JP4615231B2 - スクライブ装置およびこの装置を用いたスクライブ方法 - Google Patents

Description

この発明は、レーザビームを用いて脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置およびこの装置を用いたスクライブ方法に関する。

平面表示パネル（以下、ＦＰＤと称する）の一種である液晶表示パネルは、２枚のガラス基板を貼り合わせ、そのギャップに液晶が注入されて表示パネルを構成する。また、ＬＣＯＳと呼ばれるプロジェクター用基板の内の反射型の基板の場合は、石英基板と半導体ウェハーとが貼り合わせられた一対の脆性基板が用いられる。このような脆性基板を貼り合わせた貼り合わせ基板は、通常、貼り合わせマザー基板表面にスクライブラインを形成し、次いで形成されたスクライブラインに沿って基板をブレークすることにより割断して個別の単体としての貼り合わせ基板を得る。
特許文献１には、レーザビームを用いて脆性基板の表面にスクライブラインを形成する方法が開示されている。
特許第３０２７７６８号公報 特願２００２−１７０５２０号 特願２００２−２３４０４９号 特開２０００−２３３９３０号公報

図１４は、レーザビームを用いて脆性基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置を用いてスクライブする状況を説明する図であり、図１５は、図１４のスクライブ装置の光学系を説明する図である。

図１４に示すように、スクライブ装置は、レーザ照射装置から出力されるレーザビームを加工する光学系を含むレーザ照射装置１０１と、冷却水等の冷却媒体を吐出する冷却ノズル１０２とから主に構成されている。
レーザ照射装置１０１は、図１５に示すように、レーザビームを発振するレーザビーム発振器１１０と、ミラー１１１と、レーザビームを所定の寸法、形状に形成するレンズ群１１２とから主に構成される。

図１６は、レーザ照射装置１０１からガラス基板Ｇに照射されるレーザビームＬＢ０のエネルギー分布（上段）と、ビームスポットＢＳ０の形状（下段）を説明する図である。
図１６に示されたレーザビームＬＢ０のエネルギー分布の形状は、ガウシアン分布と称され、レーザビームＬＢ０のエネルギー強度は、スクライブラインに沿って正規分布をしている。また、ビームスポットＢＳ０は、楕円形状であり、スクライブラインに対して長軸が一致するように形成される。

ガラス基板Ｇにスクライブラインを形成する際には、図１５に示すように、まず、ガラス基板Ｇの側縁部に、スクライブライン形成予定ラインに沿って、予め初期亀裂ＴＲを形成しておき、その初期亀裂ＴＲからスクライブライン形成予定ラインに沿って、レーザ照射装置１０１からレーザビームＬＢ０が照射される。レーザ照射装置１０１から照射されるレーザビームＬＢ０は、スクライブ予定ラインに沿って、長円形状のビームスポットＢＳ０を基板上に形成する。ガラス基板Ｇは、レーザビームＬＢ０に対して、ビームスポットＢＳ０の長手方向に沿って相対的に移動させられる。

レーザ照射装置１０１から発振されるレーザビームＬＢ０は、エネルギー強度分布が正規分布になっており、レーザ照射装置１０１内に設けられた光学系によって、図１６に示すような楕円形状のビームスポットＢＳ０とされて、しかも、その長軸方向が、スクライブ予定ラインに平行になるように、スクライブ装置の回転テーブル２６上に載置されたガラス基板Ｇに照射される。

また、ガラス基板Ｇの表面におけるレーザビームＬＢ０が照射されて加熱された領域の近傍に、冷却水等の冷却媒体が、冷却ノズル１０２から吹き付けられるよう構成されている。レーザビームＬＢ０が照射されるガラス基板Ｇの表面には、レーザビームＬＢ０による加熱によって圧縮応力が生じ、その近傍の領域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。圧縮応力が生じている領域と、引張り応力が生じている領域との間には、それぞれの応力に基づく応力勾配が発生し、ガラス基板Ｇには、スクライブライン形成予定ラインに沿った垂直クラックが、予め形成された前記初期亀裂ＴＲから進展していく。
この垂直クラックは、微細であるため、肉眼で目視することができず、ブラインドクラックと称せられている。ブラインドクラックがガラス基板Ｇに形成された後、ガラス基板Ｇは、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外力が加えられ，それによってブラインドクラックに沿って分断される。

特許文献１には、放射ビームを用いて、脆性非金属材料をその表面に沿う所望方向で表面から内部に至る亀裂を形成することによって分断する方法が開示されている。
この方法では、脆性材料の軟化点よりも低い温度にまで前記表面を加熱し、意図する亀裂形成予定線上にあって、加熱された前記ターゲット領域から後方側へ向かって選択された距離だけ離れた位置にある加熱表面領域へ流体冷媒の流れを指向させ、放射ビームと脆性材料との相対的な移動を、前記距離を含む式：Ｖ＝ｋａ（ｂ＋Ｌ）／δによって規定される速度で行われる分断方法が開示されている。
ただし、上記の式において、各記号、
Ｖ：ビームスポットおよび材料の相対的な移動速度
ｋ：材料の熱物理特性およびビームの出力密度に依存した比例係数
ａ：材料表面上の加熱ビームスポットの短軸方向の寸法
ｂ：材料表面上の加熱ビームスポットの長軸方向の寸法
Ｌ：加熱ビームスポットの後端から冷却帯域の前端縁までの距離
δ：ブラインドクラックの深さ、はそれぞれの値が代入される。

特許文献２には、レーザービームを用いて、脆性材料基板をその表面に沿う所望方向で表面から内部に至るブラインドクラックを形成することによって分断する装置が開示されている。
この装置では、一方向に移動するガラス板にレーザービームを照射して加熱し、加熱部位の下流側においてノズルより冷媒を吹き付け、急速冷却してガラス板を切断する際に、ノズルのガラス板に対する吹き付け角度をガラス板の移動方向に対して特定角度に保持することにより、加熱部位に冷媒が流れ込むことを防止する。これにより、冷媒の飛散を抑え、ビームスポットの形成領域と冷却スポットの間に良好な応力勾配を形成することができるので、垂直方向に深いブラインドクラックを形成することができる。

特許文献３には、レーザービームを用いて、脆性材料基板をその表面に沿う所望方向で表面から内部に至るブラインドクラックを形成することによって分断する方法が開示されている。
この方法では、レーザービームの照射によって形成されるビームスポットの内部の任意の位置に冷却媒体を吹きかける技術が開示されている。これにより、板厚の薄い脆性基板がフルボディカットされることなく、分断に適切な深さのブラインドクラックを形成することができるとともに、レーザービームの出力の幅を広げることができる。

特許文献４には、レーザービームを用いて、脆性材料基板をその表面に沿う所望方向で表面から内部に至るブラインドクラックを形成することによって分断する方法が開示されている。
この方法では、レーザービームの照射によって形成されるビーム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する主冷却スポットと、前記主冷却スポットよりもレーザスポット側にあって、スクライブ予定ラインに沿った領域付近を冷却するアシスト冷却スポットとを形成する技術が開示されている。これにより、ビームスポットの形成領域と冷却スポットの間に良好な応力勾配を形成することができるので、垂直方向に深いブラインドクラックを形成することができる。

前記した従来のスクライブ方法では、使用するレーザビームのエネルギー分布がガウシアン分布であるため、レーザビームのビームスポットを用いてスクライブを行うと、次の問題があった。
すなわち、ビームスポットの中央付近ではエネルギー強度が高く、それに比較してビームスポットの両端部はエネルギー強度がかなり低くなるので、ビームスポットの中央付近で基板表面は基板材料の溶融温度に直ぐに近づくが、ビームスポットの両端部は加熱が充分ではなく、ビームスポットの幅広い領域を有効に利用できないという問題があった。
したがって、基板内部の広い領域に対して短時間に十分な熱伝達が行われにくいので、分断面、つまりスクライブラインに沿って分断された基板の端面、の品質を下げずに切断速度を上げることは困難であった。

一方、スクライブ速度の向上を図るために、レーザビームの出力を高めると、スクライブ装置は大型化され、スクライブ装置が高価になる上に、設置面積の増大を招くことになる。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ブラインドクラックの深さを維持しながら、スクライブ速度を上げ、安定したスクライブラインが形成できるスクライブ装置およびそれを用いるスクライブ方法を提供することを目的とする。

この発明によれば、基板の表面におけるスクライブラインが形成されるスクライブ形成
予定ラインに沿ってクラックを形成するスクライブ装置であって、基板の軟化温度よりも低い温度のビームスポットが形成されるようにレーザビームを基板に対して相対移動させながら連続的に照射する照射手段と、照射手段によって加熱された基板表面の領域近傍を冷却する冷却手段とを具備し、照射手段は、ガウシアン分布のエネルギー分布を有するレーザビームを出射するレーザ発振器と、レーザ発振器から出射されたレーザビームのエネルギー分布を、ガウシアン分布に比べて均一になるように変えて基板上に出射するミラーユニットとを含み、ミラーユニットは、入射されたレーザビームのスクライブライン方向における両端部を反射させて基板上に照射する１対のミラーを有し、前記一対のミラーは、入射されたレーザビームのスクライブライン方向における両端部を内側に折り返すように反射させる、スクライブ装置が提供される。

これにより、基板の分断に適切な深さの垂直クラックを形成することが容易になり、スクライブラインを形成した後、基板を分断する際に好ましくないクラックや基板の欠けの発生を防止でき、分断面の品質が格段に向上する。
また、スクライブ速度の向上を図るとともにレーザビームの出力を抑えることができるので、装置は小型化され、設置面積も小さくなる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

なお、本発明の基板の材質からみた形態としては、脆性基板であるセラミック基板、石英基板、半導体基板およびガラス基板が含まれる。
また、本発明の基板の構成上の形態としては、１枚の基板からなる単板、一対の基板が貼り合わせられた貼り合わせ基板および複数の基板を積層した積層基板が含まれる。

以下の実施の形態では、ＦＰＤのパネル基板を製造するに際し、一対の脆性基板が貼りあわされたマザー基板または小マザー基板を単位基板に割断する例として、液晶表示パネルを用いて加工する場合を示すが、この発明の基板割断装置および基板割断方法は、これらの適用例だけに限定されるものではない。

〔実施の形態１〕
図１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Ｇ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。この装置は、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Ｇ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Ｇ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４に照射される。

図２は、光学ホルダー３３内に保持された光学系４の構成を説明する図である。
図２に示すように、光学系４は、レーザビーム発振器３４から出射されるレーザビームを反射するミラー４１と、レーザビームを所定の寸法、形状に形成するレンズ群４２と、後述するＤＯＥ４３と、フィードバックによる光学系補正手段の一部を構成し、レーザビームの強度を検出する検出手段４５および３軸テーブル４６とから主に構成される。

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Ｇに対向して、アシスト冷却ノズル２０が配置されている。このアシスト冷却ノズル２０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ビームスポット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２０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２０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Ｇ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２０からマザーガラス基板Ｇ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から照射されるビームスポット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Ｇ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から照射されるビームスポット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Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇ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Ｇ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２０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Ｇ上には、マザーガラス基板Ｇ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ビームスポットＬＳ１が形成される。そして、そのビームスポットＬＳ１の後方に、アシスト冷却ノズル２０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が形成される。さらに、そのアシスト冷却ポイントの後方に、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、主冷却ポイントが形成される。

これにより、前述したように、ビームスポットＬＳ１による加熱と、アシスト冷却ポイントおよび主冷却ポイント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Ｇに、垂直なブラインドクラックが深く形成される。

ブラインドクラックがマザーガラス基板Ｇに形成されると、マザーガラス基板Ｇ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Ｇ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。

図２のＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）４３について、説明する。
ＤＯＥとは、その表面にμｍオーダーのサイズで形成された凹凸微細形状パターンによって、光の方向、位相、強さなどを自由に変えることができる回折型光学部品であり、温度安定性にすぐれた材料、例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、石英、水晶等を材料として構成される。
ＤＯＥは、フォトリソグラフィおよびエッチングを含む従来のＬＳＩ製造技術を用いて製造できる。
具体的には、ＺｎＳｅ基板上に塗布したフォトレジストをフォトマスクを介してＵＶ（紫外線）光露光し、現像することによりパターンを転写する。
次いで、それを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって所定の深さまで基板を削ってやり、最後にレジストを除去する。

図２の光学系４について、説明する。
光学系４は、レーザ発振器３４から出射されＤＯＥ４３に入射される前のレーザビームのエネルギー分布の変動に応じて、レーザ発振器３４からＤＯＥ４３に到る光路においてＤＯＥ４３の位置を相対移動させたり、ＤＯＥ４３に入射するレーザビームの入射角度を制御するべく、ＤＯＥ４３の傾き角度を変化させる。このような制御を実行しつつ、基板ＧをＤＯＥ４３に対して相対移動させる。

光学系４の動作の一例について、説明する。
レンズ４２とＤＯＥ４３の間の光路には、レーザビームのエネルギー強度を検出する検出手段４５が配置される。ＤＯＥ４３は、Ｘ・Ｙ軸およびθ軸に座標データを有する３軸テーブル４６に支持されている。検出手段４５および３軸テーブル４６は、フィードバック回路を有する、図示しない光学系補正制御部に接続されている。
レーザ発振器３４から出射されたレーザビームは、レンズ４２を経て検出手段４５に入射される。光学系補正制御部は、検出手段４５に入射されたレーザビームのエネルギー強度を計測し、得られた計測値に基づいてレーザビームのエネルギー強度分布を得る。次いで、エネルギー強度分布のピーク位置を求め、それまでのピーク位置とを比較してピーク位置のずれ量を検出する。
次いで、検出されたピーク位置のずれ量に基づいてＤＯＥ４３の座標データを補正し、補正後の座標データに基づいて３軸テーブル４６の駆動モータを駆動する。
これにより、ＤＯＥ４３に入射されるレーザビームは、そのエネルギー強度分布のピーク位置の変化を連続して把握することにより、ＤＯＥ４３に適正な入射角度および入射位置で入射されるよう光学系４の内部機構で補正される。

次いで、光学系補正制御部は、補正された光学系４の光軸と基板Ｇのスクライブ予定ライン上に予め設定された基準点とが合致するように、補正された光学系４を基板Ｇに対して相対移動させる。
補正された光学系４を基板Ｇに対して相対移動させる具体例としては、ガラス基板Ｇが図２中で左右に移動する機構部を有し、レーザ発振装置３４を固定した状態で光学系４を図２中で紙面と直交する方向に移動する機構部を有する構成が挙げられる。

図３は、図２の光学系４を介してレーザ発振装置３４からガラス基板Ｇに照射されるレーザビームＬＢ１のエネルギー分布（上段）と、ビームスポットＢＳ１の形状（下段）を説明する図である。
図３に示されたレーザビームＬＢ１のエネルギー分布の形状は、ガウシアン分布に比べてその頂部がなだらかになっており、スクライブラインに沿って均一な分布に近い形状となっている。
また、ビームスポットＢＳ１は、略長方形であり、その長手方向の軸がスクライブ形成予定ラインと平行であり、かつスクライブ形成予定ラインと直交する方向における幅の略中心にスクライブ形成予定ラインが位置する。

〔実施の形態２〕
図４〜図６を用いて、この発明のスクライブ装置の実施の形態２を説明する。
実施の形態２のスクライブ装置では、その光学系の構成が前記した実施の形態における光学系の構成と異なる。これ以外は前記した実施の形態と共通するので、共通する構成の説明は省略する。

図４は、光学ホルダー３３内に保持された光学系６の構成を説明する図である。
図４に示すように、光学系６は、レーザビーム発振器３４から出射されるレーザビームを反射するミラー６１と、レーザビームを所定の寸法、形状に形成するレンズ群６２と、後述するミラーユニット６５と、レーザビームのエネルギー強度を検出する検出手段４５から主に構成される。
なお、ミラーユニット６５は，ＸＹ軸およびθ軸に座標データを有する３軸テーブルを具備する。

図５は、光学系６のミラーユニット６５の構成を説明する図である。
図５に示すように、ミラーユニット６５は、ミラー本体７１、ミラー本体７１を支持する支持台７２、支持台７２を角度θ方向で傾けるモータ７３、モータ７３を介してミラー本体７１をＸおよびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル７４の各１対と、ＸＹテーブル７４を介してミラー本体７１を保持する保持部材７５とを具備する。

図４および図５に基づいて、光学系補正手段としての検出手段４５および３軸テーブルを有するミラーユニット６５について説明する。
光学系６では、レーザ発振器３４から出射されミラーユニット６５に入射される前のレーザビームのエネルギー分布の変動に応じて、レーザ発振器３４からミラーユニット６５に到る光路においてミラーユニット６５の位置を相対移動させたり、ミラーユニット６５に入射するレーザビームの入射角度を制御するべく、ミラーユニット６５のミラー７１の傾きおよび位置を変化させる。このような制御を実行しつつ、基板Ｇをミラーユニット６５に対して相対移動させる。

光学系６の動作の一例について、説明する。
レーザ発振器３４から出射されたレーザビームは、レンズ６２を経て検出手段４５に入射される。光学系補正制御部は、検出手段４５に入射されたレーザビームのエネルギー強度を計測し、得られた計測値に基づいてレーザビームのエネルギー強度分布を得る。次いで、作成されたエネルギー強度分布のピーク位置を求め、それまでのピーク位置とを比較してピーク位置のずれ量を検出する。
次いで、光学系補正制御部は、検出されたピーク位置のずれ量に基づいてミラーユニット６５の３軸テーブルの座標データを補正し、補正後の座標データに基づいて前記３軸テーブルの駆動モータを駆動する。
これにより、ミラーユニット６５に入射されるレーザビームは、そのエネルギー強度分布のピーク位置の変化を連続して把握することにより、ミラーユニット６５が適正な入射角度および入射位置で入射されるよう光学系６を補正する。
次いで、光学系補正制御部は、補正された光学系６の光軸と基板Ｇのスクライブ予定ライン上に予め設定された基準点とが合致するように、補正された光学系６を基板Ｇに対して相対移動させる。

図６は、図４の光学系６を介してレーザ発振装置３４からガラス基板Ｇに照射されるレーザビームＬＢ２のエネルギー分布（上段）と、ビームスポットＢＳ２の形状（下段）を説明する図である。
図６に示されたレーザビームＬＢ２のエネルギー分布の形状は、前記したガウシアン分布に比べてその頂部がなだらかになっており、スクライブラインに沿って均一な分布に近い形状となっている。
また、ビームスポットＢＳ２は、略長方形の形状を有し、長手方向の軸がスクライブ形成予定ラインと平行であり、かつスクライブ形成予定ラインと直交する方向における幅の略中心に前記スクライブ形成予定ラインが位置するよう形成される。

すなわち、図４において、レーザ発振器３４から出射されるレーザビームは前記したガウシアンモードのエネルギー分布を有するビームスポットＢＳ０を形成するビームであるが、ミラーユニット６５におけるミラー７１の制御動作により、図６に示すように、ビームスポットＢＳ０のスクライブライン方向における両端部が、ラインＬ１およびＬ２で折り返され、ミラーユニット６５から出射されるレーザビームＬＢ２は、略長方形のビームスポットＢＳ２として基板上に照射される。
ビームスポットＢＳ０のスクライブライン方向における両端部に設定される折り返しのためのラインＬ１およびＬ２は、任意の位置に設定でき、それぞれの端部からの長さを変えることができる。このような折り返しのためのラインを任意に設定することにより、ビームスポットのエネルギー分布のピーク位置を、例えば、ビームスポットの前後にあるいは左右にずらすことができる。

〔実施の形態３〕
図７〜図１０を用いて、この発明のスクライブ装置の実施の形態３を説明する。
実施の形態３のスクライブ装置では、その光学系の構成が前記した実施の形態における光学系の構成と異なる。これ以外は前記した実施の形態と共通するので、共通する構成の説明は省略する。

図７は、光学ホルダー３３内に保持された光学系８の構成を説明する図である。
図７に示すように、光学系８は、レーザ発振器３４から出射されるレーザビームを反射するミラー８１と、レーザビームを所定の寸法、形状に形成するレンズ８２と、後述する回折格子８５と、レーザビームのエネルギー強度を検出する検出手段４５および３軸テーブル４６とから主に構成される。

光学系８では、レーザ発振器３４から出射され回折格子８５に入射される前のレーザビームのエネルギー分布の変動に応じて、レーザ発振器３４から回折格子８５に到る光路において回折格子８５の位置を相対移動させたり、回折格子８５に入射するレーザビームの入射角度を制御するべく、回折格子８５の傾きおよび位置を変化させる。このような制御を実行しつつ、基板Ｇを回折格子８５に対して相対移動させる。

光学系８の動作の一例について、説明する。
レーザ発振器３４から出射されたレーザビームは、レンズ８２を経て検出手段４５に入射される。光学系補正制御部は、検出手段４５に入射されたレーザビームのエネルギー強度を計測し、得られた計測値に基づいてレーザビームのエネルギー強度分布を得る。次いで、作成されたエネルギー強度分布のピーク位置を求め、それまでのピーク位置とを比較してピーク位置のずれ量を検出する。

次いで、光学系補正制御部は、検出されたピーク位置のずれ量に基づいて回折格子８５の３軸テーブルの座標データを補正し、補正後の座標データに基づいて前記３軸テーブルの駆動モータを駆動する。
これにより、回折格子８５に入射されるレーザビームは、そのエネルギー強度分布のピーク位置の変化を連続して把握することにより、回折格子８５が適正な入射角度および入射位置で入射されるよう光学系８を補正する。

次いで、光学系補正制御部は、補正された光学系８の光軸と基板Ｇのスクライブ予定ライン上に予め設定された基準点とが合致するように、補正された光学系８を基板Ｇに対して相対移動させる。

図８は、図７の光学系８を介してレーザ発振装置３４からガラス基板Ｇに照射されるレーザビームＬＢ３のエネルギー分布（上段）と、ビームスポットＢＳ３の形状（下段）を説明する図である。
図８に示されたレーザビームＬＢ３のエネルギー分布の形状は、前記したガウシアン分布に比べてその頂部がなだらかになっており、スクライブラインに沿って均一な分布に近い形状となっている。
また、ビームスポットＢＳ３は、略長方形の形状を有し、長手方向の軸がスクライブ形成予定ラインと平行であり、かつスクライブ形成予定ラインと直交する方向における幅の略中心に前記長手方向の軸が位置するよう形成される。

すなわち、図７において、レーザ発振器３４から出射されるレーザビームは前記したガウシアンモードのエネルギー分布を有するビームスポットＢＳ０を形成するビームであるが、図８に示すように、ビームスポットＢＳ０のスクライブライン方向における両端部が、回折格子８５により、回折をともなって遮断され、略長方形のビームスポットＢＳ３が形成される。

図９は、回折格子８５の他の形態を説明する図である。
図９に示すように、回折格子８５の他の形態としては、（ａ）回折格子の片面または両面について、それぞれの表面に部分的に溝状の凹凸微細形状パターンを形成した回折格子９５および（ｂ）回折格子の片面または両面について、それぞれの表面に部分的に溝状の凹凸微細形状パターンを形成した回折格子９６が挙げられる。
凹凸微細形状パターンを基板表面の周囲に形成し、基板表面の中央部を穿孔、あるいは貫通してもよい。
これらの凹凸微細形状パターンは、μｍオーダーのサイズで形成され、温度安定性にすぐれた材料、例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、石英、水晶等を材料として構成される。
回折格子８５は、フォトリソグラフィおよびエッチングを含む従来のＬＳＩ製造技術を用いて製造できる。

図１０は、図９に示した回折格子を介してガラス基板Ｇに照射されるレーザビームＬＢ４のエネルギー分布（上段）と、ビームスポットＢＳ４の形状（下段）を説明する図である。
図１０に示されたレーザビームＬＢ４のエネルギー分布の形状は、前記したガウシアン分布に比べてその頂部がなだらかになっており、スクライブラインに沿って均一な分布に近い形状となっている。
また、ビームスポットＢＳ４は、長方形の形状を有し、長手方向の軸がスクライブ形成予定ラインと平行であり、かつスクライブ形成予定ラインと直交する方向における略中心に前記長手方向の軸が位置するよう形成されている。

すなわち、図１０に示すように、回折格子８５に入射されるレーザビームが前記したガウシアン分布のエネルギー強度を有するビームスポットＢＳ０であるとき、回折格子８５に入射されたレーザビームは、回折格子８５によってビームスポットの４つの端部が回折をともなって部分的に遮断される。この場合の４つの端部とは、長軸を中心に有する２つの両端部と長軸を中心に有する２つの両端部である。これにより、長方形の形状を有するビームスポットＢＳ４が形成できる。
なお、上記した例では、回折格子８５によってビームスポットの４つの端部が回折をともなって部分的に遮断される場合について説明したが、ビームスポットの少なくとも１つの端部が回折をともなって部分的に遮断されるように構成することができる。

図１１は、前記した光学系４，６，８で形成されガラス基板Ｇに照射されるレーザビームのエネルギー分布を、スクライブライン予定ラインに沿ってガラス基板Ｇと直交する面に投影した図である。
図１１（ａ）〜（ｅ）に示されたレーザビームのエネルギー分布の形状は、（ａ）高原状５１、（ｂ）矩形５２、（ｃ）台形５３、（ｄ）スクライブ進行方向に対して後方にピークを有する水滴型５４、（ｅ）スクライブ進行方向に対して前方にピークを有する水滴型５５が挙げられる。

〔実験例〕
実施の形態１〜３のスクライブ装置を用いた実験について以下に示す。
図１２は実施の形態１〜３のスクライブ装置を用いた実験結果を示す表である。

図１に示したスクライブ装置の光学ホルダー３３内に前記した光学系４，６，８を保持し、回転テーブル２６に載置された基板Ｇについてスクライブを実施した。
スクライブ速度（ｍｍ／ｓ）とレーザ出力（ｗ）を変化させ、良好なブラインドクラックが形成された場合について、表中に○印を記入した。
表中のビームの種類は、ＢＳ０が参考例として従来の光学系１０１（図１５）を用いた場合、ＢＳ１が実施の形態１の光学系４（図２）を用いた場合、ＢＳ３が実施の形態３の光学系８（図７）を用いた場合の結果を示す。

図１２から、あきらかなように実施の形態１の光学系４および実施の形態３の光学系８を装着したスクライブ装置を用いた場合には、従来のスクライブ装置を用いた場合に比べて、スクライブ速度（ｍｍ／ｓ）が格段に高まり、またレーザ出力（ｗ）を格段に低減することができる。
さらに、良好な基板の分断を可能にするためには、形成されるブラインドクラックを所定の深さに維持する必要があるが、実施の形態１の光学系４および実施の形態３の光学系８を装着したスクライブ装置を用いた場合には、スクライブ速度とレーザ出力との組合せが広い条件範囲で許容されるので、スクライブの加工条件等の設定範囲が広がる。

図１３（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態１〜３のスクライブ装置を用いた実験結果を示す写真である。これらの写真は、通常、バンパターンと称され、アクリル板の小片をレーザービームで照射し、この小片を直交する二方向からみたものである。
図１３（ａ）は、実施の形態３の光学系８（図７）を用いたＢＳ３について、基板の平面に対して直角方向から撮影した平面写真である。
図１３（ｂ）は、実施の形態１の光学系４（図２）を用いたＢＳ１について、基板の平面に対して直角方向から撮影した平面写真であり、図１３（ｃ）は、ＢＳ１について、基板の平面に対して平行する方向から撮影した側面写真である。
図１３（ｄ）は、従来の光学系１０１（図１５）を用いたＢＳ０について、基板の平面に対して直角方向から撮影した平面写真であり、図１３（ｅ）は、ＢＳ０について、基板の平面に対して平行する方向から撮影した側面写真である。

〔他の実施の形態〕
（１）撓みスクライブについて
加工対象となる基板をスクライブ加工予定線を挟んで左右から撓み力を加えて基板を変形させた状態でスクライブを実行させる。
すなわち、ａ）材料保持面が上方に凸の局面形状のステージ上に被加工材料を置き、この材料を当該保持面に吸着させた状態で、当該材料表面にレーザビームを照射して上記の亀裂の発生とその誘導を行う。
ｂ）被加工材料の裏面側で割断予定線に沿う位置を突起で支持して当該材料の裏面側に空間を設け、その空間の雰囲気を負圧に維持した状態で、この材料の表面にレーザビームを照射して上記の亀裂の発生とその誘導を行うことで、より深いクラックを生成させることが可能となり、ブレーク工程が簡単化される。

（２）加熱流体吹き付けについて
レーザによるスクライブが終了してクラックが形成された個所に、クラックの形成とほぼ同時に加熱流体又は蒸気を吹き付けることで、クラックの生成を増進させることでブレーク工程の簡素化が図れる。
（３）上記（２）の方法でクラックを形成させた後、加熱流体又は蒸気を吹き付けることで、クラックの深さを大きくして生成を増進させることでブレーク工程の簡素化が図れる。
（４）上記２の方法でクラックを形成させた後、さらにヒータやレーザによる加熱源からの熱をクラックの生成個所に与えることで、クラックの深さを大きくして生成を増進させることでブレーク工程の簡素化が図れる。

この発明では，ビームスポットがスクライブ形成予定ラインの両側に均等に形成され、かつ略長方形のビームスポットはその幅方向においてエネルギー分布が均一になるので、スクライブ時に基板内部に対して充分な熱伝達が行われるので、スクライブ速度を高めることができる。

また、基板の分断に良好な深さの垂直クラックを形成することが容易になり、スクライブラインを形成した後、基板を分断する際に好ましくないクラックや基板の欠けの発生を防止でき、分断面の品質が格段に向上する。
また、スクライブ速度の向上を図るとともにレーザビームの出力を抑えることができるので、装置は小型化され、設置面積も小さくなる。
さらに、基板表面に照射されたビームスポットがスクライブライン形成予定ラインに対して大きくずれることがないので、形成されるスクライブラインの精度は高まり、製品の歩留りが格段に向上する。

照射手段が、レーザビームを出射するレーザ発振器と、レーザ発振器から出射されたレーザビームに対してそのエネルギー分布を変えて基板上に出射する光学素子を含む光学系とを具備し、光学系は、レーザ発振器から出射され前記光学素子に入射される前のレーザビームのエネルギー分布に応じて、レーザ発振器から前記光学素子に到る光路において前記光学素子を相対移動させ、次いで、基板を前記光学系に対して相対移動させる光学系補正手段を有するので、基板表面に照射されるビームスポットがスクライブライン形成予定ラインに対して大きくずれることがない。したがって、略長方形のビームスポットの中央がスクライブライン形成予定ラインに沿うように照射され、スクライブ時に基板内部に対して充分な熱伝達を行うことができる。
この発明では、ブラインドクラックの深さを維持しながら、スクライブ速度を上げることができる。

この発明の実施形態１のスクライブ装置の全体の構成を示す概略構成図である。 図１のスクライブ装置に保持された光学系の構成を説明する図である。 図２の光学系を介してガラス基板に照射されるレーザビームのエネルギー分布（上段）と、そのビームスポットの形状（下段）を説明する図である。 この発明の実施形態２のスクライブ装置における光学系の構成を説明する図である。 図４の光学系のミラーユニットの構成を説明する図である。 図４の光学系を介してガラス基板に照射されるレーザビームのエネルギー分布（上段）と、そのビームスポットの形状（下段）を説明する図である。 この発明の実施形態３のスクライブ装置における光学系の構成を説明する図である。 図７の光学系を介してガラス基板に照射されるレーザビームのエネルギー分布（上段）と、そのビームスポットの形状（下段）を説明する図である。 回折格子の形状を説明する図である。 図９の回折格子を組み込んだ光学系を介してガラス基板に照射されるレーザビームのエネルギー分布（上段）と、そのビームスポットの形状（下段）を例示により説明する図である。 実施形態１〜３のスクライブ装置で形成されガラス基板Ｇに照射されるレーザビームのエネルギー分布を、スクライブライン予定ラインに沿ってガラス基板Ｇと直交する面に投影した図である。 実施の形態１〜３のスクライブ装置を用いた実験結果を示す表である。 図１２の実験結果に対応するバンパターンを示す写真である。 従来のスクライブ装置を説明する図である。 図１４のスクライブ装置の光学系を説明する図である。 従来のレーザ照射装置からガラス基板に照射されるレーザビームのエネルギー分布（上段）と、そのビームスポットの形状（下段）を説明する図である。

符号の説明

４ 光学系
６ 光学系
８ 光学系
３４ レーザビーム発振器
４３ ＤＯＥ
４５ 検出部（光学系補正手段）
４６ ３軸テーブル（光学系補正手段）
６５ ミラーユニット
８５ 回折格子
９５ 回折格子
９６ 回折格子

Claims (1)

1. 基板の表面におけるスクライブラインが形成されるスクライブ形成予定ラインに沿ってクラックを形成するスクライブ装置であって、
   前記基板の軟化温度よりも低い温度のビームスポットが形成されるようにレーザビームを基板に対して相対移動させながら連続的に照射する照射手段と、
   前記照射手段によって加熱された基板表面の領域近傍を冷却する冷却手段とを具備し、
   前記照射手段は、ガウシアン分布のエネルギー分布を有するレーザビームを出射するレーザ発振器と、
   前記レーザ発振器から出射されたレーザビームのエネルギー分布を、ガウシアン分布に比べて均一になるように変えて基板上に出射するミラーユニットとを含み、
   前記ミラーユニットは、入射されたレーザビームのスクライブライン方向における両端部を反射させて基板上に照射する１対のミラーを有し、
   前記一対のミラーは、入射されたレーザビームのスクライブライン方向における両端部を内側に折り返すように反射させる、
   スクライブ装置。

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