JP2013038434A - ブレーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く基板の切断を検出することにより誤動作を抑えて自動化することができるブレーキング装置及びブレーキング方法を提供する。
【解決手段】分割予定線２が形成された基板１にブレード５２を当接させて曲げ応力を付与し基板１を切断するブレーキング装置１０において、ブレード５２に荷重を付与する荷重付与部６２と、荷重付与部６２がブレード５２に付与する荷重と、基板１がブレード５２に付与する荷重との合力を測定する荷重測定部６４と、荷重測定部６４の測定値から基板１の切断を検出する切断検出部７０を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、サファイア、シリコン、インジウムリン、ガリウム砒素などを含む半導体ウエハ、ガラス基板、セラミックス基板等の脆性材料からなる基板を切断するブレーキング装置に関する。

例えば、半導体素子の製造工程では、半導体ウエハやサファイア基板等の基板の一方面がダイヤモンドブレード等により格子状に形成された分割予定線によって複数領域に区画され、そして、基板を分割予定線に沿って切断することにより個々のチップを製造する。

基板の分割予定線に沿った切断を行うブレーキング装置として、粘着シートの下面に分割予定線を形成した他方面と反対側の一方面を貼着して基板を固定し、受け台の上面に基板の他方面を載置した後、粘着シートの上方から降下されるブレードを分割予定線と対応する基板の一方面に押し当てて基板に曲げ応力を付与することにより基板を分割予定線に沿って切断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなブレーキング装置では、基板の反りや、基板の厚さや、基板に設けた分割予定線の罫書スジの深さ等のばらつきにより、基板の割れ残りが発生する場合がある。割れ残りが発生すると作業者は、ブレーキング装置を停止させブレードの位置や付与する応力量等の設定を変更した後、ブレーキング装置を動作させて割れ残り箇所に再度曲げ応力を付与して切断する必要がある。そのため、ブレーキング装置の動作中、作業者がつきっきりで割れ残りの有無を確認しなければならず、ブレーキング装置の自動化することができない問題がある。

これに対し、ブレードが基板に付与する曲げ応力を大きくすれば割れ残りの発生を抑えることができるが、曲げ応力を大きくするとヒビや欠け等のチッピングが生じやすく分割されたチップの品質が悪化する問題がある。

そこで、基板を支持する支持台と、基板の分割予定線に沿って延在するように形成されており、支持台により支持された基板の切断位置を押圧することによって基板を切断するブレードと、支持台により支持された基板へ向かう下方と、支持台により支持された基板から離れる上方とに、ブレードを移動するブレード駆動部と、ブレード駆動部の移動動作を制御する移動制御部と、を備えたブレーキング装置において、移動制御部により制御されたブレード駆動部によって下方へ移動し切断位置を押圧するブレードにより切断位置にて切断される基板の切断を検知する切断検知部を設けるものが提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。

しかしながら、切断検知部は、基板切断時に移動するブレードの振動を検出して基板の切断を検知するため、基板切断により生じる振動以外の外乱による振動の影響を受けやすく誤検知しやすいという問題がある。

なお、下記特許文献２には、切断時におけるブレードの変位量をロードセルによる荷重情報によって測定することで、基板の切断を検出できることが記載されているが、ブレードに対してロードセルをどのように配設するかについて何ら開示されていない。

また仮に、図１１に示すように、ロードセル１６４により基板１０１からブレード１５２に作用する荷重を測定する場合、ブレード１５２の重量による引っ張り方向の荷重がロードセル１６４に作用するのを防止するため、基板１０１からブレード１５２に荷重が付与されていない状態で、ブレード１５２が固定されたブレード保持部１５４とロードセル１６４との間に僅かな隙間Ｓを設けつつブレード保持部１５４を支える支持部材１６０が必要となる。

しかしながら、このような支持部材１６０を設ける場合、ブレード保持部１５４とロードセル１６４との隙間を一定大きさに管理しなければならず、ロードセル１６４によって安定して基板１０１から作用する荷重を測定することが困難となる。

しかも、このような構成のロードセル１６４では、ブレード１５２及びブレード保持部１５４の重量より小さい大きさのブレード５２に作用する荷重を検出することができなという問題がある。

特開２００７−５５１９７号公報 特開２００６−２４５２６３号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、精度良く基板の切断を検出することで、誤動作を抑えて自動化することができるブレーキング装置及びブレーキング方法を提供することを目的とする。

本発明にかかるブレーキング装置は、分割予定線が形成された基板にブレードを当接させて曲げ応力を付与し前記基板を切断するブレーキング装置において、前記ブレードに荷重を付与する荷重付与部と、前記荷重付与部が前記ブレードに付与する荷重と、前記基板が前記ブレードに付与する荷重と、の合力を測定する荷重測定部と、前記荷重測定部の測定値から前記基板の切断を検出する切断検出部と、を備えることを特徴とする。

上記本発明では、基板の切断を検出する切断検出部を備えているため、作業者が装置に付きっきりで割れ残りの有無を確認する必要がなく、ブレーキング装置を自動化することができる。しかも、切断検出部は、荷重測定部によって測定された、荷重付与部が前記ブレードに付与する荷重と、基板がブレードに付与する荷重と、の合力から基板の切断を検出するため、ブレードの移動により生じる振動の影響を受けにくくなり、精度良く基板の切断を検出することができ、誤動作を抑えて自動化することができる。

上記発明において、前記切断検出部は、前記基板の前記分割予定線を撮像する撮像部を備え、前記ブレードが前記基板に曲げ応力を付与する状態で前記撮像部により前記分割予定線を撮像して前記基板の切断を検出してもよく、ブレードが曲げ応力を付与する前に既に基板が割れている場合であっても、正確に基板の切断を検出することができる。

上記発明において、前記ブレードを前記基板に対して相対的に接離させるスライドベースと、前記スライドベースに対する前記ブレードの移動量を測定する移動測定部とを備え、前記切断検出部は、前記移動測定部の測定値から前記基板の切断を検出してもよい。

このようにスライドベースに対する前記ブレードの移動量から基板の切断を検出することにより、円形基板の縁部近傍を切断する場合のようにブレードと基板との接触箇所が小さく微小な荷重で基板が切断される場合や、割れの進行が遅く急激な荷重変化が生じない場合など、荷重測定部により測定される荷重付与部からブレードに付与される荷重と基板からブレードに付与される荷重との合力から基板の切断を検出しにくい場合であっても、正確に基板の切断を検出することができる。

上記発明において、前記ブレードが前記基板に曲げ応力を付与した後、前記切断検出部により前記基板の切断が検出されない場合、前記ブレードが曲げ応力を前記基板に再度付与してもよく、その際に前記ブレードが前回付与した曲げ応力より大きな曲げ応力を前記基板に再度付与してもよい。これにより、基板に付与する曲げ応力を小さく設定することができるため、ヒビや欠け等のチッピングの発生を抑えつつ割れ残りの発生を抑えることができる。

また、上記発明において、前記荷重測定部の測定値を外部記憶手段に出力する出力部を備えることができる。

本発明のもう１つは、分割予定線が形成された基板にブレードを当接させて曲げ応力を付与し前記基板を切断するブレーキング方法であって、荷重付与部より前記ブレードに荷
重を付与し、前記荷重付与部が前記ブレードに付与する荷重と、前記基板が前記ブレードに付与する荷重と、の合力を荷重測定部で測定し、前記荷重測定部の測定値から前記基板の切断を検出することを特徴とする。

本発明によれば、精度良く基板の切断を検出することができ、誤動作少なくブレーキング装置を自動化することができる。

本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置の斜視図である。 基板が保持された状態を示す基板保持手段の平面図である。 図１の要部を拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置を概略的に示す断面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 時間変化に対するブレードに作用する合力の変化を示す図であり、（ａ）は基板が切断された場合、（ｂ）は基板が切断されなかった場合を示す。 切断対象の基板の要部を拡大して示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置の制御構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置の動作を示すブロック図である。 切断検出部における処理手順を示すブロック図である。 本発明の比較例にかかるブレーキング装置を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態にかかるブレーキング装置１０の斜視図であり、図２は基板が保持された状態を示す基板保持部２０の平面図、図３は図１の要部拡大図、図４はブレーキング装置１０を概略的に示す断面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態にかかるブレーキング装置１０は、例えば、レーザダイオード、ＬＥＤなどの半導体素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などが格子状に複数形成された基板１を切断して各素子毎に切り分ける装置であって、基板保持部２０、支持台３０、ブレード駆動部５０、切断検出部７０と、これらを駆動制御する制御部９０とを備える。

基板保持部２０は、図２に示すように、粘着シート２２と円環状のシート保持枠２４とを備え、シート保持枠２４の内側に粘着シート２２が張設されており、水平配置されたベース部１１に設けられた移動テーブル１２上に着脱可能に固定される。粘着シート２２は、ビニールシートやポリエステルシート等の合成樹脂等の伸縮性を有する材料からなるシート材であり、片側表面に粘着剤が塗布され基板１の一方面１ａを貼着することで基板１を基板保持部２０に固定する。また、基板１の他方面１ｂ側には透明な樹脂製の保護シート２６が配されており、支持台３０に基板１が保護シート２６を介して接触するようになっている。

基板保持部２０に固定する基板１は、ダイヤモンド針やダイヤモンドブレード等のスクライバによって基板１の一方面１ａと反対側の他方面１ｂに分割予定線２としての格子状の罫書スジが形成されている。

移動テーブル１２は、ベース部１１上に設置されたＸテーブル１３と、Ｘテーブル１３に設置された円筒状のθテーブル１４とを備える。

Ｘテーブル１３は、ベース部１１上において図中に示すＸ軸方向に延びるガイドレール１５に摺動可能に設けられ、Ｘテーブル駆動モータ１６によりＸ軸方向に往復移動可能に構成されている。また、Ｘテーブル１３には貫通孔１７が設けられており、θテーブル１４がこの貫通孔１７に挿入されＸテーブル１３に対して鉛直方向に相当するＺ軸回りに回転可能に設けられている。

θテーブル１４は、基板保持部２０を着脱可能に固定する部材であって、基板保持部２０を装着した状態においてシート保持枠２４の内側に対応する中空部１４ａを備えており、本実施形態では粘着シート２２に貼着された基板１を下方に向けて基板保持部２０がθテーブル１４に固定される。

また、θテーブル１４は、θテーブル駆動モータ１８の駆動軸に連結されたギア１８ａを介してＺ軸を中心に回転可能に構成され、これにより、θテーブル１４上に固定された基板保持部２０がベース部１１に対してＸ軸方向及びθ軸周りに移動可能になっている。

θテーブル１４の中空部１４ａの下方には、ベース部１１に取付台３２を介して固定された一対の支持台３０，３０がＸ軸方向に所定間隔をあけて配設され、一対の支持台３０、３０の間に間隙３４が形成されており、基板保持部２０をθテーブル１４に固定した状態で、支持台３０の上面が基板１の他方面１ｂと対向する。

支持台３０は、ブレード駆動部５０に配設されたブレード５２から曲げ応力が付与された時に基板１の他方面１ｂを支持するもので、切断対象となる基板１のＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向）を十分にカバーできる大きさに形成されている。

ブレード駆動部５０は、刃先５２ａが基板保持部２０の粘着シート２２からＺ軸方向に所定離隔だけ離れた待機位置と、刃先５２ａが粘着シート２２を介して基板１に当接する位置より更に所定距離（例えば８０μｍ）だけ下方に位置する押し込み位置と、の間を移動するようにブレード５２をＺ軸（上下）方向に移動させるものであって、図１，３，４，５に示すように、ブレード５２が固定されたブレード保持部５４と、Ｚ軸方向に延びるガイドレール５６に摺動可能に設けられたスライドベース５７と、を備え、ブレード保持部５４が、スライドベース５７に配設されたガイドローラ６０によって、スライドベース５７に対してＸ軸及びＹ軸方向への移動を制限されつつＺ軸方向のみに摺動可能に配設されている。これにより、スライドベース５７はブレード５２を基板１に対して相対的に近接離隔させる。

スライドベース５７は、ベース駆動モータ５８の駆動軸に接続されたボールネジ５９と連結され、ベース駆動モータ５８がボールネジ５９を回転制御することでＺ軸方向に変位量を制御して往復移動可能に設けられている。

また、スライドベース５７には、ブレード保持部５４を押圧しブレード５２に荷重を付与する荷重付与部６２と、ブレード保持部５４に保持されたブレード５２に作用する荷重を測定する荷重測定部６４と、が配設されている。

詳細には、スライドベース５７の上部には、ボールネジ５９から離れる方向（本実施形態ではブレーキング装置１０の前方に相当するＸ軸方向前方Ｘ１）に突設されたツバ部６１の下面に、例えば電空レギュレータにより圧力制御された空圧式シリンダなどからなる荷重付与部６２が配設され、荷重付与部６２がブレード保持部５４の上部からＸ軸方向前方Ｘ１に突設した凸部６３の上面に当接している。なお、荷重付与部６２は空圧式シリンダに限られず、圧電素子（ピエゾ素子）など所定値に設定された一定大きさの荷重をブレード保持部５４に付与し得るものであればよい。

スライドベース５７の下部にはＸ軸方向前方Ｘ１に延びるツバ部６５が突設され、このツバ部６５はブレード保持部５４に設けられた貫通孔６９を通ってブレード保持部５４よりＸ軸方向前方Ｘ１に突出している。ツバ部６５の先端部上面にはロードセルなどからなる荷重測定部６４が配設されており、ブレード保持部５４からＸ軸方向前方Ｘ１に突設した凸部６７の下面に当接している。

また、ブレード保持部５４の下端部には、荷重付与部６２と荷重測定部６４とブレード５２の刃先５２ａとのＸ軸方向の位置が上下に一致するようにブレード５２がネジ止めなどにより固定されている。

このような構成のブレード駆動部５０では、ベース駆動モータ５８の動作によってスライドベース５７が下降すると、荷重付与部６２に設定された一定大きさの荷重Ｆ１が下向きにブレード保持部５４を介してブレード５２に付与される。

ブレード５２の刃先５２ａが基板保持部２０からＺ軸方向に離隔している場合、基板保持部２０に保持された基板１からブレード５２に対して荷重が付与されることがないため、下向きの荷重Ｆ１がブレード保持部５４より荷重測定部６４に入力される。

ブレード５２の刃先５２ａが粘着シート２２を介して基板１に当接し、ブレード５２が基板１に下向きの荷重を付与し曲げ応力を付与している場合、ブレード５２が基板１に付与する荷重と等しい大きさＦ２の上向きの反作用力が基板１よりブレード５２に付与される。つまり、ブレード５２には、荷重付与部６２より下向きの荷重Ｆ１が付与されるとともに、基板１より上向きの荷重Ｆ２が付与される。そのため、荷重測定部６４には、荷重付与部６２がブレード５２に付与する荷重Ｆ１と、基板１がブレード５２に付与する荷重Ｆ２と、の合力Ｆ１−Ｆ２が、ブレード保持部５４より付与される。

切断検出部７０は、ブレード５２より曲げ応力が付与された基板１の切断を検出するものであって、本実施形態では、荷重測定部６４の測定値に基づいて基板１の切断を検出する荷重処理部７２と、カメラ７８により撮像された画像データに基づいて基板１の切断を検出する画像処理部７４と、移動測定部８２の測定値に基づいて基板１の切断を検出する移動処理部８０と、を備える。

荷重処理部７２には、ブレード５２が待機位置に有る状態から、ブレード５２が下降し粘着シート２２を介して基板１と当接し曲げ応力を付与する状態を経て、ブレード５２が上昇し再び待機位置に戻るまでの間、荷重測定部６４で測定された荷重付与部６２がブレード５２に付与する荷重と、基板１がブレード５２に付与する荷重と、の合力Ｆ１−Ｆ２の測定値が入力され、図６（ａ），（ｂ）に示すような時間変化に対する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイルに基づいて基板１の切断を検出する。

詳細には、ブレード５２の刃先５２ａが待機位置に有る状態から粘着シート２２を介して基板１に当接する位置に移動するまでは、基板１からブレード５２に対して荷重が付与されることがないため、ブレード５２に作用する合力Ｆ１−Ｆ２は荷重Ｆ１と等しくなり、荷重測定部６４よりほぼ一定の荷重Ｆ１（本実施形態では１４０Ｎ）が測定される。

刃先５２ａが粘着シート２２を介して基板１に当接すると、基板１からブレード５２に対して上向きの荷重Ｆ２が付与される。刃先５２ａが粘着シート２２を介して基板１に当接する位置から下方への変位量に相当するブレード５２の押し込み量Ｌｐが大きくなるにつれて、ブレード５２が基板１に付与する荷重が大きくなり、その反作用力に相当する荷重Ｆ２も大きくなる。よって、荷重測定部６４より測定される合力Ｆ１−Ｆ２は、ブレード５２の押し込み量Ｌｐが大きくなるにつれて漸次減少する。

そして、ブレード５２より荷重を受けた基板１が切断された場合、図６（ａ）に示すように、基板１が切断された瞬間にブレード５２に作用する荷重Ｆ２が急激に減少するため、荷重測定部６４より測定される合力Ｆ１−Ｆ２は急激に増加する。これにより、時間変化に対する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイルには尖ったピークが現れる。

一方、ブレード５２より荷重を受けたにも関わらず基板１が切断されない場合、図６（ｂ）に示すように、ブレード５２の刃先５２ａが押し込み位置に到達し所定時間（例えば２５０ｍｓｅｃ）待機している間、荷重測定部６４より測定される合力Ｆ１−Ｆ２はほぼ一定値となって、基板１が切断された際に見られる尖ったピークが現れない。

そこで、荷重処理部７２は、時間変化に対する荷重測定部６４が測定する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイル中に尖ったピークが有るか否かによって基板１の切断を検出する。

具体的には、例えば、プロファイル内の最も合力Ｆ１−Ｆ２が小さい時点をピークの頂点Ｐｔとし、このピークの高さＨの所定割合（例えば本実施形態では７５％）の高さに位置する箇所のピーク幅Ｐｗが所定値以下の場合には、尖ったピークがプロファイル中に存在するとして基板１が切断されたことを検出し、前記ピーク幅Ｐｗが所定値より大きい場合には、尖ったピークがプロファイル中に存在しないとして基板１が切断されていないことを検出する。

そして、荷重処理部７２は検出結果を制御部９０に入力するとともに、荷重測定部６４より得られた時間変化に対する合力Ｆ１−Ｆ２の変化に関する測定データを制御部９０に入力する。

なお、本発明において、時間変化に対する荷重測定部６４が測定する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイルから尖ったピークの有無を判別する方法として、上記のようなピーク幅Ｐｗに基づいて判断する場合に限られず、例えば、時間変化に対する荷重測定部６４が測定する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイルについて各時刻における数値微分を算出し、算出された数値微分値の中に所定値より大きい値が存在する場合には、尖ったピークがプロファイル中に存在するとして基板１が切断されたことを検出し、算出された数値微分値の中に所定値より大きい値が存在しない場合には、尖ったピークがプロファイル中に存在しないとして基板１が切断されていないことを検出してもよい。その際、時間変化に対する荷重測定部６４が測定する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイルに平滑化処理を施した後に数値微分処理を行ってもよい。

画像処理部７４は、一対の支持台３０の間に形成された間隙３４の下方に配設されたカメラ７８により撮像された画像データに基づいて基板１の切断を検出する。

具体的には、カメラ７８はレンズを上方に向けて粘着シート２２に貼着された基板１の他方面１ｂ側に形成された分割予定線２及び回路パターンなど所定の目印Ｐが視野に入るように調整されている。

そして、図７（ａ）のようにブレード５２が基板保持部２０の粘着シート２２に当接しておらず基板１に曲げ応力を付与していない状態と、図７（ｂ）のようにブレード５２が基板保持部２０の粘着シート２２を押圧して基板１に曲げ応力を付与している状態とのそれぞれの状態において、ブレード５２の刃先５２ａの下方に位置する分割予定線２と、その分割予定線２を挟んで隣り合う一対の目印Ｐをカメラ７８によって撮像する。

基板１が切断されていない場合、曲げ応力を付与していない状態から曲げ応力を付与しても分割予定線２を挟んで隣り合う一対の目印Ｐの間隔に殆ど変化がないが、基板１が切断されている場合、曲げ応力を付与すると、図７（ｂ）のように切断箇所が広がり分割予定線２を挟んで隣り合う一対の目印Ｐの間隔が切断されていない場合に比べて大きく変化する。

そこで、画像処理部７４では、得られた画像データより、各状態においてブレード５２の刃先５２ａの下方に位置する分割予定線２を挟んで隣り合う一対の目印Ｐの距離を測定し、曲げ応力を付与していない状態から曲げ応力を付与することによる一対の目印Ｐの間の距離の変化量が所定値以上である場合、画像処理部７４は基板１が切断されていることを検出し、一対の目印Ｐの間の距離の変化量が所定値より小さい場合、基板１が切断されていないことを検出する。そして、画像処理部７４は検出結果を制御部９０に入力する。

なお、基板１の切断の有無に関わらず刃先５２ａを押し込み位置に所定時間待機させ、ブレード５２より基板１に曲げ応力を付与し続ける場合があるが、このような場合、刃先５２ａが押し込み位置で待機する所定時間の終了時にカメラ７８による撮像が終了するように、つまり、刃先５２ａが押し込み位置で待機する所定時間の終了時からカメラ７８が画像を取り込むために必要な時間だけ遡った時点より撮像を開始することが好ましい。このようにカメラ７８の撮像開始時を設定することで、刃先５２ａが押し込み位置に到達して暫く時間が経過してから基板１が切断されることがあっても、基板１の切断を検出することができる。

また、画像処理部７４は、基板保持部２０を移動テーブル１２のθテーブル１４に固定した際に、カメラ７８により撮像された画像データに基づいて分割予定線２の位置を認識し、これを予め記憶されているブレード５２の刃先５２ａの位置と比較することで、水平面（Ｘ−Ｙ平面）内におけるブレード５２の刃先５２ａの位置と分割予定線２とのズレ量をＸ軸方向の変位量Δｘとθ軸回りの変位量Δθとして演算し、変位量Δｘ及び変位量Δθを制御部９０に入力する。

移動処理部８０は、スライドベース５７とブレード保持部５４との間に配設された変位センサやリニアスケールなどからなる移動測定部８２によりスライドベース５７に対するブレード５２の移動量に相当するスライドベース５７に対するブレード保持部５４のＺ軸方向の相対的な変位量を測定し、該測定値に基づいて基板１の切断を検出する。

具体的には、ブレード５２の刃先５２ａが粘着シート２２を介して基板１に当接した状態から基板１が切断されるとブレード５２が基板１の割れ目に入り込むため、切断され際にブレード５２が下方に変位する。

そこで、移動処理部８０は、移動測定部８２により測定されたスライドベース５７に対するブレード保持部５４のＺ軸方向下向きの相対的な変位量が所定値以上の場合、基板１が切断されたことを検出し、所定値以上の変位が測定されない場合、基板１が切断されていないことを検出する。そして、画像処理部７４は検出結果を制御部９０に入力する。

制御部９０は、コンピュータを備え、図８に示すように、荷重処理部７２、画像処理部７４、移動処理部８０から入力される各種データに基づいて、Ｘテーブル駆動モータ１６、θテーブル駆動モータ１８、ベース駆動モータ５８、荷重付与部６２等を駆動制御してブレーキング装置１０の動作を制御し、また、荷重処理部７２、画像処理部７４、移動処理部８０から入力される各種データを不図示の表示部や外部装置に出力する。

次に、ブレーキング装置１０による基板１の切断動作について、図９，１０に示すフロー図を参照して説明する。

まず、ステップＳ１において、分割予定線２を形成した基板１の他方面１ｂが保護シート２６を介して支持台３０と対向するように粘着シート２２に基板１の一方面１ａを貼着した基板保持部２０を移動テーブル１２のθテーブル１４にセットし、基板１の分割予定線２とブレード５２の刃先５２ａとの位置合わせを行う。

この位置合わせは、上記のように、画像処理部７４がカメラ７８により撮像された画像データに基づいてブレード５２の刃先５２ａの位置と分割予定線２とのズレ量をＸ軸方向の変位量Δｘとθ軸回りの変位量Δθとして演算する。Ｘ軸方向の変位量Δｘとθ軸回りの変位量Δθの入力を受けた制御部９０は、Ｘテーブル駆動モータ１６及びθテーブル駆動モータ１８と駆動制御し移動テーブル１２をＸ軸方向及びθ方向に移動させることで変位量Δｘと変位量Δθがゼロになるように基板保持部２０の位置を調整する。そして位置合わせが終了すると、ステップＳ２においてブレード５２が基板１を押圧し曲げ応力を付与した回数ｎをゼロにリセットした後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、制御部９０は、荷重付与部６２の荷重を所定値に設定した後、ブレード５２より基板１に曲げ応力を付与する押圧動作を実行する。

すなわち、ベース駆動モータ５８を駆動制御することで、スライドベース５７にブレード保持部５４を介して配設されたブレード５２の刃先５２ａを待機位置から所定の押し込み位置に到達するまで降下させ粘着シート２２を介して基板１を下方に押圧し、刃先５２ａを押し込み位置に所定時間待機させ、その後、ブレード５２の刃先５２ａが押し込み位置から待機位置に到達するまで上昇させる。

そして、ステップＳ４では、切断検出部７０において、ブレード５２が待機位置から押し込み位置まで降下し再び待機位置まで上昇するまでの間に基板１が切断されたか否かについて、荷重処理部７２、画像処理部７４、及び移動処理部８０の各処理部を併用して検出する。

具体的には、図１０に示すように、まず、荷重処理部７２は、ブレード５２が待機位置から押し込み位置まで降下し再び待機位置まで上昇するまでの間に取得した時間変化に対するブレード５２に作用する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイル中に尖ったピークが有るか否か判断する（ステップＳ５１）。そして、尖ったピークが有れば基板１が切断されたことを検出し（ステップＳ５２）、切断検出部７０における検出を終了し、尖ったピークがなければステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３では、移動測定部８２により測定されたスライドベース５７に対するブレード保持部５４のＺ軸方向下向きの相対的な変位量が所定値以上の場合、移動処理部８０において基板１が切断されたことを検出し（ステップＳ５２）、切断検出部７０における検出を終了し、所定値以上の変位量が測定されなければステップＳ５４に進む。

ブレードと基板との接触箇所が小さく微小な荷重で基板が切断される場合や、割れの進行が遅く急激な荷重変化が生じない場合などでは、基板１が切断されているにも関わらず、ステップＳ５１において尖ったピークを検出できないおそれがあるが、このような場合であっても、ステップＳ５３において移動処理部８０が基板１の切断を検出することができる。

ステップＳ５４では、ブレード５２が曲げ応力を付与していない状態から曲げ応力を付与することによる分割予定線２を挟んで隣り合う一対の目印Ｐの距離の変化量が所定値以上である場合、画像処理部７４において、ブレード５２より曲げ応力を受ける前に既に基板１が切断されていたことを検出し（ステップＳ５５）、一対の目印Ｐの距離の変化量が所定値より小さい場合、基板１が切断されていないことを検出し（ステップＳ５６）、切断検出部７０における検出を終了する。

そして、切断検出部７０において、基板１が切断されたこと、又はブレード５２より曲げ応力を受ける前に既に基板１が切断されていたこと、を検出した場合、次の分割予定線２の切断を行うために移動テーブル１２をＸ軸方向に移動させ隣接する分割予定線２をブレード５２の刃先５２ａ直下に移動させ（ステップＳ５）、基板１が切断されていないことを検出した場合、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ブレード５２が基板１を押圧し曲げ応力を付与した回数ｎが所定回数（本実施形態では６回）以上であるか否か判断し、回数ｎが６以上の場合にはブレード５２により基板１を所定回数押圧しても切断できないとして、ステップＳ７に進みオペレータコール信号を発して運転を停止し、回数ｎが６より小さい場合にはステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、下記表１に例示するように、ブレード５２が基板１を押圧し曲げ応力を付与した回数ｎが増える毎にブレード５２の押し込み量Ｌｐ及び荷重付与部６２よりスライドベース５７に付与される荷重Ｆ１の少なくともいずれか一方を漸次大きく設定し、直近の押圧動作において基板１に付与した曲げ応力より大きな曲げ応力を次回の押圧動作において基板１に付与されるように設定する。

そして、ステップＳ９に進み、ブレード５２が基板１を押圧し曲げ応力を付与した回数ｎをインクリメントした後、ステップＳ３に戻り、制御部９０は、ステップＳ８において再設定した設定値に基づいて押し込み量Ｌｐ及び荷重付与部６２からスライドベース５７に付与される荷重Ｆ１を変更した後、ブレード５２が前回の押圧動作において付与した曲げ応力より大きい曲げ応力を再度基板１に付与する。

そして、曲げ応力の付与、切断の検出、基板１のＸ軸方向への移動を繰り返して、Ｙ軸方向に沿って全ての分割予定線２の切断を行う。Ｙ軸方向に沿う全ての分割予定線２について切断が終了すると、制御部９０はθテーブル駆動モータ１８を駆動しθテーブル１４を９０度回転させる。そして、切断が終了した分割予定線２と直交する分割予定線２について、上記同様、曲げ応力の付与、切断の検出、基板１のＸ軸方向への移動を繰り返すことで、全ての分割予定線２について切断を行う。

以上のように、本実施形態のブレーキング装置１０では、基板１の切断を検出する切断検出部７０を備えているため、作業者が装置に付きっきりで割れ残りの有無を確認する必要がなく、ブレーキング装置１０を自動化することができる。しかも、切断検出部７０は、荷重測定部６４で測定された、荷重付与部６２がブレード５２に付与する荷重Ｆ１と、基板１がブレード５２に付与する荷重Ｆ２と、の合力Ｆ１−Ｆ２から基板１の切断を検出するため、ブレード５２の移動により生じる振動の影響を受けにくくなり、精度良く基板の切断を検出することができ、誤動作を抑えて自動化することができる。

また、荷重測定部６４は、荷重付与部６２がブレード５２に付与する荷重Ｆ１と、基板１がブレード５２に付与する荷重Ｆ２と、の合力Ｆ１−Ｆ２を測定するため、基板１が切断される瞬間などに基板１よりブレード５２に過大な荷重Ｆ２が付与されることがあったとしても、荷重測定部６４に過剰な荷重が作用することがなく、荷重測定部６４が損傷することがない。

さらに、荷重付与部６２がブレード５２に付与する荷重Ｆ１と、基板１がブレード５２に付与する荷重Ｆ２と、の合力Ｆ１−Ｆ２を測定するために、ブレード保持部５４より突出したツバ部６５の上面とブレード保持部５４から突設した凸部６７の下面との間に荷重測定部６４が配設されている。そのため、荷重付与部６２及びブレード５２を支持する支持部材を設けなくとも荷重付与部６２及びブレード５２の重量が引っ張り方向の荷重として荷重測定部６４に作用することがなく、しかも、基板１よりブレード５２に作用する荷重がブレード５２及びブレード保持部５４の重量より小さい場合であっても正確に検出することができる。

また、ブレード５２とブレード保持部５４に荷重を付与する力点及び作用点に相当する荷重付与部６２、ブレード５２の刃先５２ａ及び荷重測定部６４は、Ｘ軸方向の位置が上下に一致するように配設されているため、Ｙ軸周りの回転モーメントがブレード５２に生じることがなく、ヒビや欠けなどのチッピングの発生を抑えつつ基板１を切断することができる。

また、切断検出部７０は、荷重測定部６４で測定された時間変化に対する合力Ｆ１−Ｆ２の変化のプロファイルに基づいて基板１の切断を検出する荷重処理部７２だけでなく、カメラ７８が支持台３０に支持された基板１の分割予定線２を挟んで隣り合う一対の目印Ｐを撮像することで基板１の切断を検出する画像処理部７４と、スライドベース５７に対するブレード保持部５４のＺ軸方向の相対的な変位に基づいて基板１の切断を検出する移動処理部８０と、を備えているため、ブレード５２が基板１に曲げ応力を付与する前に既に切断されており、荷重処理部７２では基板１の切断を検出できない場合であっても、確実に基板１の切断を検出することができる。

更にまた、ブレード５２が基板１に曲げ応力を付与しても切断検出部７０により基板１の切断が検出されない場合、ブレード５２が前回付与した曲げ応力より大きな曲げ応力を再度付与するため、基板１に付与する曲げ応力を小さく設定することができ、ヒビや欠け等のチッピングの発生を抑えつつ割れ残りの発生を抑えることができる。

なお、上記した本実施形態では、ブレード５２の刃先５２ａを待機位置から所定の押し込み位置まで降下させ、基板１の切断の有無に関わらず押し込み位置に所定時間待機させた後、刃先５２ａが待機位置に到達するまでブレード５２を上昇させたが、例えば、ブレード５２を降下させてから刃先５２ａの押し込み位置における待機時間が経過するまでの間に、切断検出部７０において基板の切断又は既に基板１が割れていることが検出された場合、その時点でブレード５２を上昇させ曲げ応力の付与を終了させてもよい。これにより、基板１が切断された後にブレード５２が更に曲げ応力を付与し続けることがなくなり、タクトタイムを短縮することができる。

また、本実施形態では、画像処理部７４は、基板１に曲げ応力を付与していない状態と曲げ応力を付与している状態とにおける分割予定線２を挟んで隣り合う一対の目印Ｐの間の距離の変化量から基板１の切断を検出したが、基板１に曲げ応力を付与していない状態と曲げ応力を付与している状態においてカメラ７８によって分割予定線２を撮像し、得られた画像データの各画素を二値化し、曲げ応力を付与していない状態から曲げ応力を付与することで暗点に相当するローレベルの変化量が所定値以上であれば、基板１が切断されたとして基板１の切断を検出するように構成してもよい。

このような構成であっても、曲げ応力を付与していない状態から曲げ応力を付与しても分割予定線２近傍の明度に殆ど変化がないが、基板１が切断されている場合、曲げ応力を付与すると、図７（ｂ）のように切断箇所が広がりつつ下方に撓んで分割予定線２に相当する位置の明度が変化するため、暗点に相当するローレベルの変化量から基板１の切断を
検出することができる。

１…基板
２…分割予定線
１０…ブレーキング装置
１１…ベース部
２０…基板保持部
３０…支持台
５０…ブレード駆動部
５２…ブレード
７０…切断検出部
７２…荷重処理部
７４…画像処理部
７６…振動センサ
７８…カメラ
９０…制御部

Claims (4)

1. 分割予定線が形成された基板に当接するブレードと、前記ブレードに荷重を付与する圧電素子とを備え、前記圧電素子が前記ブレードに付与する荷重によって前記基板に曲げ応力を付与し前記基板を切断することを特徴とするブレーキング装置。
2. 前記圧電素子が前記ブレードに荷重を付与する位置と、前記ブレードにおいて前記基板と当接する刃先とが上下に一致することを特徴とする請求項１に記載のブレーキング装置。
3. 上下動可能に設けられたスライドベースと、
   前記ブレードが固定され、前記スライドベースに対して上下動可能に設けられるブレード保持部とを備え、
   前記圧電素子が、前記スライドベースに固定され、前記ブレード保持部を介して前記ブレードに荷重を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキング装置。
4. 前記スライドベースに対する前記ブレードの上下方向の移動量を測定する移動測定部と、前記移動測定部の測定値から前記基板の切断を検出する切断検出部とを備えることを特徴とする請求項３に記載のブレーキング装置。

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