脆性衬底的分断方法与流程

本发明涉及一种脆性衬底的分断方法，尤其涉及一种使用刻划轮的分断方法。

背景技术：

在平面显示面板或太阳能电池板等电气设备的制造中，经常需要将玻璃衬底等脆性衬底分断。首先在衬底上形成刻划线，然后沿此刻划线分断衬底。刻划线可通过用刀尖机械性地加工衬底而形成。通过将刀尖在衬底上滑动或滚动在衬底上通过塑性变形形成沟槽，与此同时，在所述沟槽的正下方形成垂直裂痕。之后进行被称为分断步骤的应力施加。通过分断步骤使裂痕彻底地在厚度方向上行进，由此分断衬底。

在多数情况下，分断衬底的步骤是在衬底上形成刻划线的步骤之后紧接着进行。然而，也有提议在形成刻划线的步骤与分断步骤之间进行加工衬底的步骤。所谓加工衬底的步骤是例如在衬底上设置某些部件的步骤。

例如根据国际公开第2002/104078号技术，在有机el显示器的制造方法中，在安装封盖之前针对成为各个有机el显示器的各个区域，在玻璃衬底上形成刻划线。因此，能够避免设置封盖之后在玻璃衬底上形成刻划线时封盖与玻璃切刀接触的问题。

另外，例如根据国际公开第2003/006391号技术，在液晶显示面板的制造方法中，2个玻璃衬底在形成刻划线之后彼此贴合。由此，能够在1次分断步骤中同时分断2块脆性衬底。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际公开第2002/104078号

[专利文献2]国际公开第2003/006391号

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

根据所述现有技术，对脆性衬底的加工是在形成刻划线后进行，之后通过施加应力而进行分断步骤。这就意味着对脆性衬底进行加工时已存在垂直裂痕。可能出现在加工中意外产生所述垂直裂痕在厚度方向上进一步伸展，导致加工中本应为一体的脆性衬底被分离的情况。此外，在刻划线的形成步骤与衬底的分断步骤之间不进行衬底的加工步骤的情况下也是这样，通常需要在刻划线的形成步骤之后且在衬底的分断步骤之前搬送或保管衬底，此时也可能出现衬底被意外分断的情况。

本发明是为解决如以上的问题研究而成的，其目的在于提供一种脆性衬底的分断方法，即使预先规定了脆性衬底的分断位置，也能够防止脆性衬底在应分断时点之前意外分断。

[解决问题的技术手段]

本发明的脆性衬底的分断方法使用绕旋转轴具有设置有刀尖的外周部的刻划轮分断脆性衬底，且包含以下步骤。

准备脆性衬底，所述脆性衬底具有第1面和与第1面相反的第2面，且具有垂直于第1面的厚度方向。

接着，一边对刻划轮施加荷重，将刻划轮的外周部按压在脆性衬底的第1面上，一边使刻划轮在脆性衬底的第1面上滚动，由此在脆性衬底的第1面上发生塑性变形，从而形成具有沟形状的沟槽线。荷重具有平行于脆性衬底的第1面的面内分量。在形成沟槽线的步骤中，刻划轮在第1面上朝与面内分量方向相同的行进方向行进。形成沟槽线的步骤是为获得无裂痕状态而进行，即，沟槽线正下方的脆性衬底在与沟槽线交叉的方向上连续地相连接的状态。

接着，使脆性衬底在厚度方向上的裂痕沿沟槽线朝行进方向伸展，由此形成裂痕线。通过裂痕线，断开沟槽线正下方的脆性衬底在与沟槽线交叉的方向上的连续连接。

然后，沿裂痕线分断脆性衬底。

[发明的效果]

根据本发明，作为规定脆性衬底分断位置的线，形成在其正下方不具有裂痕的沟槽线。作为分断的直接开端所使用的裂痕线是在形成沟槽线之后通过沿所述沟槽线伸展裂痕而形成。由此，形成沟槽线之后且形成裂痕线之前的脆性衬底，即使由沟槽线规定其分断位置，因裂痕线尚未形成，因此仍处于不容易发生分断的状态。通过利用所述状态，即使预先规定了脆性衬底的分断位置，也能够防止脆性衬底在应分断时点之前意外分断。

附图说明

图1是概略显示图1的脆性衬底的分断方法所使用的切割器具的构成的侧视图。

图2是概略显示图2的刻划轮和销的构成的前视图(a)、及图3(a)的局部放大图。

图3是概略显示本发明的实施方式1中脆性衬底的分断方法的构成的流程图。

图4是概略显示本发明的实施方式1中脆性衬底的分断方法的第1和第2步骤的俯视图(a)及(b)。

图5是概略显示图4(a)中所形成的沟槽线的构成的剖面图(a)、及图4(b)中所形成的裂痕线的构成的剖面图(b)。

图6是概略显示本发明的实施方式1的变化例中脆性衬底的分断方法的俯视图(a)及(b)。

图7是概略显示本发明的实施方式2中脆性衬底的分断方法的俯视图。

图8是概略显示本发明的实施方式3中脆性衬底的分断方法的俯视图。

图9是概略显示本发明的实施方式4中脆性衬底的分断方法的俯视图。

具体实施方式

以下基于附图说明本发明的实施方式。另外，在以下附图中，对相同或相当的部分赋予相同的参照符号，不再重复其说明。

(实施方式1)

参照图1、图2(a)和图2(b)，首先，说明本实施方式的玻璃衬底4(脆性衬底)的分断方法所使用的切割器具50如下。

切割器具50安装于刻划头(未图示)，并相对于玻璃衬底4相对移动，由此对玻璃衬底4进行刻划。切割器具50具有刻划轮51、销52和固定架53。刻划轮51具有大略圆盘状的形状，其直径典型地在数mm左右。刻划轮51经由销52而保持于固定架53，可绕旋转轴ax旋转。

刻划轮51具有设置有刀尖的外周部pf。外周部pf绕旋转轴ax以圆环状延伸。如图2(a)所示，外周部pf在目视水平下呈棱线状陡立，由此构成包含棱线与倾斜面的刀尖。另一方面，在显微镜水平下，因刻划轮51侵入玻璃衬底4内而实际地起作用的部分(图2(b)的两点链线的下方)，外周部pf的棱线具有细微的表面形状ms。在前视图(图2(b))中，表面形状ms优选具有曲线形状且所述曲线形状具有有限的曲率半径。刻划轮51是使用超硬合金、烧结金刚石、多晶金刚石或单晶金刚石等硬质材料而形成。从减小所述棱线和倾斜面的表面粗糙度的观点来看，刻划轮51整体可由单晶金刚石制作。

接着，一边参照图3所示的流程，一边说明使用切割器具50的衬底4的分断方法如下。

参照图1和图4(a)，准备具有上表面sf1(第1面)与下表面sf2(与第1面相反的第2面)的玻璃衬底4(图3：步骤s10)。玻璃衬底4具有垂直于上表面sf1的厚度方向dt。在图4中，玻璃衬底4具有彼此对向的边ed1和ed2。

接着，使刻划轮51在玻璃衬底4的上表面sf1上滚动(图1：箭头rt)，由此刻划轮51在上表面sf1上朝行进方向dp行进。利用所述滚动的行进是通过一边对刻划轮51施加荷重f，将刻划轮51的外周部pf按压在玻璃衬底4的上表面sf1上一边进行。由此在玻璃衬底4的上表面sf1上产生塑性变形，从而形成具有沟形状的沟槽线tl(图3：步骤s20)。

荷重f具有平行于玻璃衬底4的厚度方向dt的垂直分量fp与平行于上表面sf1的面内分量fi。行进方向dp与面内分量fi的方向相同。

参照图5(a)，所述形成沟槽线tl的步骤是为获得无裂痕状态而进行，即，沟槽线tl正下方的玻璃衬底4在与沟槽线tl交叉的方向dc上连续地相连接的状态。在无裂痕状态中，虽然已通过塑性变形形成沟槽线tl，但是尚未形成沿所述沟槽线的裂痕。因此，即使对玻璃衬底4施加弯曲力矩，也不会容易地发生沿沟槽线的分断。为得到无裂痕状态，只要不过度增大垂直分量fp(图1)即可。

图4(a)中，沟槽线tl是从起点n1，经由中途点n2直到终点n3而形成。沟槽线tl优选远离上表面sf1的边缘而形成。由此，刻划轮51无需接触上表面sf1的边缘。

进一步参照图4(b)，接着形成辅助线al。以此为开端，沿沟槽线tl形成裂痕线cl(图3：步骤s30)。

参照图5(b)，通过裂痕线cl，断开沟槽线tl正下方的玻璃衬底4在与沟槽线tl的延长方向(图4(a)和(b)的横向方向)交叉的方向dc上的连续连接。换句话说，此处所谓“连续连接”是未被裂痕遮断的连接。并且，在如所述连续连接被断开的状态下，经由裂痕线cl的裂痕，玻璃衬底4的各个部分之间也可彼此接触。通过使玻璃衬底4在厚度方向dt上的裂痕(参照图5(b))沿沟槽线tl朝行进方向dp伸展而进行裂痕线cl的形成。

辅助线al是以与玻璃衬底4的上表面sf1上的沟槽线tl相接的方式形成，在本实施方式中，以与沟槽线tl交叉的方式形成。辅助线al是一般的刻划线，因此，伴有在玻璃衬底4的厚度方向dt上渗透的裂痕。也可将形成沟槽线tl所用的切割器具50用于辅助线al的形成，但此时需要比形成沟槽线tl时的荷重f大的荷重。并且，为更加确实地形成辅助线al，也可使用其它器具。例如，也可使用沿外周部pf设置有凹凸形状的刻划轮。利用如上器具，可容易地形成伴有更深裂痕的辅助线al。并且，如图4(b)所示，在辅助线al从远离玻璃衬底4的边缘的位置开始的情况(所谓内切)时，也能够更加确实地产生裂痕。

另外，认为裂痕线cl的形成是因沟槽线tl附近的内部应力的应变释放而开始。具体来说，认为所述内部应力是在形成辅助线al时由加在玻璃衬底4的应力所释放。认为作为裂痕线cl的形成开始的开端的处理不限于所述辅助线al的形成处理，只要是某种成为内部应力被释放的开端的处理即可。

根据本发明人的研究，与从中途点n2朝终点n3的方向相比，从中途点n2朝起点n1的方向形成裂痕线cl比较困难。即存在所谓方向相关性，即：在形成沟槽线tl时，裂痕线cl容易朝与刻划轮51的行进方向dp相同的方向伸展。其原因被认为起因于所述内部应力的分布。

接着，在步骤s40(图3)中，通过所谓分断步骤沿裂痕线cl分断玻璃衬底4。分断步骤可通过例如施加外力使玻璃衬底挠曲而进行。并且，裂痕线cl在其形成时在厚度方向dt上彻底行进时，裂痕线cl的形成与玻璃衬底4的分断可同时发生。在所述情况下省略分断步骤。

根据本实施方式，形成在正下方不具有裂痕的沟槽线tl(图5(a))作为规定玻璃衬底4的分断位置的线。作为分断的直接开端所使用的裂痕线cl(图5(b))，是在形成沟槽线tl之后通过沿所述沟槽线伸展裂痕而形成。由此，形成沟槽线tl之后且形成裂痕线cl之前的玻璃衬底4(图4(a))，即使由沟槽线tl规定了使玻璃衬底4分断的位置，仍处于尚未形成沿所述沟槽线tl的裂痕的无裂痕状态。只要不对玻璃衬底4施加过大的应力，则可容易地维持无裂痕状态。因此，在所述无裂痕状态期间，可稳定地进行玻璃衬底4的保管、搬送，和在玻璃衬底4上的成膜和蚀刻等加工，而不会伴随裂痕的意外产生。

根据如以上的本实施方式，通过利用无裂痕状态，即使预先规定了玻璃衬底4的分断位置，也能防止玻璃衬底4在所期望的时点之前被意外分断。

另外，本实施方式的裂痕线cl的形成步骤与所谓分断步骤的裂痕的产生本质上不同。分断步骤是使已形成的裂痕在厚度方向上进一步伸展，由此将衬底彻底地分离。另一方面，裂痕线cl的形成步骤伴有质的变化，即，从通过沟槽线tl的形成而得到的无裂痕状态，朝具有沿沟槽线tl的裂痕的状态变化。此变化被认为是通过无裂痕状态所具有的内部应力的释放而发生。

接着，说明本实施方式的变化例。参照图6(a)，在仅形成辅助线al时，有无法形成沿沟槽线tl的裂痕线cl的情况。参照图6(b)，即便在所述情况下，也能够沿辅助线al分离玻璃衬底4，由此使裂痕线cl开始形成。

另外，本变化例的辅助线al也可通过与所述裂痕线cl相同的方法形成。即，也可在形成沟槽线之后，通过沿此沟槽线形成裂痕而形成。

(实施方式2)

在本实施方式的玻璃衬底4的分断方法中，也是首先利用与所述实施方式1相同的方法，在玻璃衬底4的上表面sf1上形成沟槽线tl(图4(a))。

参照图7，接着在玻璃衬底4的下表面sf2上形成辅助线al。在平面配置中辅助线al是与沟槽线tl交叉。另外，在本实施方式中，辅助线al和沟槽线tl形成于玻璃衬底4的不同面上，因此彼此不直接接触。

接着，与实施方式1的图6(b)大略相同地，沿辅助线al分离玻璃衬底4。由此开始形成裂痕线cl。之后，与实施方式1相同地，沿裂痕线cl分断玻璃衬底4。

(实施方式3)

在本实施方式的玻璃衬底4的分断方法中，也是首先利用与所述实施方式1相同的方法，在玻璃衬底4的上表面sf1上形成沟槽线tl(图4(a))。

参照图8，接着在玻璃衬底4的上表面sf1上，以与沟槽线tl局部重叠的方式形成辅助线al。图中，辅助线al是在沟槽线tl中以与起点n1和中途点n2之间的部分重叠且远离终点n3的方式形成。辅助线al的长度是例如0.5mm左右。以辅助线al的形成为开端，形成裂痕线cl。

另外，所述以外的构成与所述实施方式1的构成大略相同，因此对相同或对应的要素赋予相同符号，不再重复其说明。

(实施方式4)

在本实施方式的玻璃衬底4的分断方法中，也是首先利用与所述实施方式1相同的方法，在玻璃衬底4的上表面sf1上形成沟槽线tl(图4(a))。

参照图9，接着以激光照射沟槽线tl的一部分。图中，以激光照射沟槽线tl中在起点n1与中途点n2之间且远离终点n3的部分。由此，在沟槽线tl中起点n1与中途点n2之间的部分形成裂痕线cl，以此为开端，从中途点n2朝终点n3形成裂痕线cl。

另外，所述以外的构成是与所述实施方式1的构成大略相同，因此对相同或对应的要素赋予相同符号，不再重复其说明。

所述各实施方式的脆性衬底的分断方法特别适用于玻璃衬底，但脆性衬底也可由玻璃以外的材料制作。例如，也可使用陶瓷、硅、化合物半导体、蓝宝石、或石英作为玻璃以外的材料。

[符号的说明]

4玻璃衬底(脆性衬底)

50切割器具

51刻划轮

52销

53固定架

al辅助线

ax旋转轴

cl裂痕线

dp行进方向

dt厚度方向

f荷重

fi面内分量

fp垂直分量

ms镜面

n1起点

n2中途点

n3终点

pf外周部

sf1上表面(第1面)

sf2下表面(第2面)

tl沟槽线