脆性材料的切割加工系统及其方法.pdf

提供切割加工系统，具有固定被加工基板的基板固定装置和用于对被加工基板进行切割加工的加工单元。基板固定装置具有端部夹紧装置和高度支架，端部夹紧装置将被加工基板的边缘部分从该被加工基板的一个表面及与其相反的另一表面两侧固定，高度支架设置于以沿着被加工基板的边缘部分延伸的预定切割线为基准与端部夹紧装置相隔的另一侧，支撑通过端部夹紧装置支撑的被加工基板的另一侧的表面，端部夹紧装置中至少与被加工基板接触的部分由刚性较高的弹性材料制成，高度支架可水平移动地支撑被加工基板，使得被加工基板在切割加工时该沿其所在平面位移。

1.  切割加工系统，所述切割加工系统是对脆性材料制成的被加工基板局部加热，使该被加工基板因其热应力产生裂缝而进行切割加工的切割加工系统；其特征在于，
具有固定被加工基板的基板固定装置和
加工单元，所述加工单元通过对由所述基板固定装置固定的所述被加工基板照射激光束以局部加热该被加工基板而对该被加工基板进行切割加工，
为了使由所述加工单元在所述被加工基板上进行局部加热的区域沿该被加工基板的预定切割线移动，所述基板固定装置和所述加工单元可以互相相对移动地构成，
所述基板固定装置具有端部夹紧装置和高度支架，所述端部夹紧装置将所述被加工基板的边缘部分从该被加工基板的一个表面及与其相反的另一表面两侧固定，所述高度支架设置于以沿着所述被加工基板的所述边缘部分延伸的预定切割线为基准与所述端部夹紧装置相隔的另一侧，支撑通过所述端部夹紧装置支撑的所述被加工基板的另一侧的表面，所述端部夹紧装置中至少与所述被加工基板接触的部分由刚性较高的弹性材料制成，所述高度支架可水平移动地支撑所述被加工基板，使得被加工基板在切割加工时该沿其所在平面位移。

2.  如权利要求1所述的切割加工系统，其特征还在于，所述加工单元中，向所述被加工基板上被局部加热的区域喷射冷却剂使该区域冷却。

3.  如权利要求1所述的切割加工系统，其特征还在于，通过所述端部夹紧装置固定的所述被加工基板的所述边缘部分的固定宽度在10mm以下。

4.  如权利要求1所述的切割加工系统，其特征还在于，所述弹性材料的杨氏模量在十～数千MPa范围内。

5.  如权利要求1所述的切割加工系统，其特征还在于，所述弹性材料是树脂材料。

6.  如权利要求5所述的切割加工系统，其特征还在于，所述树脂材料含有含氟树脂。

7.  如权利要求1所述的切割加工系统，其特征还在于，所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分由允许所述被加工基板在切割加工时水平移动的低摩擦材料制成。

8.  如权利要求1所述的切割加工系统，其特征还在于，所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分具有允许所述被加工基板在切割加工时水平移动的变形构件。

9.  切割加工方法，所述切割加工方法是对脆性材料制成的被加工基板局部加热，使该被加工基板因其热应力产生裂缝而进行切割加工的方法；其特征在于，
包括将作为切割对象的被加工基板通过基板固定装置固定的固定步骤和
切割步骤，所述切割步骤中在对由所述固定步骤固定的所述被加工基板照射激光束以局部加热该被加工基板的同时，使该被加工基板上进行局部加热的区域顺着沿该被加工基板边缘部分延伸的预定切割线移动，
在所述固定步骤中固定所述被加工基板的所述基板固定装置具有端部夹紧装置和高度支架，所述端部夹紧装置将所述被加工基板的边缘部分从该被加工基板的一个表面及与其相反的另一表面两侧固定，所述高度支架设置于以沿着所述被加工基板的所述边缘部分延伸的预定切割线为基准与所述端部夹紧装置相隔的另一侧，支撑通过所述端部夹紧装置支撑的所述被加工基板的另一侧的表面，所述端部夹紧装置中至少与所述被加工基板接触的部分由刚性较高的弹性材料制成，所述高度支架可水平移动地支撑所述被加工基板，使得该被加工基板在切割加工时沿其所在平面位移。

10.  如权利要求9所述的切割加工方法，其特征还在于，所述切割步骤中，向所述被加工基板上被局部加热的区域喷射冷却剂使该区域冷却。

11.  如权利要求9所述的切割加工方法，其特征还在于，通过所述端部夹紧装置固定的所述被加工基板的所述边缘部分的固定宽度在10mm以下。

12.  如权利要求9所述的切割加工方法，其特征还在于，所述弹性材料的杨氏模量在十～数千MPa范围内。

13.  如权利要求9所述的切割加工方法，其特征还在于，所述弹性材料是树脂材料。

14.  如权利要求13所述的切割加工方法，其特征还在于，所述树脂材料含有含氟树脂。

15.  如权利要求9所述的切割加工方法，其特征还在于，所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分由允许所述被加工基板在切割加工时水平移动的低摩擦材料制成。

16.  如权利要求9所述的切割加工方法，其特征还在于，所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分具有允许所述被加工基板在切割加工时水平移动的变形构件。

脆性材料的切割加工系统及其方法
技术领域
本发明涉及将脆性材料(硬而脆的材料)制成的被加工基板局部加热，使该被加工基板上由于其热应力产生裂缝，从而进行切割加工的切割加工系统，尤其涉及可以实现高品质且高速的，在被加工基板边缘部分的切断加工等切割加工的脆性材料的切割加工系统及其方法。
背景技术
以往，切割用于液晶显示屏和等离子显示屏等的玻璃基板的方法，提出有将由玻璃基板等制成的被加工基板局部加热并冷却，使该被加工基板上由于这时所产生的热应力(拉伸应力)发生裂缝，从而进行切割加工的方法。
在这样的以往的切割加工方法中，例如，通过对放置于载物台上的被加工基板照射激光束将被加工基板局部加热，使被加工基板在该局部加热的区域由于产生的热应力(拉伸应力)发生裂缝。此外，通过这样操作并将在被加工基板上被局部加热的区域沿预定切割线移动，使被加工基板上产生的裂缝沿预定切割线扩展。这样的情况下，如果将被加工基板中被局部加热的区域通过喷射冷却剂等局部冷却，则可以使在该区域产生的热应力(拉伸应力)进一步增大，能够促进裂缝的扩展。
但是，在这样的以往的切割加工方法中，为了高精度地进行被加工基板的切割加工，必须使被加工基板上产生的裂缝沿预定切割线高精度地扩展。
以此为目标的以往的方法，提出有通过控制对被加工基板的激光束的照射条件、激光束的照射点和冷却点的相对位置关系等，使被加工基板上产生的裂缝稳定地扩展的方法(参考例如日本专利特开平7-328781号公报、日本专利特开平7-323384号公报和日本专利特开2003-34545号公报)。
然而，如上述的以往的方法都因为伴有对激光束的照射或冷却剂的喷射等的复杂的控制，需要昂贵的控制系统或光学系统等，存在操作装置复杂而且高贵的问题。
针对这一点，除了如上述的以往的方法之外，提出过通过改良固定被加工基板的基板固定装置，使被加工基板上产生的裂缝稳定地扩展的方法。具体地，提出有例如如日本专利特开2002-110589号公报所记载，通过在被加工基板的预定切割线两侧设置赋予该被加工基板刚性的固定用夹具，使在被加工基板的夹着预定切割线的两侧的刚性均等，从而确保裂缝沿着被加工基板的预定切割线直线扩展。在上述日本专利特开2002-110589号公报中所记载的方法中，固定用夹具中与被加工基板接触的部分由刚性较低的弹性材料橡胶制成。
但是，在上述日本专利特开2002-110589号公报中所记载的方法中，虽然在切割被加工基板的中央部分的情况下裂缝高精度地直线扩展，而像切断加工那样切割被加工基板的边缘部分的情况下裂缝的扩展路线发生弯曲，存在无法达到高精度的直线扩展的问题。该问题在预定切割线离被加工基板非固定端的边缘部分较近的情况下(例如只距离10mm左右的情况)尤其显著。这里所说的“高精度的直线扩展”是就与预定切割线的偏差在±十分之几毫米以下级别上进行讨论的，具有±0.4～1mm左右的偏差的情况下为精度低地状态，而具有±0.1～0.2mm左右以下的偏差的情况下为精度高的状态。更理想的状态是仅具有±数十μm左右的偏差的状态。(关于这样的直线扩展的精度，请参看参考资料(机械学会论文集A篇，Vol.68，No.670，pp.993～))
发明内容
本发明是考虑这些方面而完成的，本发明的目的是提供可以实现高品质且高速的，在被加工基板边缘部分的切断加工等切割加工的，简单且经济的脆性材料的切割加工系统及其方法。
本发明提供具有如下特征的切割加工系统作为第1解决方式，其特征在于，在将脆性材料制成的被加工基板局部加热，使该被加工基板上由于其热应力产生裂缝从而进行切割加工的切割加工系统中，具有固定被加工基板的基板固定装置和加工单元，所述加工单元是通过对由所述基板固定装置固定的所述被加工基板照射激光束，局部加热该被加工基板，对该被加工基板进行切割加工，为了使由所述加工单元在所述被加工基板上进行加热的区域沿该被加工基板的预定切割线移动，所述基板固定装置和所述加工单元可以互相相对移动地构成，所述基板固定装置具有端部夹紧装置和高度支架，所述端部夹紧装置将所述被加工基板的边缘部分从该被加工基板的一表面及与其相反的另一表面两侧固定，所述高度支架设置于以沿着所述被加工基板的所述边缘部分延伸的预定切割线为基准与所述端部夹紧装置相隔的另一侧，支撑通过所述端部夹紧装置支撑之外的所述被加工基板的另一侧的表面，所述端部夹紧装置中至少与所述被加工基板接触的部分由刚性较高的弹性材料制成，所述高度支架可水平移动地支撑所述被加工基板，使得在切割加工时该被加工基板沿其所在平面位移。
在本发明的第1解决方式中，所述加工单元中，较好是向在所述被加工基板上被局部加热的区域喷射冷却剂使该区域冷却。
此外，在本发明的第1解决方式中，在通过所述端部夹紧装置固定的所述被加工基板的所述边缘部分，固定宽度在10mm以下为佳。
再有，在本发明的第1解决方式中，所述弹性材料的杨氏模量在十～数千MPa范围内为佳。在这里，所述弹性材料以树脂材料为佳。此外，所述树脂材料含有含氟树脂为佳。
在本发明的第1解决方式中，所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分由在切割加工时允许所述被加工基板的水平移动的低摩擦材料制成为佳。所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分还可以具有在切割加工时允许所述被加工基板的水平移动的变形构件。
本发明提供切割加工方法作为第2解决方式，其特征在于，在将脆性材料制成的被加工基板局部加热，使该被加工基板上由于其热应力产生裂缝从而进行切割加工的切割加工方法中，包括将作为切割对象的被加工基板通过基板固定装置固定的固定步骤和切割步骤，所述切割步骤中在对由所述固定步骤固定的所述被加工基板照射激光束局部加热该被加工基板的同时，使该被加工基板上进行局部加热的区域顺着沿该被加工基板边缘部分延伸的预定切割线移动，在所述固定步骤中固定所述被加工基板的所述基板固定装置具有端部夹紧装置和高度支架，所述端部夹紧装置将所述被加工基板的边缘部分从该被加工基板的一表面及与其相反的另一表面两侧固定，所述高度支架设置于以沿着所述被加工基板的所述边缘部分延伸的预定切割线为基准与所述端部夹紧装置相隔的另一侧，支撑通过所述端部夹紧装置支撑之外的所述被加工基板的另一侧的表面，所述端部夹紧装置中至少与所述被加工基板接触的部分由刚性较高的弹性材料制成，所述高度支架可水平移动地支撑所述被加工基板，使得在切割加工时该被加工基板沿其所在平面位移。
在本发明的第2解决方式中，所述切割步骤中，向在所述被加工基板上被局部加热的区域喷射冷却剂使该区域冷却为佳。
此外，在本发明的第2解决方式中，在通过所述端部夹紧装置固定的所述被加工基板的所述边缘部分，固定宽度在10mm以下为佳。
再有，在本发明的第2解决方式中，所述弹性材料的杨氏模量在十～数千MPa范围内为佳。在这里，所述弹性材料以树脂材料为佳。此外，所述树脂材料含有含氟树脂为佳。
在本发明的第2解决方式中，所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分由在切割加工时允许所述被加工基板的水平移动的低摩擦材料制成为佳。所述高度支架中至少与所述被加工基板接触的部分还可以具有在切割加工时允许所述被加工基板的水平移动的变形构件。
根据本发明，被加工基板边缘部分的一表面及另一侧的表面通过设置于端部夹紧装置的刚性较高的弹性材料制成的部分固定，被加工基板的另一侧的表面通过可以使在切割加工时被加工基板沿其所在平面位移的，可水平移动地支撑该被加工基板的高度支架固定，因此可以实现高品质且高速的，在被加工基板边缘部分的切断加工等切割加工。特别是，根据本发明，不需要像以往的方法那样，对激光束的照射等进行复杂的控制，所以不需要昂贵的控制系统和光学系统等，装置变得简单而经济。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的切割加工系统的整体结构的平面图。
图2是图1所示的切割加工系统的基板固定装置的侧面图。
图3是图1及图2所示的切割加工系统的基板固定装置所含的端部夹紧装置的具体结构的放大图。
图4是图1及图2所示的切割加工系统的加工单元的侧面图。
图5是说明图1至图4所示的切割加工系统中被加工基板的切割加工状况的侧面图。
图6是说明图1至图4所示的切割加工系统中被加工基板的切割加工状况的平面图。
图7是图1至图4所示的切割加工系统的第1变形例的简图。
图8是图1至图4所示的切割加工系统的第2变形例的简图。
图9是图1至图4所示的切割加工系统的第3变形例的简图。
图10是图1至图4所示的切割加工系统的第4变形例的简图。
图11是图1至图4所示的切割加工系统的第5变形例的简图。
图12是图1至图4所示的切割加工系统的第6变形例的简图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，通过图1至图4，对关于本发明的一种实施方式的切割加工系统的结构进行说明。
如图1及图2所示，切割加工系统1中，将玻璃等脆性材料制成的被加工基板51局部加热，使被加工基板51上由于其热应力产生裂缝从而进行切割加工，具有固定被加工基板51的基板固定装置10和，通过对由基板固定装置10固定的被加工基板51进行切割加工的加工单元5。在这里，作为切割对象的被加工基板51使用玻璃基板。
其中，基板固定装置10具有端部夹紧装置12和高度支架19，端部夹紧装置12将被加工基板51的边缘部分从该被加工基板51的上表面及与其相反的下表面两侧固定，高度支架19设置于以沿着被加工基板51的边缘部分延伸的预定切割线61为基准离开端部夹紧装置12一侧，支撑通过端部夹紧装置12支撑之外的被加工基板51的下表面。端部夹紧装置12和各高度支架19都固定于基座11上，使得端部夹紧装置12和各高度支架19上所放置的被加工基板51相对基座11平行地确定其高度等。
在这里，端部夹紧装置12具有支撑被加工基板51的下表面的端部支架15，和在与端部支架15之间挟持被加工基板51的对被加工基板51的上表面加压的加压条14。
此外，加压条14和端部支架15中，与被加工基板51接触的部分装有树脂材料14a、15a。树脂材料14a、15a由刚性较高的弹性材料制成，其杨氏模量在十～数千MPa(1MPa＝1×10⁺⁹N/m²)范围内为佳。在这里，树脂材料14a、15a由同一种材料制成。更具体地，树脂材料14a、15a使用含氟树脂(Teflon(注册商标)等的PTFE、PCTFE、PFA等)、聚缩醛树脂(POM)、MC尼龙等为佳。在这里，列举典型材料的杨氏模量，PTFE为0.3～0.6GPa(1GPa＝1×10⁺¹²N/m²)，聚乙烯为0.4～1.3GPa。相对地，铁(钢)为200～220GPa，铜为130GPa，橡胶为数MPa。
此外，树脂材料14a、15a的厚度在十分之几mm～十mm范围内为佳。在这里，如果树脂材料14a、15a的厚度过薄，则在对被加工基板51加压时容易产生压痕，由树脂材料14a、15a固定的部分的变形程度不充分。相反地，如果树脂材料14a、15a的厚度过厚，在被加工基板51中由树脂材料14a、15a固定的部分的变形程度变大，夹在被加工基板51的预定切割线61左右的部分的变形变得不对称。
在这里，加压条14为了在被加工基板51全长对被加工基板51的边缘部分加压由整块的刚体构成，在不由加压条14加压的状态下，被设成浮于被加工基板51上面数mm左右的状态。加压条14由杨氏模量在100GPa以上的金属制成为佳。此外，由加压条14和端部支架15挟持的被加工基板51的边缘部分的固定宽度在10mm以下为佳。具体地，例如如果进行在被加工基板51的边缘部分切去10mm宽部分的切断加工，则被加工基板51的边缘部分的固定宽度设为5mm左右为佳。这样的情况下，从被加工基板51的边缘到预定切割线61的10mm宽的部分中只有5mm宽的部分由加压条14挟持。
于加压条14的上部安装由支承部件17支承的杠杆轴13的一端。在杠杆轴13的另一端，装入受到马达16的连杆16a推压的载荷传感器18，通过让杠杆轴13的另一端(力点N₁)向上方移动，使杠杆轴13以支点N₄为中心转动。这时，在马达16内部，设置成如下的结构，即根据从外部给予的外加信号使旋转的转子(未图示)的旋转运动通过齿轮等减速器(未图示)变换成连杆16a的直线移动。此时，如果通过未图示的控制电路，构成使用向马达16的输入信号和载荷传感器18的输出信号的反馈电路，则可以以所需的目标载荷W₁推动杠杆轴13的另一端(力点N₁)。
如果这样动作，杠杆轴13以支点N₄为中心转动，则杠杆轴13的一端(作用点N₂)向下方移动，通过由杠杆轴13推动加压条14，加压条14向下方移动，在与端部支架15之间挟持被加工基板51。这时，对杠杆轴13的另一端(力点N₁)施加的载荷W₁变成对应杠杆轴13的杠杆率的载荷作用于杠杆轴13的一端(作用点N₂)，最终对被加工基板51的边缘部分(加压点N₃)施加所期望的载荷。
在这里，杠杆轴13的支点N₄和作用点N₂之间的距离比作用点N₂移动的距离长，所以加压条14相对于被加工基板51的垂直方向基本上平行地移动。由此，安装于加压条14的树脂材料14a与被加工基板51的上表面均一地接触，所以可以对被加工基板51施加均一的载荷。
沿被加工基板51的预定切割线61配置多个上述这样对加压条14加压的杠杆轴13，可以只在杠杆轴13的几个点上对加压条14的上部加压。由此，可以在任何位置使通过加压条14对被加工基板51施加的载荷均一。相反地，通过不均等地配置杠杆轴13的加压点，可以根据位置改变通过加压条14对被加工基板51施加的载荷，使图1的切割加工点P₁、P₃(被加工基板51的边缘部分中对应加工起始点和加工终止点的点)上的载荷比中央部分的切割加工点P₂上的载荷大或小等。
高度支架19可水平移动地支撑被加工基板51，使得在切割加工时该被加工基板51沿其所在平面位移，高度支架19中至少与被加工基板51接触的部分由在切割加工时允许被加工基板51的水平移动的低摩擦材料制成。具体地，较好是例如研磨金属制的高度支架19的上表面，减小该上表面的摩擦系数，或者在高度支架19的上表面施以树脂涂层，减小该上表面的摩擦系数。这种情况下，高度支架19的上表面的摩擦系数在0.1以下的范围内为佳。由此，高度支架19的上表面与由玻璃等制成的被加工基板51之间的摩擦减小，两者可以相对地滑动(水平移动)。在高度支架19的上表面实施的树脂涂层较好是使用含氟树脂(Teflon(注册商标)等的PTFE、PCTFE、PFA等)等。
接着，就用于对由这种基板固定装置10固定的被加工基板51进行切割加工的加工单元5进行说明。
如图4所示，加工单元5包括预热单元20、加热单元30和冷却单元40，这些各个单元按照可在被加工基板51上沿预定切割线61相对移动地构成。关于在被加工基板51上的移动方向，预热单元20、加热单元30和冷却单元40从前端向尾端按此顺序呈一直线配置。
预热单元20用于对被加工基板51照射激光束LB₁，将被加工基板51局部预热，具有射出200W左右激光的CO₂激光器等构成的激光振荡器21、反射由激光振荡器21射出的激光的反射镜22、将由反射镜22反射的激光在被加工基板51上扫描的多面反射镜23。由此，通过由激光振荡器21射出的激光经反射镜22由多面反射镜23反射，在被加工基板51上沿预定切割线61以指定长度L₁反复扫描，生成线状激光束LB₁。如图1所示，线状激光束LB₁具有沿预定切割线61方向延伸的线状的照射图案62。
加热单元30用于对通过预热单元20被局部预热了的被加工基板51照射激光束LB₂，将被加工基板51局部加热，具有射出数十～一百数十W左右激光的CO₂激光器等构成的激光振荡器31、反射由激光振荡器31射出的激光的反射镜32、将由反射镜32反射的激光在被加工基板51上扫描的多面反射镜33。由此，通过由激光振荡器31射出的激光经反射镜32由多面反射镜33反射，在被加工基板51上沿预定切割线61以指定长度L₂反复扫描，生成线状激光束LB₂。如图1所示，线状激光束LB₂具有沿预定切割线61方向延伸的线状的照射图案63。
冷却单元40用于对通过加热单元30被局部加热了的被加工基板51喷射冷却剂C局部地冷却被加工基板51，具有冷却喷嘴41，该冷却喷嘴41向被加工基板51的表面喷射水或雾(水和气体的混合物)、氮气等气体、二氧化碳粒子等微粒固体、酒精等液体、雾状的酒精等冷却剂C。如图1所示，从冷却喷嘴喷射的冷却剂C以指定的喷射图案64喷射在被加工基板51上。
上述中，基板固定装置10和加工单元5(预热单元20、加热单元30和冷却单元40)可相互相对移动地构成，由此，通过加工单元5在被加工基板51上进行局部加热和冷却的区域(激光束LB₁、LB₂的照射图案62、63和冷却剂C的喷射图案64)沿该被加工基板51的预定切割线61移动。加工单元5所包括的预热单元20、加热单元30和冷却单元40都可以通过移动载物台(未图示)沿被加工基板51的方向移动，可以进行校正调整，使得预热单元20、加热单元30和冷却单元40都在被加工基板51上沿预定切割线61以适当的间隔成一直线配置。
接着，对由这样的结构构成的本实施方式的作用进行说明。
在如图1至图4所示的切割加工系统1中，将作为切割对象的被加工基板51搬运到基板固定装置10上(参见图1至图3的箭头方向)，通过高度支架19支撑被加工基板51的下表面，同时将被加工基板51的边缘部分置于端部夹紧装置12的端部支架15和加压条14之间。
接着，通过端部夹紧装置12的加压条14和端部支架15挟持上述置于基板固定装置10上的被加工基板51。具体是，在端部夹紧装置12中，让马达16的转子(未图示)旋转，使连杆16a直线扩展，通过载荷传感器18推动杠杆轴13的另一端(力点N₁)。由此，通过由支承部件17支承的杠杆轴13以支点N₄为中心旋转，杠杆轴13的一端(作用点N₂)向下方移动，由杠杆轴13推动加压条14，从而加压条14向下方移动，在与端部支架15之间挟持被加工基板51。由此，被加工基板51被固定在基板固定装置10上的指定位置。
然后，使加工单元5相对基板固定装置10移动，将加工单元置于被固定在基板固定装置10上的被加工基板51的预定切割线61上。加工单元5所包括的预热单元20、加热单元30和冷却单元40在被置于被加工基板51的预定切割线61上时，预先进行校正调整，使得它们沿该预定切割线61以适当的间隔成一直线配置。
在这样的状态下，用未图示的初始裂纹单元在被加工基板51的端部P₁处形成小的裂缝，接着使加工单元5相对基板固定装置10移动，使加工单元5所包括的预热单元20、加热单元30和冷却单元40在被加工基板51上沿预定切割线61以此顺序相对移动。
由此，如图1至图4所示，首先通过预热单元20在被加工基板51上沿预定切割线61相对移动，对被加工基板51照射线状的激光束LB₁，将被加工基板51以指定温度(30～200℃左右)局部地预热。这时，在预热单元20中，通过由激光振荡器21射出的激光经反射镜22由多面反射镜23反射，在被加工基板51上沿预定切割线61以指定长度L₁反复扫描，生成具有照射图案62的线状激光束LB₁。
接着，通过加热单元30在上述由预热单元20局部地预热了的被加工基板51上沿预定切割线61相对移动，在比由预热单元20在被加工基板51上局部地预热了的区域更狭窄的线状区域内照射线状的激光束LB₂，将被加工基板51以指定温度(100～400℃左右)局部地加热。这时，在加热单元30中，通过由激光振荡器31射出的激光经反射镜32由多面反射镜33反射，在被加工基板51上沿预定切割线61以指定长度L₂反复扫描，生成具有照射图案63的线状激光束LB₂。
然后，通过冷却单元40在上述由加热单元30局部地加热了的被加工基板51上沿预定切割线61相对移动，在与由加热单元30在被加工基板51上局部地加热了的区域同样大小的区域喷射冷却剂C，局部地冷却被加工基板51。这时，在冷却单元40中，从冷却喷嘴41被喷射的冷却剂C以指定的喷射图案64被喷射到被加工基板51的表面。
如果如上进行操作，在被加工基板51上沿预定切割线61依次进行由预热单元20进行的预热、由加热单元30进行的加热和由冷却单元40进行的冷却，则由于主要因被加工基板51的加热产生的热应力(拉伸应力)和因被加工基板51的冷却产生的拉伸应力形成裂缝，而且随着预热单元20、加热单元30和冷却单元40在被加工基板51上沿预定切割线61相对移动，裂缝沿预定切割线61扩展。
具体是，如图5(a)(b)所示，如果通过由预热单元20和加热单元30照射的激光束LB₁、LB₂局部地加热被加工基板51，则被加工基板51中被激光束LB₁、LB₂照射的部分发生热膨胀，该部分向上隆起的同时，被加工基板51变形，以裂缝为中心向左右断开。这时，被加工基板51中被激光束LB₁、LB₂照射的位置和与之接近的边缘位置之间的部分51a(附图左侧的部分)的宽度WL₁，比被激光束LB₁、LB₂照射的位置和与之远离的边缘位置之间的部分51b(附图右侧的部分)的宽度WL₂小，所以被加工基板51中左侧的部分51a比右侧的部分51b变形更多(参见图5(b))。
但是，在本实施方式中，被加工基板51的边缘部分(被加工基板51的左侧的部分51a的一部分)被端部夹紧装置12的加压条14和端部支架15装有的刚性较高的弹性材料制成的树脂材料14a、15a固定，所以与该部分通过橡胶等刚性较低的弹性材料制成的树脂材料固定的情况相比，可以非常有效地抑制其向多个方向的变形量。由此，能够使被加工基板51的左侧部分51a和右侧部分51b的变形量基本相同，从而减小两者间的变形的不对称性。
此外，如图6所示，由激光束LB₁、LB₂的照射产生的对于被加工基板51的拉伸应力和被加工基板51的热膨胀，使被加工基板51的左侧的部分51a和右侧的部分51b产生其长度方向(沿预定切割线61的方向)的形变和垂直于该长度方向的向外侧断开的形变。在图6中，以双点划线表示的被加工基板51为切割加工前的基板，以实线表示的被加工基板51为切割加工时的基板。
但是，在本实施方式中，被加工基板51的边缘部分(被加工基板51的左侧的部分51a的一部分)被端部夹紧装置12的加压条14和端部支架15装有的刚性较高的弹性材料制成的树脂材料14a、15a固定，所以对于被加工基板51的左侧的部分51a可以非常有效地抑制其向多个方向的变形量。另一方面，对于被加工基板51的右侧的部分51b，由于其下表面被切割加工时允许被加工基板51的水平移动的低摩擦材料制成的高度支架19支撑，所以与被加工基板51的左侧的部分51a不同，切割加工时右侧的部分51b在高度支架19的上面滑动(水平移动)，发生其长度方向(沿预定切割线61的方向)的形变和垂直于该长度方向的向外侧断开的形变。由此，充分确保了对被加工基板51中裂缝52的扩展必需的裂缝52的断开，可以使裂缝52沿着被加工基板51的预定切割线61高精度地直线扩展。
这样根据本实施方式，被加工基板51的边缘部分的上表面和下表面被端部夹紧装置12的加压条14和端部支架15装有的刚性较高的弹性材料制成的树脂材料14a、15a固定，同时被加工基板的下表面被切割加工时允许被加工基板51的水平移动的低摩擦材料制成的高度支架19支撑，因此可以实现高品质且高速的在被加工基板51的边缘部分的切割加工(例如，切去10mm宽或10mm以下宽度的部分的切断加工等)。尤其，根据本实施方式，不需要像以往的方法那样，对激光束的照射等进行复杂的控制，所以不需要昂贵的控制系统和光学系统等，装置变得简单而经济。
在上述的实施方式中，例举通过端部夹紧装置12的端部支架15和高度支架19支撑被加工基板51的下表面，同时通过端部夹紧装置12的加压条14对被加工基板51的上表面加压的情况进行说明，但并不局限于此，如图7所示，也可以通过端部夹紧装置12的端部支架15和高度支架19支撑被加工基板51的上表面，同时通过端部夹紧装置12的加压条14对被加工基板51的下表面加压。
此外，在上述的实施方式中，例举对通过端部夹紧装置12(加压条14和端部支架15)和高度支架19固定的被加工基板51从上表面侧照射激光束LB₁、LB₂的情况进行说明，但并不局限于此，如图8所示，也可以对通过端部夹紧装置12(加压条14和端部支架15)和高度支架19固定的被加工基板51从下表面侧照射激光束LB₁、LB₂。
还有，在上述的实施方式中，例举通过端部夹紧装置12的端部支架15上安装的树脂材料15a和加压条14上安装的树脂材料14a来固定被加工基板51的边缘部分的情况进行说明，但并不局限于此，如图9所示，也可以对覆盖被加工基板51的上表面和下表面的一体型树脂材料55从其上表面侧和下表面侧通过加压条14加压。再有，例举通过切割加工时允许被加工基板51的水平移动的低摩擦材料制成的高度支架19支撑被加工基板51的下表面的情况进行说明，但并不局限于此，如图9所示，也可以用如下的机构代替这样的高度支架19，即设置向被加工基板51的表面喷射气体的气体悬浮装置56，通过从气体悬浮装置56的喷气口56a喷出空气或其他气体(包括氮气和氧气等)使被加工基板51悬浮从而支撑基板。此外，高度支架19在与被加工基板51接触的接触面上也可以使用具有球面或圆柱侧面等曲面的部件。
在上述的实施方式中，例举分别支撑被加工基板51的上表面和下表面的树脂材料14a、15a由同一种材料制成的情况说明，但并不局限于此，如图10所示，两者的材料也可以是其杨氏模量在一百～数千MPa的范围内具有不同值的不同的材料。
在上述的实施方式中，例举通过端部夹紧装置12的加压条14对被加工基板51的上表面以预先确定的载荷加压的情况进行说明，但并不局限于此，如图11所示，也可以在被加工基板51的上方或下方设置测定被加工基板51的位移量的位移仪57，基于用该位移仪57的测定结果，控制通过加压条14所加的载荷。这种情况下，位移仪57可以是接触式或非接触式中任一种。此外位移仪57的测定位置并不局限于如图11所示的实线的位置(相对预定切割线附图上左侧的位置)，也可以是如图11所示的虚线的位置(相对预定切割线附图上右侧的位置)。
在上述的实施方式中，通过高度支架19使用切割加工时允许被加工基板51的水平移动的低摩擦材料制成，使被加工基板51在高度支架19上滑动(水平移动)，由此切割加工时被加工基板51沿其所在平面位移，但并不局限于此，如图12所示，也可以通过在高度支架19中与被加工基板51接触的部分(高度支架的上部)设置切割加工时允许被加工基板51的水平移动的弹性体制成的柔软的变形构件19a，使被加工基板51在高度支架19水平移动，由此切割加工时被加工基板51沿其所在平面位移。
在上述的实施方式中，作为切割对象的被加工基板51使用1块玻璃基板，但除了对通过密封材料贴合的2块玻璃基板之间被注入液晶材料的状态的液晶基板也可以同样进行高品质且高速的切割加工之外，还可以对其他任意的脆性材料制成的基板同样进行高品质且高速的切割加工。