JP6645577B2 - 脆性基板の分断方法 - Google Patents

Description

本発明は脆性基板の分断方法に関する。

フラットディスプレイパネルまたは太陽電池パネルなどの電気機器の製造において、脆性基板を分断することがしばしば必要となる。典型的な分断方法においては、まず、脆性基板上にクラックラインが形成される。本明細書において「クラックライン」とは、脆性基板の厚さ方向に部分的に進行したクラックが脆性基板の表面上においてライン状に延びているもののことを意味する。次に、いわゆるブレイク工程が行われる。具体的には、脆性基板に応力を印加することによって、クラックラインのクラックが厚さ方向に完全に進行させられる。これにより、クラックラインに沿って脆性基板が分断される。

特許文献１によれば、ガラス板の上面にあるくぼみがスクライブ時に生じる。この特許文献１においては、このくぼみが「スクライブライン」と称されている。また、このスクライブラインの刻設と同時に、スクライブラインから直下方向に延びるクラックが発生する。この特許文献１の技術に見られるように、従来の典型的な技術においては、スクライブラインの形成と同時にクラックラインが形成される。

特許文献２によれば、上記の典型的な分断技術とは顕著に異なる分断技術が提案されている。この技術によれば、まず、脆性基板上での刃先の摺動によって塑性変形を発生させることにより、この特許文献２において「スクライブライン」と称される溝形状が形成される。本明細書においては、以降において、この溝形状のことを「トレンチライン」と称する。トレンチラインが形成されている時点では、その下方にクラックは形成されない。その後にトレンチラインに沿ってクラックを伸展させることで、クラックラインが形成される。つまり、典型的な技術とは異なり、クラックを伴わないトレンチラインがいったん形成され、その後にトレンチラインに沿ってクラックラインが形成される。その後、クラックラインに沿って通常のブレイク工程が行われる。

上記特許文献２の技術で用いられる、クラックを伴わないトレンチラインは、クラックの同時形成を伴う典型的なスクライブラインに比して、より低い荷重での刃先の摺動により形成可能である。荷重が小さいことにより、刃先に加わるダメージが小さくなる。よって、この分断技術によれば、刃先の寿命を延ばすことができる。

上記特許文献２において、刃先と、そのホルダとしてのシャンクとを有するカッティング器具が用いられる。カッティング器具は軸方向を有しており、シャンクは軸方向に沿って延在している。トレンチラインは、脆性基板上における刃先の摺動によって形成される。刃先は、軸方向に沿って延在するホルダに保持される。軸方向は、脆性基板の上面に対して傾斜している。軸方向を脆性基板上へ射影した方向が、刃先の摺動方向に対応している。

特開平９−１８８５３４号公報 国際公開第２０１５／１５１７５５号

上記特許文献２によれば、軸方向をガラス基板上へ射影した方向が、刃先の摺動方向に対応している。言い換えれば、脆性基板に対する基板刃先の作用に異方性が存在する。このため、刃先の摺動方向に対応して、軸方向を調整する必要がある。よって、脆性基板の分断装置に、軸方向が摺動方向に対応するように刃先の姿勢を調整するための機構を設ける必要がある。また特に、刃先の摺動方向が一定でない場合には、刃先の姿勢を制御する機構を設ける必要がある。刃先の姿勢の調整および制御の必要性は、分断装置のコストの増加や、工程に要する時間の増大、スクライブ位置の精度の低下などのデメリットにつながり得る。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、刃先の摺動方向に応じて刃先の姿勢を調整する必要がない、脆性基板の分断方法を提供することである。

本発明の一の局面に従う脆性基板の分断方法は、以下の工程ａ）〜ｅ）を有する。
ａ）一の面と、一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板が準備される。
ｂ）軸方向における軸対称性を有する先端部が設けられ、先端部の曲率半径が３μｍ以上４０μｍ以下、先端部の軸方向に沿っての寸法が０．５μｍ以上、とされた刃先が準備される。
ｃ）脆性基板の一の面に対して刃先の軸方向を垂直としつつ、一の面上において刃先の先端部を摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインが塑性変形により脆性基板の一の面上に形成される。トレンチラインは、トレンチラインの下方において脆性基板がトレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成される。
ｄ）トレンチラインに沿って厚さ方向における脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインが形成される。クラックラインによってトレンチラインの下方において脆性基板はトレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれている。
ｅ）クラックラインに沿って脆性基板が分断される。

なお、上記「ａ）」〜「ｅ）」のアルファベット文字は、工程を区別するために付されているものであり、工程の実施の順番について含意するものではない。

本発明によれば、軸対称性を有する先端部が設けられた刃先が脆性基板の一の面上を摺動させられる際に、一の面に対して刃先の軸方向が垂直とされる。これにより、刃先のうち、脆性基板に直接接触することになる部分が、先端部に実質的に含まれることとなり、摺動方向に依存することなく、軸方向と摺動方向との関係が一定となる。よって、刃先の摺動方向に応じて刃先の姿勢を調整する必要がない。

本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法に用いられるカッティング器具の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法に用いられるカッティング器具の構成を概略的に示す側面図である。 図１および図２の刃先の先端部の近傍の部分断面図である。 本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法の構成を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 図５の線ＶＩ−ＶＩに沿う概略端面図である。 本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う概略端面図である。 本発明の実施の形態２における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 図９の工程における、脆性基板上での刃先の摺動方向を説明する図である。 本発明の実施の形態２における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態３における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図１２の工程における、脆性基板上での刃先の摺動方向を説明する図である。 本発明の実施の形態４における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 図１４の工程における、脆性基板上での刃先の摺動方向を説明する図である。 本発明の実施の形態４における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態５における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図１７の工程における、脆性基板上での刃先の摺動方向を説明する図である。 本発明の実施の形態６における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態７における脆性基板の分断方法の一部構成を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態８における脆性基板の分断方法の第１の工程を概略的に示す上面図である。 図２１の線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿う概略端面図である。 本発明の実施の形態８における脆性基板の分断方法の第２の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態８における脆性基板の分断方法の第３の工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態９における脆性基板の分断方法の一部構成を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態９における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図２６の線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿う概略断面図である。 図２６の線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩに沿う概略断面図である。 図２６の線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態９における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図３０の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿う概略断面図である。 図３０の線ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態９における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 図３３の線ＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶに沿う概略断面図である。 図３３の線ＸＸＸＶ−ＸＸＸＶに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態９における脆性基板の分断方法の一工程を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態１０における脆性基板の分断方法に用いられるカッティング器具の構成を概略的に示す斜視図である。 図３７の線ＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩに沿う概略断面図である。 図３８の線Ａ−Ａに沿う、刃先の先端部の表面形状の例である。 図３８の線Ａ−Ａに沿う、刃先の先端部の表面形状の例である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜実施の形態１＞
図１および図２のそれぞれは、本実施の形態におけるガラス基板４（脆性基板）の分断方法に用いられるカッティング器具５０の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図１および図２の刃先５１の先端部５１Ｎの近傍の部分断面図である。

カッティング器具５０は刃先５１および支持部５２を有している。刃先５１と支持部５２とは、同一材料からなる一体の部材であってもよい。

刃先５１には、図３に示すように、軸方向ＡＸにおける軸対称性を有する先端部５１Ｎが設けられている。すなわち、先端部５１Ｎの表面は、軸方向ＡＸ周りに曲線を回転させることによって得られる面である。先端部５１Ｎの表面は、外側に向かって凸形状を有する曲面である。先端部５１Ｎの表面は、球面の一部であってもよい。先端部５１Ｎの曲率半径は、３μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。先端部５１Ｎの表面は、円錐面であってもよく、この円錐面の頂点は丸められていてもよい。先端部５１Ｎの軸方向ＡＸに沿っての寸法は、典型的には０．５μｍ以上であり、通常１．０μｍ以上あれば十分であり、好ましくは２．０μｍ以上である。これにより、刃先５１のうち、ガラス基板４に直接接触することになる部分が、通常、先端部５１Ｎに実質的に含まれる。なお、上述した「軸対称性」は、好ましくは理想的な幾何学的軸対称性であるが、ガラス基板４への作用に鑑みての実質的な軸対称性であってもよい。後者を本明細書では「疑似的軸対称性」と称し、その詳細については、後述する実施の形態１０において説明する。

好ましくは、先端部５１Ｎを含む刃先５１の全体が、軸方向ＡＸにおける軸対称性を有している。図３においては、刃先５１は、軸方向ＡＸにおける軸対称性を有する直円錐形状を含み、この直円錐形状の頂点に先端部５１Ｎが設けられている。軸方向ＡＸを含む断面（図３）において、先端部５１Ｎの形状を無視すれば、この直円錐形状の頂点の角度は、１２０°以上が好ましく、１３０°以上がより好ましい。またこの角度は、１６０°以下が好ましく、１５０°以下がより好ましい。

支持部５２は軸方向ＡＸに沿って延在していることが好ましい。カッティング器具５０の全体が、軸方向ＡＸにおける軸対称性を有していてもよい。

次に、図４に示すフロー図を参照しつつ、ガラス基板４の分断方法について、以下に説明する。

ステップＳ１０（図４）にて、分断されることになるガラス基板４（図２）が準備される。ガラス基板４は、上面ＳＦ１（一の面）と、その反対の下面ＳＦ２（他の面）とを有している。上面ＳＦ１には縁ＥＤが設けられている。上面ＳＦ１は、典型的には平坦である。図５で示す例においては、縁ＥＤは長方形状を有する。ガラス基板４は、上面ＳＦ１に垂直な厚さ方向ＤＴを有する。またステップＳ２０（図４）にて、上述した、刃先５１を有するカッティング器具５０（図１〜図３）が準備される。

図５を参照して、ステップＳ３０（図４）にて、直線形状を有するトレンチラインＴＬが形成される。具体的には、以下の工程が行われる。

まず、刃先５１（図１〜図３）の先端部５１Ｎが上面ＳＦ１に位置Ｎ１で押し付けられる。これにより先端部５１Ｎがガラス基板４に接触する。位置Ｎ１は、図示されているように、ガラス基板４の上面ＳＦ１の縁ＥＤから離れていることが好ましい。その場合、刃先５１の摺動開始時に、刃先５１がガラス基板４の上面ＳＦ１の縁ＥＤに衝突することが避けられる。

次に、ガラス基板４の上面ＳＦ１に対して刃先５１の軸方向ＡＸを垂直としつつ、上面ＳＦ１上において刃先５１の先端部５１Ｎが摺動させられる（図５の矢印参照）。摺動時に刃先５１には外部から荷重が印加される。この荷重方向は上面ＳＦ１に対して垂直である。摺動によって上面ＳＦ１上に塑性変形が発生させられる。

この塑性変形により、溝形状（図６参照）を有するトレンチラインＴＬがガラス基板４の上面ＳＦ１上に形成される。トレンチラインＴＬは、トレンチラインＴＬの下方においてガラス基板４がトレンチラインＴＬの延在方向（図５における横方向）と交差する方向ＤＣ（図６）において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成される。クラックレス状態においては、塑性変形によるトレンチラインＴＬは形成されているものの、それに沿ったクラックは形成されていない。クラックレス状態を得るために、刃先５１に加えられる荷重は、トレンチラインＴＬ形成時点ではクラックが発生しない程度に小さく、かつ、後の工程でクラックを発生させることができる内部応力の状態を作り出すような塑性変形が発生する程度大きくなるように調整される。

トレンチラインＴＬは、ガラス基板４の塑性変形のみによって生じることが好ましく、その場合、ガラス基板４の上面ＳＦ１上で削れが生じない。削れを避けるためには、刃先５１の荷重を過度に高くしなければよい。削れがないことにより、上面ＳＦ１上に、好ましくない微細な破片が生じることが避けられる。ただし、若干の削れは、通常、許容され得る。

トレンチラインＴＬの形成は、位置Ｎ１および位置Ｎ３ｅの間で、位置Ｎ１から位置Ｎ２を経由して位置Ｎ３ｅへ刃先５１の先端部５１Ｎを摺動させることによって行われる。位置Ｎ２は、ガラス基板４の上面ＳＦ１の縁ＥＤから離れている。位置Ｎ３ｅは、ガラス基板４の上面ＳＦ１の縁ＥＤに位置している。よって、トレンチラインＴＬを形成するために摺動させられた刃先５１は、最終的に位置Ｎ３ｅに達する。クラックレス状態は、刃先５１が位置Ｎ２に位置している時点で維持されており、さらに、刃先５１が位置Ｎ３ｅに達する瞬間まで維持されている。刃先５１が位置Ｎ３ｅに達すると、刃先５１は、ガラス基板４の上面ＳＦ１の縁ＥＤを切り下ろす。

図７および図８を参照して、上記の切り下ろしによって、位置Ｎ３ｅに微細な破壊が生じる。この破壊を起点として、トレンチラインＴＬ付近の内部応力を解放するようにクラックが発生する。具体的には、ガラス基板４の上面ＳＦ１の縁ＥＤに位置する位置Ｎ３ｅからトレンチラインＴＬに沿って、厚さ方向ＤＴにおけるガラス基板４のクラックが伸展する（図７における矢印参照）。言い換えれば、クラックラインＣＬの形成が開始される。これにより、ステップＳ５０（図４）として、位置Ｎ３ｅから位置Ｎ１へクラックラインＣＬが形成される。トレンチラインＴＬに沿ってクラックラインＣＬが伸展する方向（図７の矢印）は、トレンチラインＴＬが形成された方向（図５の矢印）と逆である。

なお、クラックラインＣＬの形成をより確実にするために、刃先５１が位置Ｎ２から位置Ｎ３ｅを摺動する速度を、位置Ｎ１から位置Ｎ２における速度より小さくしてもよい。同様に、位置Ｎ２から位置Ｎ３ｅにおいて刃先５１に印加される荷重を、クラックレス状態が維持される範囲で位置Ｎ１から位置Ｎ２における荷重よりも大きくしてもよい。

クラックラインＣＬによってトレンチラインＴＬの下方においてガラス基板４はトレンチラインＴＬの延在方向（図７における横方向）と交差する方向ＤＣ（図８）において連続的なつながりが断たれている。ここで「連続的なつながり」とは、言い換えれば、クラックによって遮られていないつながりのことである。なお、上述したように連続的なつながりが断たれている状態において、クラックラインＣＬのクラックを介してガラス基板４の部分同士が接触していてもよい。また、トレンチラインＴＬの直下にわずかに連続的なつながりが残されていてもよい。

次に、ステップＳ６０（図４）にて、クラックラインＣＬに沿ってガラス基板４が分断される。すなわち、いわゆるブレイク工程が行なわれる。ブレイク工程は、ガラス基板４への外力の印加によって行ない得る。たとえば、ガラス基板４の上面ＳＦ１上のクラックラインＣＬ（図８）に向かって下面ＳＦ２上に応力印加部材（たとえば、「ブレイクバー」と称される部材）を押し付けることによって、クラックラインＣＬのクラックを開くような応力がガラス基板４へ印加される。なおクラックラインＣＬがその形成時に厚さ方向ＤＴに完全に進行した場合は、クラックラインＣＬの形成とガラス基板４の分断とが同時に生じる。

以上によりガラス基板４の分断が行なわれる。なお上述したクラックラインＣＬの形成工程は、いわゆるブレイク工程と本質的に異なっている。ブレイク工程は、既に形成されているクラックを厚さ方向にさらに伸展させることで基板を完全に分離するものである。一方、クラックラインＣＬの形成工程は、トレンチラインＴＬの形成によって得られたクラックレス状態から、クラックを有する状態への変化をもたらすものである。この変化は、クラックレス状態が有する内部応力の開放によって生じると考えられる。

本実施の形態によれば、軸対称性を有する先端部５１Ｎが設けられた刃先５１がガラス基板４の上面ＳＦ１上を摺動させられる際に、上面ＳＦ１に対して刃先５１の軸方向ＡＸが垂直とされる（図２）。これにより、刃先５１の先端部５１Ｎが摺動させられる方向ＤＡに依存することなく、軸方向ＡＸと摺動方向ＤＡとの関係が一定となる。よって、刃先５１の摺動方向ＤＡに応じて刃先５１の姿勢を調整する必要がない。

なお、後述する他の実施の形態においても、トレンチラインＴＬの形成のために刃先５１がガラス基板４の上面ＳＦ１上を摺動させられる際に、上面ＳＦ１に対して刃先５１の軸方向ＡＸが垂直とされる。よって、他の実施の形態においても、本実施の形態と同様の効果が得られる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、トレンチラインＴＬが直線形状を有している。これに対して、本実施の形態においては、トレンチラインＴＬは曲線形状を含む。以下、トレンチラインＴＬを形成する工程について詳述する。

図９を参照して、本実施の形態においては、トレンチラインＴＬは曲線形状を有する。これに対応して、トレンチラインＴＬを形成する工程は、刃先５１の先端部５１Ｎを方向ＤＡ１（第１方向）に向かって摺動させる工程と、その後に、先端部５１Ｎを方向ＤＡ２（第２方向）に向かって摺動させる工程とを含む。

図１０を参照して、方向ＤＡ２は方向ＤＡ１とは異なる。また刃先５１の先端部５１Ｎの摺動方向ＤＡは、方向ＤＡ１と方向ＤＡ２との間で、図中の破線で示すように、連続的に変化する。

続いて、トレンチラインＴＬに沿ってクラックラインが形成される。図１１を参照して、このクラックラインに沿ってガラス基板４が分断される。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態においては、摺動方向ＤＡが方向ＤＡ１と方向ＤＡ２との間で変化する。刃先５１の先端部５１Ｎが軸対称性を有し、かつ、上面ＳＦ１に対して刃先５１の軸方向ＡＸが垂直とされる（図２）ことから、上述した摺動方向ＤＡの変化は、軸方向ＡＸと摺動方向ＤＡとの関係に影響を及ぼさない。よって、刃先５１の摺動方向ＤＡに応じて刃先５１の姿勢を調整する必要がない。言い換えれば、曲線部を含むトレンチラインＴＬが形成される際においても、刃先５１の摺動方向ＤＡに応じて刃先５１の姿勢を調整する必要がない。

＜実施の形態３＞
図１２を参照して、本実施の形態においては、トレンチラインＴＬは、実質的に、閉曲線を含む。これに対応して、図１３に示すように、摺動方向ＤＡは、図中の破線で示すように、全方向にわたって変化する。言い換えれば、刃先５１の先端部５１Ｎは、全方向に向かって摺動させられる。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

＜実施の形態４＞
図１４および図１５を参照して、本実施の形態においては、トレンチラインＴＬが形成される際に、刃先５１の先端部５１Ｎをガラス基板４の上面ＳＦ１上に接触させつつ、先端部５１Ｎが向かう方向ＤＡが方向ＤＡ１から方向ＤＡ２に不連続に変化させられる。

続いて、トレンチラインＴＬに沿ってクラックラインが形成される。図１６を参照して、このクラックラインに沿ってガラス基板４が分断される。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

方向ＤＡが不連続に変化する瞬間においては、刃先５１はガラス基板４に対して相対的にほぼ停止している。このような停止状態において、仮に刃先５１の姿勢が調整されたとすると、刃先５１の先端部５１Ｎまたはガラス基板４へダメージが生じやすい。本実施の形態によれば、刃先５１の姿勢を調整する必要がないので、上述したダメージを避けることができる。

＜実施の形態５＞
図１７を参照して、本実施の形態において形成されるトレンチラインＴＬは、互いに平行なトレンチラインＴＬ１およびトレンチラインＴＬ２を含む。トレンチラインＴＬ１およびトレンチラインＴＬ２は交互に形成される。トレンチラインＴＬ１が形成される際には、刃先５１の先端部５１Ｎをガラス基板４の上面ＳＦ１上に接触させつつ、先端部５１Ｎが向かう方向ＤＡが方向ＤＡ１とされる。トレンチラインＴＬ２が形成される際には、刃先５１の先端部５１Ｎをガラス基板４の上面ＳＦ１上に接触させつつ、先端部５１Ｎが向かう方向ＤＡが方向ＤＡ２とされる。方向ＤＡ１と方向ＤＡ２とは、互いに反対である。よって、図１８に示すように、先端部５１Ｎが向かう方向ＤＡは、方向ＤＡ１および方向ＤＡ２のいずれかである。トレンチラインＴＬの形成において、摺動方向ＤＡは、方向ＤＡ１と方向ＤＡ２との間で不連続に変化させられる。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

仮に、トレンチラインＴＬ１およびトレンチラインＴＬ２の両方が、方向ＤＡ１の摺動によって形成されたとすると、刃先５１を一方の縁（図中、左の縁）から他方の縁（図中、右の縁）へ移動させることでトレンチラインＴＬ１を形成した後に、刃先５１を上記一方の縁の方へ戻すためだけの動作が必要となる。これに対して本実施の形態によれば、この動作中にトレンチラインＴＬ２が形成される。これにより、工程に必要な時間が短縮される。よって生産性を向上させることができる。

＜実施の形態６＞
図１９を参照して、上述した各実施の形態において、トレンチラインＴＬが形成される際に、刃先５１が軸方向ＡＸ周りに回転させられてもよい（図中、回転ＲＴ参照）。回転ＲＴは、ガラス基板４の上面ＳＦ１上において刃先５１の先端部５１Ｎを摺動させながら行われてもよい。回転ＲＴは、摺動中、常時行われてもよく、間欠的に行われてもよい。あるいは、回転ＲＴは、ガラス基板４の上面ＳＦ１上において刃先５１の先端部５１Ｎを摺動させることなく行われてもよい。この場合、刃先５１が停止した状態で、または刃先５１がガラス基板４から離れた状態で、刃先５１が回転させられる。

本実施の形態によれば、刃先５１の局所的な摩耗が避けられる。よって刃先５１の寿命を延ばすことができる。

＜実施の形態７＞
上述した各実施の形態において、トレンチラインＴＬが形成される際に、ガラス基板４の上面ＳＦ１上において刃先５１の先端部５１Ｎが摺動することになる位置に、潤滑剤が供給されてもよい。言い換えれば、トレンチラインＴＬを形成する工程（図４：ステップＳ３０）は、図２０に示すように、潤滑剤を供給するステップＳ３１と、潤滑剤が供給された位置において刃先５１が摺動されるステップＳ３２とを含んでもよい。潤滑剤としては、たとえば常温で液体の潤滑油または常温で固体の潤滑剤を用い得る。

上述した各実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成時に、ガラス基板４の上面ＳＦ１と摺動する刃先５１が摩耗しやすくなる。本実施の形態によれば、このような摩耗を抑制することができる。

＜実施の形態８＞
図２１を参照して、ステップＳ１０（図４）にて、上記実施の形態１と同様のガラス基板４が準備される。ただし本実施の形態においては、ガラス基板４の上面ＳＦ１上に、予めアシストラインＡＬが設けられている。図２２を参照して、アシストラインＡＬは、アシストトレンチラインＴＬａと、アシストクラックラインＣＬａとを有している。アシストトレンチラインＴＬａは溝形状を有している。アシストクラックラインＣＬａは、厚さ方向ＤＴにおけるガラス基板４のクラックがアシストトレンチラインＴＬａに沿って延びることによって構成されている。

本実施の形態においては、アシストラインＡＬはガラス基板４の上面ＳＦ１に、アシストトレンチラインＴＬａおよびアシストクラックラインＣＬａを同時に形成する工程によって設けられる。このようなアシストラインＡＬは、従来の典型的なスクライブ方法によって形成され得る。たとえば、このようなアシストラインＡＬは、図２１の矢印に示すように、刃先がガラス基板４の上面ＳＦ１の縁ＥＤを乗り上げ、そして上面ＳＦ１上を移動することによって形成され得る。この刃先は、回動可能に保持されたもの（ホイール型のもの）であることが好ましい。言い換えれば、刃先はガラス基板４上で摺動ではなく回動するものであることが好ましい。

なお、アシストラインＡＬの起点は、図２１においては縁ＥＤであるが、縁ＥＤから離れていてもよい。また、アシストラインＡＬは、前述した実施の形態１〜７のいずれかにおけるクラックラインＣＬの形成方法と同様の方法によって形成されてもよい。また、ガラス基板４上で摺動させられる刃先を用いて上記のアシストラインＡＬが形成されていてもよい。あるいは、前述したアシストラインＡＬ用の刃先の準備を容易とするために、上記のアシストラインＡＬがこの刃先５１を用いて形成されていてもよい。

次にステップＳ２０（図４）にて、実施の形態１と同様の刃先５１が準備される。

図２３を参照して、次に、ステップＳ３０（図４）にてトレンチラインＴＬが形成される。本実施の形態においては、トレンチラインＴＬの形成は、位置Ｎ１および位置Ｎ３ａの間で、位置Ｎ１から位置Ｎ２を経由して位置Ｎ３ａへ刃先５１を摺動させることによって行われる。位置Ｎ３ａはアシストラインＡＬ上に配置されている。位置Ｎ２は、位置Ｎ１と位置Ｎ３ａとの間に配置されている。好ましくは、刃先５１は、アシストラインＡＬ上の位置Ｎ３ａを超えてさらに位置Ｎ４まで摺動させられる。位置Ｎ４は縁ＥＤから離れていることが好ましい。

トレンチラインＴＬを形成するために上記のように摺動させられた刃先５１は、位置Ｎ３ａにおいてアシストラインＡＬと交差する。この交差によって位置Ｎ３ａに微細な破壊が生じる。この破壊を起点として、トレンチラインＴＬ付近の内部応力を解放するようにクラックが発生する。具体的には、アシストラインＡＬ上に位置する位置Ｎ３ａからトレンチラインＴＬに沿って、厚さ方向におけるガラス基板４のクラックが伸展する（図２４の矢印参照）。言い換えれば、クラックラインＣＬ（図２４）の形成が開始される。これにより、ステップＳ５０（図４）として、位置Ｎ３ａから位置Ｎ１へクラックラインＣＬが形成される。

刃先５１は、位置Ｎ３ａに達した後、ガラス基板４から離される。好ましくは、刃先５１は、位置Ｎ３ａを超えて位置Ｎ４まで摺動した後、ガラス基板４から離される。

次に、ステップＳ６０（図４）にて、実施の形態１と同様に、クラックラインＣＬに沿ってガラス基板４が分断される。以上により本実施の形態のガラス基板４の分断方法が行われる。

実施の形態１においては、刃先５１が位置Ｎ３ｅ（図５）でガラス基板４を切り下ろす。これに対して、本実施の形態によれば、このような切り下ろしが必要ない。これにより、刃先５１による切り下ろしの際に生じ得る、刃先５１またはガラス基板４へのダメージを避けることができる。

なお、刃先５１がアシストラインＡＬと交差しただけでは、クラックラインＣＬの形成開始のきっかけが得られない場合があり得る。そのような場合は、アシストラインＡＬと交差するトレンチラインＴＬが形成された後に、ガラス基板４がアシストラインＡＬに沿って分断されればよい。これにより、クラックラインＣＬの形成開始のきっかけを得ることができる。

＜実施の形態９＞
図２６を参照して、まず、他の実施の形態と同様、ガラス基板４が準備される（図４：ステップＳ１０）。また刃先５１が準備される（図４：ステップＳ２０）。

次に、他の実施の形態と同様、ガラス基板４の上面ＳＦ１に対して刃先５１の軸方向ＡＸを垂直としつつ、上面ＳＦ１上において刃先５１の先端部５１Ｎが摺動させられる。この摺動は、始点Ｎ１から途中点Ｎ２を経由して終点Ｎ３まで行われる。これによってガラス基板４の上面ＳＦ１上に塑性変形が発生させられる。これによって上面ＳＦ１上に、始点Ｎ１から途中点Ｎ２を経由して終点Ｎ３へ延びるトレンチラインＴＬが形成される（図４：ステップＳ３０）。

トレンチラインＴＬの各々を形成する工程は、トレンチラインＴＬの一部として低荷重区間ＬＲを形成する工程（図２５：ステップＳ３０Ｌ）と、トレンチラインＴＬの一部として高荷重区間ＨＲを形成する工程（図２５：ステップＳ３０Ｈ）とを含む。図２６においては、始点Ｎ１から途中点Ｎ２まで低荷重区間ＬＲが形成され、途中点Ｎ２から終点Ｎ３まで高荷重区間ＨＲが形成される。高荷重区間ＨＲを形成する工程において刃先５１に加えられる荷重は、低荷重区間ＬＲを形成する工程で用いられる荷重よりも高い。逆に言えば、低荷重区間ＬＲを形成する工程において刃先５１に加えられる荷重は、高荷重区間ＨＲを形成する工程で用いられる荷重よりも低く、たとえば、高荷重区間ＨＲの荷重の３０〜５０％程度である。そのため、高荷重区間ＨＲにおけるトレンチラインの幅は、低荷重区間ＬＲの幅よりも大きい。また、図２７に示すように、高荷重区間ＨＲの深さは、低荷重区間ＬＲの深さよりも大きい。トレンチラインＴＬの断面は、たとえば、角度１５０°程度のＶ字形状を有する。

なお、高荷重区間ＨＲにおいては刃先５１へ高い荷重が加えられるため、刃先５１の寿命を考慮すれば、高荷重区間ＨＲの距離は小さいことが好ましい。さらに、トレンチラインＴＬ形成中に荷重を変化させる場合、より小さい距離で高荷重区間ＨＲにおける荷重を十分に大きくするため、高荷重区間ＨＲではスクライブ速度が小さくされることが好ましい。すなわち、刃先５１の荷重を瞬間的に増加させる制御は困難であることから、実際には位置Ｎ２を始点として、一定の区間ではあらかじめ定められた荷重に達するまで荷重が大きくされながらスクライブが行われる。したがって、高荷重区間ＨＲにおける速度を小さくすることで、より小さな距離で高荷重にすることができ、高荷重区間ＨＲ全体の距離を小さくすることができる。

トレンチラインＴＬを形成する工程は、トレンチラインＴＬの直下においてガラス基板４がトレンチラインＴＬと交差する方向ＤＣ（図２８および図２９）において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように行われる。このためには、刃先に加えられる荷重が、ガラス基板４の塑性変形を発生させる程度に大きく、かつ、この塑性変形部を起点としたクラックを発生させない程度に小さくされる。

次に、クラックラインを形成する工程（図４：ステップＳ５０）が、以下のように行われる。

図３０〜図３２を参照して、まず、ガラス基板４の上面ＳＦ１上において高荷重区間ＨＲに交差するアシストラインＡＬが形成される。アシストラインＡＬは、ガラス基板４の厚さ方向に浸透するクラックを伴う。アシストラインＡＬは、通常のスクライブ方法によって形成し得る。

次に、アシストラインＡＬに沿ってガラス基板４が分離される。この分離は、通常のブレイク工程によって行い得る。この分離をきっかけとして、厚さ方向におけるガラス基板４のクラックがトレンチラインＴＬに沿って、トレンチラインＴＬのうち高荷重区間ＨＲにのみ伸展させられる。

図３３および図３４を参照して、以上により、トレンチラインＴＬの一部に沿ってクラックラインＣＬが形成される。具体的には、高荷重区間ＨＲのうち、分離によって新たに生じた辺と、途中点Ｎ２との間の部分に、クラックラインＣＬが形成される。クラックラインＣＬが形成される方向は、トレンチラインＴＬが形成された方向ＤＡ（図２６）と反対である。

なお、分離によって新たに生じた辺と終点Ｎ３との間の部分にはクラックラインＣＬが形成されにくい。この理由は、トレンチラインＴＬ近傍に発生させられる内部応力の分布が、トレンチラインＴＬの形成方向に依存した異方性を有しているためではないかと推測される。

図３５を参照して、クラックラインＣＬによってトレンチラインＴＬの高荷重区間ＨＲの直下において、ガラス基板４はトレンチラインＴＬの延在方向と交差する方向ＤＣにおいて連続的なつながりが断たれている。ここで「連続的なつながり」とは、言い換えれば、クラックによって遮られていないつながりのことである。なお、上述したように連続的なつながりが断たれている状態において、クラックラインＣＬのクラックを介してガラス基板４の部分同士が接触していてもよい。

次に、トレンチラインＴＬに沿ってガラス基板４を分断するブレイク工程が行われる（図４：ステップＳ６０）。この際に、ガラス基板４に応力を加えることによってクラックラインＣＬを起点として低荷重区間ＬＲに沿ってクラックが伸展させられる。クラックが伸展する方向（図３６における矢印ＰＲ）は、トレンチラインＴＬが形成された方向ＤＡ（図２６）と反対である。

以上により、ガラス基板４が分断される。

本実施の形態によれば、ガラス基板４が分断される位置を規定するためのトレンチラインＴＬ（図２６および図２７）の形成に際して、高荷重区間ＨＲに比して低荷重区間ＬＲにおいて、刃先５１（図１）に加えられる荷重が軽減される。これにより刃先５１へのダメージを小さくすることができる。

また低荷重区間ＬＲおよび高荷重区間ＨＲのうち低荷重区間ＬＲがクラックレス状態である場合（図３３および図３４）、ガラス基板４が分断される起点となるクラックが低荷重区間ＬＲにはない。よってこの状態においてガラス基板４に対して任意の処理を行う場合、低荷重区間ＬＲに不慮の応力が加わっても、ガラス基板４の意図しない分断が生じにくい。よって上記処理を安定的に行うことができる。

また低荷重区間ＬＲおよび高荷重区間ＨＲの両方がクラックレス状態である場合（図２６および図２７）、ガラス基板４が分断される起点となるクラックがトレンチラインＴＬにない。よってこの状態においてガラス基板４に対して任意の処理を行う場合、トレンチラインＴＬに不慮の応力が加わっても、ガラス基板４の意図しない分断が生じにくい。よって上記処理をより安定的に行うことができる。

またトレンチラインＴＬはアシストラインＡＬの形成前に形成される。これにより、トレンチラインＴＬの形成時にアシストラインＡＬが影響を及ぼすことを避けることができる。特に、トレンチラインＴＬ形成のために刃先５１がアシストラインＡＬ上を通過した直後における形成異常を避けることができる。

＜実施の形態１０＞
本実施の形態においては、前述した実施の形態１において言及された疑似的軸対称性を刃先の先端部が有する場合について説明する。

図３７は、本実施の形態におけるカッティング器具１５０の構成を概略的に示す斜視図である。カッティング器具１５０は、先端部５１Ｎが設けられた刃先５１（図２）に代り、先端部１５１Ｎが設けられた刃先１５１を有している。刃先１５１は、丸められた頂点を有する多角錐の形状を有している。多角錐は側面ＳＤと稜線ＲＧとを有している。多角錐の頂点に先端部１５１Ｎが設けられている。

図３８は、図３７の線ＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩに沿う、軸方向ＡＸに垂直な概略断面図である。線ＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ（図３７）は、刃先１５１における先端部１５１Ｎとそれ以外の部分との境界近傍における、軸方向ＡＸに垂直な断面に対応している。以下、この断面視における先端部１５１Ｎの形状について説明する。

先端部１５１Ｎの形状は、上記多角錐に対応したｎ辺多角形（ｎ≧３）であり、好ましくは正多角形である。図３８においては１６角形（ｎ＝１６）が例示されている。先端部１５１Ｎは、ｎ個の稜線ＲＧ（図３７）に対応してｎ個の点ＰＴを有しており、点ＰＴの各々は外接円ＣＣに接している。また先端部１５１Ｎは、ｎ個の側面ＳＤ（図３７）に対応してｎ個の辺ＳＤを有しており、辺ＳＤの各々は寸法ＤＳを有している。外接円ＣＣの大きさを一定として、ｎが大きくなるほど、寸法ＤＳは小さくなり、結果として先端部１５１Ｎの断面形状は円形に近づいていく。よってｎが大きくなるほど、先端部１５１Ｎの、軸方向ＡＸにおける軸対称性は、理想的な幾何学的対称性に近づく。よって、ｎがある程度大きければ、先端部１５１Ｎは、その機能上、軸対称性を有しているといえる。すなわち、先端部１５１Ｎは、前述した疑似的軸対称性を有しているといえる。本発明者の検討によれば、寸法ＤＳが１μｍ以下であれば、先端部１５１Ｎは疑似的軸対称性を有しているといえる。この条件を満たすｎは、例えば、先端部１５１Ｎの角度と、軸ＡＸ近傍での先端部１５１Ｎの曲率半径とから算出され得る。この算出の例について、以下に説明する。

図３９は、図３８の線Ａ−Ａに沿う断面視に対応しており、先端部１５１Ｎの例として、軸ＡＸ近傍で曲率半径Ｒ＝３μｍを有する先端部１５１Ｎａ〜１５１Ｎｃの表面形状を示している。先端部１５１Ｎａ〜１５１Ｎｃのそれぞれは、先端角度１２０°、１３０°および１４０°を有している。軸ＡＸ近傍での曲率半径Ｒが３μｍであることから、先端部５１Ｎの軸方向ＡＸに沿っての寸法が１μｍの場合、先端部１５１Ｎａ〜１５１Ｎｃのそれぞれは、直径５．０８μｍ、５．６２μｍおよび６．５６μｍを有している。言い換えれば、先端部１５１Ｎａ〜１５１Ｎｃのそれぞれは、円周１５．９６μｍ、１７．６５μｍおよび２０．６０μｍを有している。よって、寸法ＤＳ（図３８）を１μｍ以下とするｎは、先端部１５１Ｎａの場合は１６以上であり、先端部１５１Ｎｂの場合は１８以上であり、先端部１５１Ｎｃの場合は２１以上である。

図４０は、図３８の線Ａ−Ａに沿う断面視に対応しており、先端部１５１Ｎの例として、軸ＡＸ近傍で曲率半径Ｒ＝５μｍを有する先端部１５１Ｎｉ〜１５１Ｎｋの表面形状を示している。先端部１５１Ｎｉ〜１５１Ｎｋのそれぞれは、先端角度１２０°、１３０°および１４０°を有している。軸ＡＸ近傍での曲率半径Ｒが５μｍであることから、先端部５１Ｎの軸方向ＡＸに沿っての寸法が１μｍの場合、先端部１５１Ｎｉ〜１５１Ｎｋのそれぞれは、直径６．１７μｍ、６．５１μｍおよび７．２６μｍを有している。言い換えれば、先端部１５１Ｎｉ〜１５１Ｎｋのそれぞれは、円周１９．３８μｍ、２０．４５μｍおよび２２．８０μｍを有している。よって、寸法ＤＳ（図３８）を１μｍ以下とするｎは、先端部１５１Ｎｉの場合は２０以上であり、先端部１５１Ｎｊの場合は２１以上であり、先端部１５１Ｎｋの場合は２３以上である。

図３９および図４０の検討結果を踏まえれば、例えばｎ≧１６であれば疑似的軸対称性を得ることができる場合がある。よってｎは１６以上が好ましい。ｎ≧２５であれば、通常用いられる範囲内での任意の先端角度および曲率半径を用いつつ疑似的軸対称性を得ることができる。先端部を形成するための作業の作業性および加工時間に鑑みれば、ｎは不必要に大きくないことが好ましく、よってｎは２５以下が好ましい。

刃先１５１を得るためには、例えば、多角柱形状を有する材料片（例えばダイヤモンド片）の先端を複数回研磨することによって、このダイヤモンド片の先端部に略多角錐形状が付与されればよい。変形例として、稜線ＲＧ（図３７）に対してＲ面取りが施されてもよい。これにより辺ＳＤ（図３８）の直線部分が短くなるので、先端部１５１Ｎの形状は、より円形に近づく。すなわち、先端部１５１Ｎの軸対称性は、より理想的なものに近づく。この場合、より小さなｎによっても疑似的軸対称性が得られる。

なお上記各実施の形態においては上面ＳＦ１の縁が長方形状である場合について図示されているが、他の形状が用いられてもよい。また上面ＳＦ１が平坦である場合について説明したが、上面は湾曲していてもよい。またトレンチラインＴＬが直線状である場合について説明したが、トレンチラインＴＬは曲線状であってもよい。また脆性基板としてガラス基板４が用いられる場合について説明したが、脆性基板は、ガラス以外の脆性材料から作られていてもよく、たとえば、セラミックス、シリコン、化合物半導体、サファイアまたは石英から作られ得る。

ＡＬ アシストライン
ＣＬ クラックライン
ＡＸ 軸方向
ＳＦ１ 上面（一の面）
ＨＲ 高荷重区間
ＬＲ 低荷重区間
ＴＬ，ＴＬ１，ＴＬ２ トレンチライン
４ ガラス基板（脆性基板）
５０，１５０ カッティング器具
５１，１５１ 刃先
５１Ｎ，１５１Ｎ，１５１Ｎａ〜１５１Ｎｃ，１５１Ｎｉ〜１５１Ｎｋ 先端部
５２ 支持部

Claims (9)

1. ａ）一の面と、前記一の面に垂直な厚さ方向とを有する脆性基板を準備する工程を備え、さらに
   ｂ）軸方向における軸対称性を有する先端部が設けられた刃先を準備する工程を備え、さらに
   ｃ）前記脆性基板の前記一の面に対して前記刃先の前記軸方向を垂直としつつ、前記一の面上において前記刃先の前記先端部を摺動させることによって、溝形状を有するトレンチラインを塑性変形により前記脆性基板の前記一の面上に形成する工程を備え、前記トレンチラインは、前記トレンチラインの下方において前記脆性基板が前記トレンチラインと交差する方向において連続的につながっている状態であるクラックレス状態が得られるように形成され、さらに
   ｄ）前記トレンチラインに沿って前記厚さ方向における前記脆性基板のクラックを伸展させることによって、クラックラインを形成する工程を備え、前記クラックラインによって前記トレンチラインの下方において前記脆性基板は前記トレンチラインと交差する方向において連続的なつながりが断たれており、さらに
   ｅ）前記クラックラインに沿って前記脆性基板を分断する工程を備え、
   前記刃先の前記先端部は、曲率半径が３μｍ以上４０μｍ以下であり、軸方向に沿っての寸法が０．５μｍ以上である、
   脆性基板の分断方法。
2. 前記工程ｃ）は、
   ｃ１）前記刃先の前記先端部を第１方向に向かって摺動させる工程と、
   ｃ２）前記工程ｃ１）の後に、前記刃先の前記先端部を、前記第１方向と異なる第２方向に向かって摺動させる工程と、
   を含む、請求項１に記載の脆性基板の分断方法。
3. 前記工程ｃ）は、前記刃先の前記先端部を前記脆性基板の前記一の面上に接触させつつ、前記刃先の前記先端部が向かう方向を前記第１の方向から前記第２の方向に不連続に変化させる工程を含む、請求項２に記載の脆性基板の分断方法。
4. 前記工程ｃ）において、前記刃先の前記先端部は全方向に向かって摺動させられる、請求項１に記載の脆性基板の分断方法。
5. 前記刃先は、前記軸方向における軸対称性を有する直円錐形状を含み、前記刃先の前記先端部は前記直円錐形状の頂点に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の脆性基板の分断方法。
6. 前記工程ｃ）は、前記軸方向周りに前記刃先を回転させる工程を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の脆性基板の分断方法。
7. 前記軸方向周りに前記刃先を回転させる工程は、前記脆性基板の前記一の面上において前記刃先の前記先端部を摺動させながら前記軸方向周りに前記刃先を回転させる工程を含む、請求項６に記載の脆性基板の分断方法。
8. 前記軸方向周りに前記刃先を回転させる工程は、前記脆性基板の前記一の面上において前記刃先の前記先端部を摺動させることなく前記軸方向周りに前記刃先を回転させる工程を含む、請求項６または７に記載の脆性基板の分断方法。
9. 前記工程ｃ）は、前記脆性基板の前記一の面上において前記刃先の前記先端部が摺動することになる位置に潤滑剤を供給する工程を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の脆性基板の分断方法。

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