドクラックを伸長させる力に費やされたとも考えられる。
スクライブラインとしてのブラインドクラックがマザーガラス基板５０に形成されると、マザーガラス基板５０は、次の分断工程に供給されて、ブラインドクラックの両側に、ブラインドクラックをマザーガラス基板５０の厚み方向に伸張させるような曲げモーメントが発生するように、マザーガラス基板５０に力が加えられる。これにより、マザーガラス基板５０は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って形成されたブラインドクラックに沿って分断される。
図２は、本発明の脆性材料基板のスクライブ装置の実施形態を示す概略構成図である。本発明のスクライブ装置は、例えば、マザーガラス基板５０からＦＰＤに使用される複数のガラス基板に分断するためのスクライブラインを形成する装置である。このスクライブ装置は、図２に示すように、水平な架台１１上に所定の水平方向（Ｙ方向）に沿って往復移動するスライドテーブル１２を有している。
スライドテーブル１２は、架台１１の上面にＹ方向に沿って平行に配置された一対のガイドレール１４および１５に、水平な状態で各ガイドレール１４および１５に沿ってスライド可能に支持されている。両ガイドレール１４および１５の中間部には、各ガイドレール１４および１５と平行にボールネジ１３が、モータ（図示せず）によって回転するように設けられている。ボールネジ１３は、正転および逆転可能になっており、このボールネジ１３にボールナット１６が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット１６は、スライドテーブル１２に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ１３の正転および逆転によって、ボールネジ１３に沿って両方向にスライドする。これにより、ボールナット１６と一体的に取り付けられたスライドテーブル１２が、各ガイドレール１４および１５に沿ってＹ方向にスライドする。
スライドテーブル１２上には、台座１９が水平な状態で配置されている。台座１９は、スライドテーブル１２上に平行に配置された一対のガイドレール２１に、スライド可能に支持されている。各ガイドレール２１は、スライドテーブル１２のスライド方向であるＹ方向と直交するＸ方向に沿って配置されている。また、各ガイドレール２１間の中央部には、各ガイドレール２１と平行にボールネジ２２が配置されており、ボールネジ２２がモータ２３によって正転および逆転されるようになっている。
ボールネジ２２には、ボールナット２４が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット２４は、台座１９に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ２２の正転および逆転によって、ボールネジ２２に沿って両方向に移動する。これにより、台座１９が、各ガイドレール２１に沿ったＸ方向にスライドする。
台座１９上には、回転機構２５が設けられており、この回転機構２５上に、切断対象であるマザーガラス基板５０が載置される回転テーブル２６が、水平な状態で設けられている。回転機構２５は、回転テーブル２６を、垂直方向に沿った中心軸の周りに回転させるようになっており、基準位置に対して任意の回転角度θになるように、回転テーブル２６を回転させることができる。回転テーブル２６上には、マザーガラス基板５０が、例えば吸引チャックによって固定される。
回転テーブル２６の上方には、回転テーブル２６とは適当な間隔をあけて、支持台３１が配置されている。この支持台３１は、垂直状態で配置された光学ホルダー３３の下端部に水平な状態で支持されている。光学ホルダー３３の上端部は、架台１１上に設けられた取付台３２の下面に取り付けられている。取付台３２上には、レーザビームを発振するレーザ発振器３４が設けられており、レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが、光学ホルダー３３内に保持された光学系に照射される。
レーザ発振器３４から発振されるレーザビームは、熱エネルギー強度分布が正規分布になっており、光学ホルダー３３内に設けられた光学系によって、図１に示すような楕円形状のレーザスポットＬＳ１とされて、しかも、その長軸方向が、回転テーブル２６の移動方向であるＸ方向に平行になるように、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０に照射される。
支持台３１には、光学ホルダー３３に対して適当な間隔をあけて、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０に対向して、アシスト冷却ノズル４１が配置されている。このアシスト冷却ノズル４１は、光学ホルダー３３から照射されるレーザビームによってマザーガラス基板に形成されるレーザスポットＬＳ１の後方の位置に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス等の冷却媒体を吹き付けるようになっている。
また、支持台３１には、このアシスト冷却ノズル４１に対して４ｍｍ以上の間隔をあけて、主冷却ノズル３７が配置されている。この主冷却ノズル３７は、アシスト冷却ノズル４１にて冷却されたマザーガラス基板の後方の位置に、冷却水、水と圧縮空気の混合流体、圧縮空気、Ｈｅガス等の冷却媒体を吹き付けるようになっている。主冷却ノズル３７からマザーガラス基板５０に吹き付けられる冷却媒体の冷却温度は、アシスト冷却ノズル４１からマザーガラス基板５０に吹き付けられる冷却媒体の冷却温度よりも低くなっている。
また、支持台３１には、光学ホルダー３３から照射されるレーザスポットＬＳ１に対して、主冷却ノズル３７とは反対側に、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０に対向して、カッターホイール３５が設けられている。カッターホイール３５は、光学ホルダー３３から照射されるレーザスポットＬＳ１の長軸方向に沿って配置されており、回転テーブル２６上に載置されたマザーガラス基板５０の側縁部に、スクライブ予定ラインに沿う方向に切り込み（切れ目）を形成する。
なお、スライドテーブル１２および台座１９の位置決め、回転機構２５、レーザ発振器３４等は、制御部（図示せず）によって制御される。
このようなスクライブ装置によってマザーガラス基板５０の表面にブラインドクラックを形成する場合には、まず、マザーガラス基板５０のサイズ、スクライブ予定ラインの位置等の情報が、制御部に入力される。
そして、マザーガラス基板５０が、回転テーブル２６上に載置されて吸引手段によって固定される。このような状態になると、ＣＣＤカメラ３８および３９によって、マザーガラス基板５０に設けられたアライメントマークが撮像される。撮像されたアライメントマークは、モニター２８および２９によって表示され、画像処理装置でマザーガラス基板５０上のアライメントマークの位置情報が処理される。
回転テーブル２６が支持台３１に対して位置決めされると、回転テーブル２６がＸ方向に沿ってスライドされて、マザーガラス基板５０の側縁部におけるスクライブ予定ラインが、カッターホイール３５に対向される。そして、カッターホイール３５が下降されて、マザーガラス基板５０のスクライブ予定ラインの側縁部に切り込み（切れ目）ＴＲが形成される。
その後、回転テーブル２６が、スクライブ予定ラインに沿ってＸ方向にスライドされつつ、レーザ発振装置３４から、レーザビームが発振され、また、アシスト冷却ノズル４１から、冷却水等の冷却媒体が噴射されるとともに、主冷却ノズル３７から冷却水等が圧縮エアーとともに噴射される。
レーザ発振装置３４から発振されるレーザビームにより、マザーガラス基板５０上には、マザーガラス基板５０の走査方向に沿って、Ｘ軸方向に沿って長くなった楕円形状のレーザスポットＬＳ１が形成される。そして、そのレーザスポットＬＳ１の後方に、アシスト冷却ノズル４１から、冷却媒体がスクライブ予定ラインに沿って吹き付けられてアシスト冷却ポイントＡＣＰが形成される。さらに、そのアシスト冷却ポイントＡＣＰの後方に、主冷却ノズル３７から冷却媒体がスクライブ予定ラインＳＬに沿って吹き付けられて、主冷却ポイントＭＣＰが形成される。
これにより、前述したように、レーザスポットＬＳ１による加熱と、アシスト冷却ポイントＡＣＰおよび主冷却ポイントＭＣＰによる冷却によって形成される応力勾配により、マザーガラス基板５０に、アシスト冷却ポイントＡＣＰを採用しないこれまでの場合と比べて、垂直なブラインドクラックがより深く形成される。
ブラインドクラックがマザーガラス基板５０に形成されると、マザーガラス基板５０は、次の分断工程に供給されて、ブラインドクラックの幅方向に曲げモーメントが作用するように、マザーガラス基板に力が加えられる。これにより、マザーガラス基板５０は、その側縁部に設けられた切り込みＴＲから、ブラインドクラックに沿って分断される。
なお、これまでの実施の形態の説明においては、主冷却ポイントＭＣＰ及びアシスト冷却ポイントＡＣＰを、それぞれ主冷却ノズル３７及びアシスト冷却ノズル４１からスクライブ予定ラインＳＬ上に、直接、冷却媒体を照射することによって形成する構成であったが、例えば、主冷却ノズル３７及びアシスト冷却ノズル４１が単独でＸ方向及びＹ方向に移動させる機構を備え、スクライブ予定ライン上でレーザスポットＬＳ１とアシスト冷却ポイントＡＣＰの間隔及びアシスト冷却ポイントＡＣＰと主冷却ポイントＭＣＰの間隔が自在に調節されたり、アシスト冷却ポイントＡＣＰ及び主冷却ポイントＭＣＰの位置がスクライブ予定ライン上からずれた位置に設定することができる構成であることが好ましい。
また、本発明の実施の形態では、脆性材料基板の一例として液晶表示パネルのマザーガラス基板を用いて説明したが、本発明は、貼り合わせガラス基板、単板ガラス、半導体ウエハ、セラミックス等のスクライブ加工においても適用できる。
尚、上述までの説明においては、マザーガラス基板５０に形成されるレーザスポットＬＳ１の外周縁部の熱エネルギー強度が、中央部の熱エネルギー強度よりも大きくなっている場合を説明したが、レーザスポットＬＳ１の熱エネルギー分布がガウス分布であってもよい。FIG. 1 is a schematic plan view of the surface of a mother glass substrate schematically showing an implementation state of the scribing method for a brittle material substrate according to the present invention. In this scribing method, for example, when a plurality of glass substrates constituting an FPD such as a liquid crystal display panel are formed by dividing the mother glass substrate, a scribe line is formed on the mother glass substrate before dividing the mother glass substrate. It is carried out to form a blind crack.
As shown in FIG. 1, a laser spot LS1 is formed on the surface of the mother glass substrate 50 by irradiating a laser beam along a scribe line SL. In addition, on the side edge portion of the mother glass substrate 50 in the vicinity of the scribe start position of the scribe line SL on the surface of the mother glass substrate 50, a cut (cut) TR along the scribe line is formed in advance.
The laser spot LS1 has an elliptical shape, and is moved relative to the surface of the mother glass substrate 50 in the direction indicated by the arrow A in a state where the major axis is along the scribe line SL.
In this case, in the laser spot LS1 formed on the mother glass substrate 50, the thermal energy intensity at the outer peripheral edge is larger than the thermal energy intensity at the center. Such a laser spot LS1 is formed by changing a laser beam having a Gaussian distribution of thermal energy into a thermal energy distribution such that each end in the major axis direction has a maximum thermal energy intensity. Accordingly, the thermal energy intensity is maximized at each end in the major axis direction located on the planned scribe line SL, and the thermal energy intensity at the center portion of the laser spot LS1 sandwiched between the ends is It is smaller than the thermal energy intensity at the part.
The elliptical laser spot LS1 moves along the scheduled scribe line SL on the surface of the mother glass substrate 50, and sequentially heats the scheduled scribe line SL.
The laser spot LS1 heats the mother glass substrate 50 while moving at a high speed with respect to the mother glass substrate 50 at a temperature lower than the temperature of the softening point at which the mother glass substrate 50 softens. Thereby, the surface of the mother glass substrate 50 on which the laser spot LS1 is formed is heated without being melted.
A main cooling point MCP is formed on the surface of the mother glass substrate 50 behind the laser spot LS1 in the traveling direction. The main cooling point MCP blows a cooling medium such as cooling water, a mixed fluid of water and compressed air, compressed air, He gas, N ₂ gas, and CO ₂ gas from the cooling nozzle to the surface of the mother glass substrate 50, The surface of the mother glass substrate 50 is formed to be cooled, and the surface of the mother glass substrate 50 is scribed in the same direction as the laser spot LS1 with respect to the mother glass substrate 50 and at a speed equal to the moving speed of the laser spot LS1. It is moved along the planned line SL.
In addition, an assist cooling point ACP is formed on the surface of the mother glass substrate 50 along the planned scribe line SL in front of the main cooling point MCP in the traveling direction and in the vicinity of the main cooling point MCP. The assist cooling point ACP is performed by spraying a cooling medium such as cooling water, a mixed fluid of water and compressed air, compressed air, He gas, N ₂ gas, and CO ₂ gas from the cooling nozzle to the surface of the mother glass substrate 50. The surface of the mother glass substrate 50 is cooled in a state where the temperature of the refrigerant blown to the assist cooling point ACP is higher than the temperature of the refrigerant blown to the main cooling point MCP. Similarly to the main cooling point MCP, the assist cooling point ACP is also a scribe planned line on the surface of the mother glass substrate 50 in the same direction as the laser spot LS1 with respect to the mother glass substrate 50 and at a speed equal to the moving speed of the laser spot LS1. It is moved along SL.
The surface of the mother glass substrate 50 is sequentially heated by the laser spot LS1 along the scheduled scribe line SL, and immediately before the heated portion is cooled by the refrigerant forming the main cooling point MCP, the assist cooling point ACP. Is cooled at a cooling temperature higher than the main cooling point MCP, and then cooled to a cooling temperature lower than the assist cooling point ACP by the refrigerant forming the main cooling point MCP.
When the mother glass substrate 50 is heated by the laser spot LS1, a compressive stress is generated on the surface thereof. After that, the mother glass substrate 50 is once cooled by the refrigerant that forms the assist cooling point ACP, and then forms the main cooling point MCP. It is further cooled by the refrigerant. As a result, a blind crack BC line that is deep in the vertical direction is formed along the scribe line.
After the surface of the mother glass substrate 50 is heated by the laser spot LS1 to generate a compressive stress, the surface of the mother glass substrate 50 is once cooled by the coolant that forms the assist cooling point ACP, thereby generating a tensile stress. And, in such a state where tensile stress is generated, when further cooled by the refrigerant forming the main cooling point MCP, the surface of the mother glass substrate 50 is already in a state where tensile stress has been generated. The tensile stress generated by the cooling by the refrigerant that forms the main cooling point MCP is likely to act on the surface of the mother glass substrate 50, and a deep blind crack BC is formed in the vertical direction on the mother glass substrate 50. it is conceivable that.
In the conventional scribing method shown in FIG. 10, the surface of the mother glass substrate 50 is heated by the laser spot LS and then the cooling medium is sprayed to cool the surface of the mother glass substrate 50. It is considered that a useless thermal shock has occurred in forming.
In the scribing method of the present invention, by providing the assist cooling point ACP between the main cooling point MCP and the laser spot LS1, the above-mentioned useless thermal shock is alleviated and the energy lost by the thermal shock is reduced. It is thought that it was spent on the force which extends a blind crack.
When a blind crack as a scribe line is formed in the mother glass substrate 50, the mother glass substrate 50 is supplied to the next cutting step, and the blind crack is extended in the thickness direction of the mother glass substrate 50 on both sides of the blind crack. A force is applied to the mother glass substrate 50 so that a bending moment is generated. Thereby, the mother glass substrate 50 is divided along the blind cracks formed along the scribe line SL.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the brittle material substrate scribing apparatus of the present invention. The scribing apparatus of the present invention is an apparatus for forming a scribe line for dividing a mother glass substrate 50 into a plurality of glass substrates used for FPD, for example. As shown in FIG. 2, the scribing device has a slide table 12 that reciprocates along a predetermined horizontal direction (Y direction) on a horizontal base 11.
The slide table 12 is supported by a pair of guide rails 14 and 15 disposed in parallel along the Y direction on the upper surface of the gantry 11 so as to be slidable along the guide rails 14 and 15 in a horizontal state. A ball screw 13 is provided at an intermediate portion between the guide rails 14 and 15 so as to be rotated by a motor (not shown) in parallel with the guide rails 14 and 15. The ball screw 13 is capable of normal rotation and reverse rotation, and is attached in a state where a ball nut 16 is screwed onto the ball screw 13. The ball nut 16 is integrally attached to the slide table 12 so as not to rotate, and slides in both directions along the ball screw 13 due to normal rotation and reverse rotation of the ball screw 13. Accordingly, the slide table 12 attached integrally with the ball nut 16 slides in the Y direction along the guide rails 14 and 15.
A pedestal 19 is arranged on the slide table 12 in a horizontal state. The pedestal 19 is slidably supported by a pair of guide rails 21 arranged in parallel on the slide table 12. Each guide rail 21 is arranged along the X direction orthogonal to the Y direction, which is the sliding direction of the slide table 12. A ball screw 22 is arranged in the center between the guide rails 21 in parallel with the guide rails 21, and the ball screw 22 is rotated forward and reverse by a motor 23.
A ball nut 24 is attached to the ball screw 22 so as to be screwed. The ball nut 24 is integrally attached to the pedestal 19 so as not to rotate, and moves in both directions along the ball screw 22 by forward and reverse rotation of the ball screw 22. Thereby, the pedestal 19 slides in the X direction along each guide rail 21.
A rotating mechanism 25 is provided on the pedestal 19, and a rotating table 26 on which the mother glass substrate 50 to be cut is placed is provided on the rotating mechanism 25 in a horizontal state. The rotation mechanism 25 rotates the rotation table 26 around the central axis along the vertical direction, and rotates the rotation table 26 so as to have an arbitrary rotation angle θ with respect to the reference position. Can do. On the turntable 26, a mother glass substrate 50 is fixed by, for example, a suction chuck.
A support base 31 is disposed above the turntable 26 with an appropriate distance from the turntable 26. The support base 31 is supported in a horizontal state at the lower end portion of the optical holder 33 arranged in a vertical state. The upper end portion of the optical holder 33 is attached to the lower surface of the mounting base 32 provided on the gantry 11. A laser oscillator 34 that oscillates a laser beam is provided on the mount 32, and the laser beam oscillated from the laser oscillator 34 is applied to the optical system held in the optical holder 33.
The laser beam oscillated from the laser oscillator 34 has a normal distribution of thermal energy intensity, and is converted into an elliptical laser spot LS1 as shown in FIG. 1 by the optical system provided in the optical holder 33. Moreover, the mother glass substrate 50 placed on the rotary table 26 is irradiated so that the major axis direction thereof is parallel to the X direction that is the moving direction of the rotary table 26.
On the support base 31, an assist cooling nozzle 41 is disposed so as to face the mother glass substrate 50 placed on the rotary table 26 at an appropriate interval with respect to the optical holder 33. The assist cooling nozzle 41 has cooling water, a mixed fluid of water and compressed air, compressed air, He gas, etc. at a position behind the laser spot LS1 formed on the mother glass substrate by the laser beam emitted from the optical holder 33. The cooling medium is sprayed.
A main cooling nozzle 37 is arranged on the support base 31 with an interval of 4 mm or more with respect to the assist cooling nozzle 41. The main cooling nozzle 37 sprays a cooling medium such as cooling water, a mixed fluid of water and compressed air, compressed air, and He gas on a position behind the mother glass substrate cooled by the assist cooling nozzle 41. ing. The cooling temperature of the cooling medium sprayed from the main cooling nozzle 37 to the mother glass substrate 50 is lower than the cooling temperature of the cooling medium sprayed from the assist cooling nozzle 41 to the mother glass substrate 50.
Further, the support base 31 is opposite to the main cooling nozzle 37 with respect to the laser spot LS1 irradiated from the optical holder 33, and is opposed to the mother glass substrate 50 placed on the rotary table 26. A cutter wheel 35 is provided. The cutter wheel 35 is arranged along the long axis direction of the laser spot LS1 irradiated from the optical holder 33, and is arranged on the side edge of the mother glass substrate 50 placed on the rotary table 26 in a planned scribe line. Cuts (cuts) are formed along the direction.
The positioning of the slide table 12 and the pedestal 19, the rotation mechanism 25, the laser oscillator 34, and the like are controlled by a control unit (not shown).
When blind cracks are formed on the surface of the mother glass substrate 50 by using such a scribing device, first, information such as the size of the mother glass substrate 50 and the position of the planned scribe line is input to the control unit.
Then, the mother glass substrate 50 is placed on the rotary table 26 and fixed by the suction means. In such a state, the CCD cameras 38 and 39 image the alignment marks provided on the mother glass substrate 50. The captured alignment mark is displayed on the monitors 28 and 29, and the position information of the alignment mark on the mother glass substrate 50 is processed by the image processing apparatus.
When the turntable 26 is positioned with respect to the support base 31, the turntable 26 is slid along the X direction, and the scheduled scribe line at the side edge of the mother glass substrate 50 is opposed to the cutter wheel 35. Then, the cutter wheel 35 is lowered, and a cut (cut) TR is formed at the side edge portion of the planned scribe line of the mother glass substrate 50.
Thereafter, while the rotary table 26 is slid in the X direction along the scribe line, a laser beam is oscillated from the laser oscillation device 34 and a cooling medium such as cooling water is ejected from the assist cooling nozzle 41. At the same time, cooling water or the like is injected from the main cooling nozzle 37 together with the compressed air.
By the laser beam oscillated from the laser oscillator 34, an elliptical laser spot LS1 that is elongated along the X-axis direction along the scanning direction of the mother glass substrate 50 is formed on the mother glass substrate 50. . Then, behind the laser spot LS1, the cooling medium is sprayed from the assist cooling nozzle 41 along the scheduled scribe line to form the assist cooling point ACP. Further, the cooling medium is sprayed from the main cooling nozzle 37 along the scheduled scribe line SL behind the assist cooling point ACP, thereby forming the main cooling point MCP.
Accordingly, as described above, the mother glass substrate 50 does not employ the assist cooling point ACP due to the stress gradient formed by the heating by the laser spot LS1 and the cooling by the assist cooling point ACP and the main cooling point MCP. Compared to the case, vertical blind cracks are formed deeper.
When the blind crack is formed in the mother glass substrate 50, the mother glass substrate 50 is supplied to the next cutting step, and a force is applied to the mother glass substrate so that a bending moment acts in the width direction of the blind crack. . As a result, the mother glass substrate 50 is divided along the blind cracks from the cuts TR provided at the side edges thereof.
In the description of the embodiments so far, the main cooling point MCP and the assist cooling point ACP are irradiated directly from the main cooling nozzle 37 and the assist cooling nozzle 41 onto the scheduled scribe line SL, respectively. For example, the main cooling nozzle 37 and the assist cooling nozzle 41 are provided with a mechanism for moving them in the X direction and the Y direction alone, and the interval between the laser spot LS1 and the assist cooling point ACP on the scribe line. In addition, the interval between the assist cooling point ACP and the main cooling point MCP can be freely adjusted, and the positions of the assist cooling point ACP and the main cooling point MCP can be set to be shifted from the scribe line. preferable.
In the embodiment of the present invention, the mother glass substrate of the liquid crystal display panel is described as an example of the brittle material substrate. However, the present invention is a scribe process for a bonded glass substrate, a single plate glass, a semiconductor wafer, ceramics, and the like. It can also be applied.
In the above description, the case where the thermal energy intensity of the outer peripheral edge portion of the laser spot LS1 formed on the mother glass substrate 50 is larger than the thermal energy intensity of the central portion has been described. The thermal energy distribution of LS1 may be a Gaussian distribution.

次に、このスクライブ装置を用いて、各種条件にて、ガラス基板にブラインドクラックを形成した実施例について説明する。 Next, the Example which formed the blind crack in the glass substrate on various conditions using this scribing apparatus is described.

レーザ発振器３４から発振されるレーザビームを、２００Ｗとして、厚さ３．０ｍｍのソーダガラス基板に照射してブラインドクラックを形成した。ガラス基板に形成したレーザスポットＬＳ１は、例えば長軸が４０ｍｍ、短軸が１．５ｍｍの楕円形状であり、主冷却ノズル３７から吹き付けられる冷媒によって形成される主冷却ポイントＭＣＰは、レーザスポットＬＳ１の中心から８５ｍｍ離れた位置に、また、アシスト冷却ノズル４１から吹き付けられる冷媒によって形成されるアシスト冷却ポイントＡＣＰは、主冷却ポイントＭＣＰからレーザスポットＬＳ１側に１０ｍｍの位置にそれぞれ形成する。
主冷却ノズル３７にはノズルの先端内径は０．６ｍｍであるものを使用し、アシスト冷却ノズル４１にはノズルの先端内径は０．８ｍｍであるものを使用する。
主冷却ノズル３７からは、水と圧縮空気の混合流体を、０．５ＭＰａ（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で、ガラス基板の表面に対して高さ５ｍｍから噴射させるようになっている。また、アシスト冷却ノズル４１からも圧縮空気を、０．２ＭＰａ（流量：１４Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で、ガラス基板の表面に対して高さ１ｍｍから噴射させるようになっている。さらに、ガラス基板の移動速度は、１００ｍｍ／ｓから１８０ｍｍ／ｓまで、１０ｍｍ／ｓずつ段階的に変化させてガラス基板にブラインドクラックを形成し、その深さδを測定した。その結果を、図３のグラフに示す。なお、比較のために、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合のブラインドクラックの深さδを、図３のグラフに併記する。
この場合、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。Blind cracks were formed by irradiating a soda glass substrate having a thickness of 3.0 mm with a laser beam oscillated from the laser oscillator 34 at 200 W. The laser spot LS1 formed on the glass substrate has an elliptical shape with a major axis of 40 mm and a minor axis of 1.5 mm, for example, and the main cooling point MCP formed by the coolant sprayed from the main cooling nozzle 37 is the laser spot LS1. The assist cooling point ACP formed by the coolant sprayed from the assist cooling nozzle 41 at a position 85 mm away from the center is formed at a position of 10 mm from the main cooling point MCP to the laser spot LS1 side.
A main cooling nozzle 37 having a nozzle tip inner diameter of 0.6 mm is used, and an assist cooling nozzle 41 having a nozzle tip inner diameter of 0.8 mm is used.
From the main cooling nozzle 37, a mixed fluid of water and compressed air is jetted from a height of 5 mm onto the surface of the glass substrate at a pressure of 0.5 MPa (flow rate: 10 L / min). Further, compressed air is also injected from the assist cooling nozzle 41 at a pressure of 0.2 MPa (flow rate: 14 L / min) from a height of 1 mm onto the surface of the glass substrate. Further, the moving speed of the glass substrate was changed in steps of 10 mm / s from 100 mm / s to 180 mm / s to form blind cracks in the glass substrate, and the depth δ was measured. The result is shown in the graph of FIG. For comparison, the depth δ of the blind crack when the assist cooling point ACP is not formed by the assist cooling nozzle 41 is also shown in the graph of FIG.
In this case, by forming the assist cooling point ACP by the assist cooling nozzle 41, the depth δ of the blind crack is about 10% deeper than when the assist cooling point ACP is not formed.

ガラス基板を、厚さが１．１ｍｍのソーダガラス基板とし、主冷却ノズル３７から、水と圧縮空気の混合流体を、０．５ＭＰａ（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で噴射させ、また、アシスト冷却ノズル４１からも圧縮空気を０．２ＭＰａ（流量：１４Ｌ／ｍｉｎ）の圧力で噴射させるようにし、さらに、アシスト冷却ノズル４１を主冷却ノズル３７に対して７ｍｍの間隔をあけて配置した。そして、ガラス基板の移動速度は、１００ｍｍ／ｓから４００ｍｍ／ｓまで、２０ｍｍ／ｓずつ段階的に変化させてガラス基板にブラインドクラックを形成し、その深さδを測定した。その結果を、図４のグラフに示す。なお、比較のために、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合のブラインドクラックの深さδを、図４のグラフに併記する。
また、その他の実施条件は実施例１と同様である。
この場合にも、アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰを形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。The glass substrate is a soda glass substrate having a thickness of 1.1 mm, and a mixed fluid of water and compressed air is injected from the main cooling nozzle 37 at a pressure of 0.5 MPa (flow rate: 10 L / min). Compressed air was also injected from the cooling nozzle 41 at a pressure of 0.2 MPa (flow rate: 14 L / min), and the assist cooling nozzle 41 was disposed at a distance of 7 mm from the main cooling nozzle 37. And the moving speed of the glass substrate was changed in steps of 20 mm / s from 100 mm / s to 400 mm / s to form blind cracks in the glass substrate, and the depth δ was measured. The result is shown in the graph of FIG. For comparison, the depth δ of the blind crack when the assist cooling point ACP is not formed by the assist cooling nozzle 41 is also shown in the graph of FIG.
Other implementation conditions are the same as those in the first embodiment.
Also in this case, by forming the assist cooling point ACP by the assist cooling nozzle 41, the depth δ of the blind crack is about 10% deeper than when the assist cooling point ACP is not formed.

アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰの位置を、主冷却ノズル３７による主冷却ポイントＭＣＰに対して、０ｍｍ〜１５ｍｍの間で変化させ、アシスト冷却ノズル４１によって冷却媒体を噴射させる際の圧力を、０．１ＭＰａ（流量：７Ｌ／ｍｉｎ）、０．２ＭＰａ（流量：１４Ｌ／ｍｉｎ）および０．３ＭＰａ（２１Ｌ／ｍｉｎ）と変化させたこと以外は、実施例１と同様の条件でブラインドクラックを形成して、その深さδを測定した。その結果を、図５のグラフに示す。
この場合、アシスト冷却ノズル４１と主冷却ノズル３７との間の距離が１０ｍｍ付近となるように、アシスト冷却ポイントＡＣＰをガラス基板上に形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。The position of the assist cooling point ACP by the assist cooling nozzle 41 is changed from 0 mm to 15 mm with respect to the main cooling point MCP by the main cooling nozzle 37, and the pressure when the cooling medium is injected by the assist cooling nozzle 41 is Blind cracks were formed under the same conditions as in Example 1 except that the pressure was changed to 0.1 MPa (flow rate: 7 L / min), 0.2 MPa (flow rate: 14 L / min), and 0.3 MPa (21 L / min). The depth δ was measured. The result is shown in the graph of FIG.
In this case, the assist cooling point ACP is formed on the glass substrate so that the distance between the assist cooling nozzle 41 and the main cooling nozzle 37 is about 10 mm, compared with the case where the assist cooling point ACP is not formed. Thus, the depth δ of the blind crack was about 10% deeper.

アシスト冷却ノズル４１によるアシスト冷却ポイントＡＣＰの位置を、主冷却ノズル３７による主冷却ポイントＭＣＰからの距離において、５ｍｍ〜９ｍｍの間で変化させ、アシスト冷却ノズル４１によって冷却媒体を噴射させる際の圧力を、０．１ＭＰａ（７Ｌ／ｍｉｎ）、０．２ＭＰａ（１４Ｌ／ｍｉｎ）および０．３ＭＰａ（２１Ｌ／ｍｉｎ）と変化させたこと以外は、実施例２と同様の条件でブラインドクラックを形成して、その深さδを測定した。その結果を、図６のグラフに示す。
この場合にも、アシスト冷却ノズル４１と主冷却ノズル３７との間の距離が７ｍｍ付近となるように、アシスト冷却ポイントＡＣＰをガラス基板上に形成することにより、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成しない場合に比較して、ブラインドクラックの深さδが１０％程度深くなっていた。
図７は本発明の別の実施形態を示す模式的平面図である。レーザ発振装置３４から発振されるレーザビームにより、マザーガラス基板５０上には、マザーガラス基板５０の走査方向に沿って、Ｘ軸方向に沿って長くなった楕円形状のレーザスポットＬＳ１が形成される。そして、そのレーザスポットＬＳ１の後方に、複数のアシスト冷却ノズル４１から、冷却媒体がスクライブ予定ラインに沿って吹き付けられて複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰが形成される。さらに、その複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰの後方に、主冷却ノズル３７から冷却媒体がスクライブ予定ラインＳＬに沿って吹き付けられて、主冷却ポイントＭＣＰが形成される。
マザーガラス基板５０の表面は、スクライブ予定ラインＳＬに沿って、レーザスポットＬＳ１によって順次加熱された後に、その加熱部分が、主冷却ポイントＭＣＰによって冷却される直前に、順次、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰによって、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒の温度よりも高い温度で冷却され、その後に、主冷却ポイントＭＣＰを形成する冷媒によって、アシスト冷却ポイントＡＣＰを形成する冷媒の温度よりも低い温度によって冷却される。
マザーガラス基板５０は、レーザスポットＬＳ１によって加熱されると、その表面に圧縮応力が発生し、その後、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰによって、一旦、冷却された後に、主冷却ポイントＭＣＰによって、さらに冷却される。これにより、スクライブ予定ラインに沿って、垂直方向に深くなったブラインドクラックのラインが形成される。
また、図８に示した従来技術のレーザによるスクライブ方法では、レーザスポットＬＳでマザーガラス基板５０の表面を加熱した後、冷却媒体を吹き付けてマザーガラス基板５０の表面を冷却するため、ブランドクラックを形成する上で無駄なサーマルショックが発生していると考えられる。
そして、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰを主冷却ポイントＭＣＰからレーザスポットＬＳ１側に設けることによって、上述の無駄なサーマルショックが緩和されて、サーマルショックで失われていたエネルギーがブラインドクラックを伸長させる力に費やされたとも考えられ、アシスト冷却ポイントを複数とすることで、順次、マザーガラス基板を冷却し、無駄なサーマルショックの発生を皆無にすることができ、アシスト冷却ポイントが１つである場合よりもさらに深いブラインドクラック（垂直クラック）を形成することができる。
主冷却ポイントとアシスト冷却ポイントをガラス基板に形成する冷却媒体は前述の一つのアシスト冷却ポイントをマザーガラス基板に形成する場合と同様であるため、ここでは詳述しない。
また、スクライブ装置の構成としては、例えば、主冷却ノズル３７及び複数のアシスト冷却ノズル４１が単独でＸ方向及びＹ方向に移動させる機構を備え、スクライブ予定ライン上でレーザスポットＬＳ１と最もレーザスポット側に位置するアシスト冷却ポイントＡＣＰの間隔、最も主冷却ポイントＭＣＰ側に位置するアシスト冷却ポイントＡＣＰと主冷却ポイントＭＣＰの間隔および複数のアシスト冷却ポイントの相互の間隔が自在に調節され、更に、複数のアシスト冷却ポイントＡＣＰ及び主冷却ポイントＭＣＰの位置がスクライブ予定ライン上からずれた位置に設定することができる構成であることが好ましい
このように、本発明は少なくとも一つのアシスト冷却ポイントをマザーガラス基板上のレーザスポットと主冷却ポイントの間に設けることより達成される。The position of the assist cooling point ACP by the assist cooling nozzle 41 is changed between 5 mm and 9 mm at a distance from the main cooling point MCP by the main cooling nozzle 37, and the pressure when the cooling medium is injected by the assist cooling nozzle 41 is changed. A blind crack was formed under the same conditions as in Example 2 except that the pressure was changed to 0.1 MPa (7 L / min), 0.2 MPa (14 L / min), and 0.3 MPa (21 L / min). The depth δ was measured. The result is shown in the graph of FIG.
Also in this case, when the assist cooling point ACP is formed on the glass substrate so that the distance between the assist cooling nozzle 41 and the main cooling nozzle 37 is about 7 mm, the assist cooling point ACP is not formed. In comparison, the depth δ of the blind crack was about 10% deeper.
FIG. 7 is a schematic plan view showing another embodiment of the present invention. By the laser beam oscillated from the laser oscillator 34, an elliptical laser spot LS1 that is elongated along the X-axis direction along the scanning direction of the mother glass substrate 50 is formed on the mother glass substrate 50. . Then, behind the laser spot LS1, the cooling medium is sprayed from the plurality of assist cooling nozzles 41 along the scheduled scribe line to form a plurality of assist cooling points ACP. Further, the cooling medium is sprayed from the main cooling nozzle 37 along the scheduled scribe line SL behind the plurality of assist cooling points ACP, thereby forming the main cooling point MCP.
The surface of the mother glass substrate 50 is sequentially heated by the laser spot LS1 along the planned scribe line SL, and then, immediately before the heated portion is cooled by the main cooling point MCP, a plurality of assist cooling points ACP are sequentially provided. Is cooled at a temperature higher than the temperature of the refrigerant forming the main cooling point MCP, and then cooled by the refrigerant forming the main cooling point MCP at a temperature lower than the temperature of the refrigerant forming the assist cooling point ACP. The
When the mother glass substrate 50 is heated by the laser spot LS1, a compressive stress is generated on the surface thereof. After that, the mother glass substrate 50 is further cooled by the main cooling point MCP after being once cooled by the plurality of assist cooling points ACP. The As a result, a blind crack line that is deep in the vertical direction is formed along the scribe line.
In the conventional scribing method shown in FIG. 8, the surface of the mother glass substrate 50 is heated by the laser spot LS and then the cooling medium is sprayed to cool the surface of the mother glass substrate 50. It is considered that a useless thermal shock has occurred in forming.
Then, by providing a plurality of assist cooling points ACP on the laser spot LS1 side from the main cooling point MCP, the above-mentioned useless thermal shock is alleviated, and the energy lost by the thermal shock is extended to a force to extend the blind crack. When there are multiple assist cooling points, the mother glass substrate can be cooled sequentially to eliminate unnecessary thermal shock and there is only one assist cooling point. Even deeper blind cracks (vertical cracks) can be formed.
Since the cooling medium for forming the main cooling point and the assist cooling point on the glass substrate is the same as that for forming the one assist cooling point on the mother glass substrate, it will not be described in detail here.
In addition, as a configuration of the scribing device, for example, a mechanism in which the main cooling nozzle 37 and the plurality of assist cooling nozzles 41 are independently moved in the X direction and the Y direction is provided. The interval between the assist cooling points ACP located at the position, the interval between the assist cooling point ACP located closest to the main cooling point MCP and the main cooling point MCP, and the intervals between the plurality of assist cooling points are freely adjusted. It is preferable that the position of the assist cooling point ACP and the main cooling point MCP can be set at a position shifted from the scribe line. Thus, the present invention provides at least one assist cooling point on the mother glass substrate. Between the laser spot and the main cooling point This is achieved by providing the above.

本発明の脆性材料基板のスクライブ方法および装置は、このように、マザーガラス基板等の脆性材料基板の表面に形成されるレーザスポットと、主冷却スポットとの間であって、主冷却スポットに近接した位置にアシスト冷却スポットを形成するために、ブラインドクラックを深く形成することができ、従って、ブラインドクラックを効率よく形成することができる。 The brittle material substrate scribing method and apparatus of the present invention is thus close to the main cooling spot between the laser spot formed on the surface of the brittle material substrate such as a mother glass substrate and the main cooling spot. In order to form the assist cooling spot at the position, the blind crack can be deeply formed, and therefore the blind crack can be efficiently formed.

Claims

A laser beam is continuously irradiated and moved so that a laser spot having a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate is formed along a scribe planned line on the surface of the brittle material substrate. In the scribing method for a brittle material substrate, a cooling spot is formed by cooling the vicinity of a region along the scribe planned line with a cooling medium, and blind cracks are continuously formed along the scribe planned line.
The scribing of the brittle material substrate, wherein the scribing is performed while forming at least one assist cooling spot for cooling the region in the laser spot side from the cooling spot along the planned scribe line with a coolant in advance. Method.

The brittle material substrate scribing method according to claim 1, wherein the assist cooling spot is formed by a refrigerant having a cooling temperature higher than a cooling temperature of a refrigerant forming the cooling spot.

Laser beam irradiation means for moving while continuously irradiating a laser beam so that a laser spot having a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate is formed on the surface of the brittle material substrate;
Equipped with cooling means that continuously cools the vicinity of the region along the planned scribe line behind the region heated by the laser spot with a coolant, and forms blind cracks along the planned scribe line on the surface of the brittle material substrate In a brittle material substrate scribing device,
At least one assist cooling means for cooling a region closer to the laser spot formed by the laser beam irradiation means than an area cooled by the cooling means with a coolant having a temperature higher than that of the coolant of the cooling means. A brittle material substrate scribing device characterized by the above.