JP5210407B2 - ブレイク装置およびブレイク方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板、半導体基板等の脆性材料基板のブレイク装置およびブレイク方法に関し、さらに詳細には前工程でスクライブライン（切溝）が形成された基板を、当該スクライブラインに沿って分断するブレイク装置およびブレイク方法に関する。

ガラス等の脆性材料基板を分断する加工では、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）等の溝加工用ツールを用いたり、レーザービームを照射したりして、基板表面にスクライブラインを形成し、その後に、スクライブラインに沿って外力を印加して基板を撓ませることにより基板をブレイク（分断）する方法が一般的に知られており、例えば特許文献１でも開示されている。

図１１、１２は従来の脆性材料基板のブレイク方法を示す図である。
まず、図１１（ａ）に示すように、スクライブ装置のテーブル４０上に脆性材料基板Ｗを載置し、その表面にカッターホイール４１を用いてスクライブラインＳを形成する。
次いで、図１１（ｂ）に示すように、弾性体のクッションシート４３が敷かれたブレイク装置のテーブル４２上に脆性材料基板Ｗを載置する。このとき、脆性材料基板ＷのスクライブラインＳを形成した表面（表面側）をクッションシート４３側に向け、反対側の表面（裏面側）が上面となるように反転させる。
そして下向きとなったスクライブラインＳの裏面上方から、スクライブラインＳに沿って長く延びる板状のブレイクバー４４を下降させて脆性材料基板Ｗの反対面から押圧し、脆性材料基板Ｗをクッションシート４３上で僅かにＶ字状に撓ませることにより、スクライブラインＳ（クラック）を深さ方向に浸透させる。これにより図１１（ｃ）に示すように脆性材料基板ＷはスクライブラインＳに沿ってブレイクされる。

上述したブレイク方法では、脆性材料基板ＷにスクライブラインＳを形成した後に、次のブレイク工程を行うためには脆性材料基板Ｗを反転させる作業が不可欠であった。この反転作業を行うには、ロボットアーム等の専用の反転装置を必要とし、かつ、反転させるためのスペースを確保しなければならないため装置が大型化し、設備のためのコストも高なるだけでなく、作業効率も低下するといった欠点があった。

そのため、出願人は、脆性材料基板を反転させることなくブレイクすることが可能なブレイク方法を特許文献２で開示している。

この特許文献２に記載のブレイク方法は、脆性材料基板Ｗの上面に形成したスクライブラインＳに対し、当該スクライブラインＳを中央に含むようにして、所定幅の帯状領域を覆う閉空間を作り、その閉空間を減圧することにより、脆性材料基板Ｗを逆Ｖ字形に僅かに湾曲させ、スクライブラインＳに沿ってブレイクするようにしている。
具体的には、図１２（ａ）に示すように、スクライブラインＳを上向きにした状態で脆性材料基板Ｗをテーブル４５上に載置し、スクライブラインＳの上方から吸引装置４６の吸引部材４７を下降させて脆性材料基板Ｗの上面に接触させる。吸引部材４７はスクライブライン方向に細長く延びた直方体の形状を有し、下面に下向きの凹部４８が形成されており、凹部の開口面に変形可能な弾性の吸引シート４９が貼着されている。吸引シート４９には吸引用のスリット５０が設けられている。凹部４８の上壁面にはエア吸引孔５１が設けられ、この吸引孔５１からエアを吸引することにより、図１２（ｂ）に示すように、凹部４８内の閉空間を減圧して吸引シート４９とともに脆性材料基板Ｗを逆Ｖ字形に湾曲し、スクライブラインＳを形成するクラックが広がるようにしてブレイクするようにしている。

国際公開ＷＯ２００４／０４８０５８号公報 特許第３７８７４８９号公報

特許文献２のブレイク方法によれば、脆性材料基板Ｗの上面にスクライブラインＳを形成した後、この脆性材料基板Ｗを反転させることなく次のブレイク工程に移行させることが可能となる。
しかし、このブレイク方法では、減圧した閉空間を形成するためには、吸引部材４７を脆性材料基板Ｗの表面に接触させることが不可欠となる。そのため基板面への接触の際に、脆性材料基板Ｗの表面を傷つけないように接触圧力に細心の注意を払う必要があるが、閉空間の減圧時に脆性材料基板が吸い上げられるので接触部分には相応の圧力がかかることになり、この圧力や接触時の衝撃により接触部分に傷が生じることがあった。特に、脆性材料基板Ｗの表面に微細な集積回路等が形成されている場合には、回路部分に傷がついてしまうと不良品となり、歩留まりが悪くなる問題点があった。

そこで本発明は、上記課題を解消し、ブレイクの際にスクライブラインの裏側から押圧するために基板を反転させる必要がなく、しかも非接触でスクライブラインに沿って分断することができる新規なブレイク装置およびブレイク方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のブレイク装置は、スクライブラインが形成されている脆性材料基板を、当該スクライブラインが形成された面を上向きとした姿勢で載置するためのテーブルと、脆性材料基板をテーブル上で定位置に保持する保持手段と、テーブルの上方に配置された吸引パッドとからなり、吸引パッドは、下面側で上向きの吸引作用を生じさせる減圧空間部と、この減圧空間部を挟んで少なくとも左右両側の部位から下向きのエアを噴出する噴出孔とを備え、吸引パッドの減圧空間部による上向きの吸引作用によって、脆性材料基板に形成されたスクライブライン上を吸引すると同時に、噴出孔から噴出されるエアで前記スクライブラインの左右両側部分を下方に押圧することにより、脆性材料基板を分断するようにしている。

上記吸引パッドの減圧空間部は、下向きに開口するエア吸引孔を設けてこのエア吸引孔からの吸引エアによって形成するようにしてもよいし、吸引パッドの噴出孔から下方に向かってエアを渦巻きのように旋回させながら噴出させて、この下向きの旋回流によるサイクロン効果によって減圧空間部を形成することも可能である。

本発明によれば、脆性材料基板を吸引パッドに接触させることなくスクライブラインを頂点として逆Ｖ字形に湾曲させてスクライブラインに沿って脆性材料基板を分断することができ、これにより、分断時における脆性材料基板表面の損傷を無くして高品質の製品を提供することができる。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
本発明において、吸引パッドが、脆性材料基板を載置したテーブルに対してスクライブラインに沿った方向に相対的に移動できるように形成するのがよい。
これにより、コンパクトな吸引パッドを用いつつ、スクライブラインに沿って脆性材料基板を順次連続して分断することができる。

本発明において、吸引パッドが、スクライブラインに沿って延びる長尺体で形成されるようにしてもよい。この場合、吸引パッドの長さは、分断すべき一本のスクライブラインを覆うことができる寸法で形成するのが好ましい。
これにより、一本のスクライブラインを、一挙に分断することができて作業の効率化を図ることができる。また、スクライブ方向への走査機構も不要になる。

本発明において、脆性材料基板の保持手段は、テーブルに形成した多数の吸着孔または多孔質板を含み、この吸着孔または多孔質板からの吸引エアによって脆性材料基板を吸着保持するように形成されており、この吸着孔または多孔質板による脆性材料基板の吸着力は、少なくとも吸引パッドの動作時において、脆性材料基板の逆Ｖ字形の湾曲を許容する範囲内に設定されるようにしてもよい。
これにより、脆性材料基板をテーブル上の定位置で確実に吸着保持させながら、吸引パッドの動作時において、脆性材料基板の逆Ｖ字形湾曲の形成を阻害することなく、確実にスクライブラインから分断することができる。

本発明に係るブレイク装置の一例を示す斜視図である。 ブレイク装置の要部を拡大した斜視図である。 図２のテーブル部分の断面図である。 吸引パッドにより脆性材料基板が分断される状態を示す拡大断面図である。 吸引パッドのエア吸引孔並びに噴出孔の配列形態の例を示す底面図である。 吸引パッドの他の実施例を示す斜視図である。 図６で示した吸引パッドの底面図である。 脆性材料基板の保持手段の他の一例を示す斜視図である。 吸引パッドの他の実施例を示す斜視図である。 図９に示した吸引パッドの断面図である。 従来の一般的なブレイク方法を示す図である。 従来のブレイク方法を示す図である。

以下において、本発明のブレイク装置並びにブレイク方法の詳細を図に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るブレイク装置の一例を示す斜視図であり、図２は装置の要部を拡大した斜視図であり、図３は図２のテーブル部分の断面図である。図４は吸引パッドによって脆性材料基板が分断される状態を示す拡大断面図であり、図５は吸引パッドの底面図であって、エア吸引孔並びに噴出孔の配列形態の例を示す図である。

ブレイク装置１は、分断すべき脆性材料基板Ｗを載置するテーブル２を備えている。このテーブル２は、水平なレール３、３に沿ってＹ方向に移動できるようになっており、モータＭ_１によって回転するネジ軸４により駆動される。またテーブル２は、モータを内蔵する駆動部５により水平面内で回動できるようになっている。

テーブル２は、この上に載せた脆性材料基板Ｗを定位置で保持できるように保持手段を備えている。本実施例では、この保持手段として、テーブル１に開口させた多数の小さなエア吸着孔１１が設けられている。このエア吸着孔１１は、図３に示すように、テーブル内部に設けられた共通のマニホールド１２並びにホース接続口１３を介して図示外のエア吸引源（真空ポンプ）に連通されている。なお、エア吸着孔１１に代えて、セラミック製や焼結金属製の多孔質板をテーブルの吸着面に用いてもよい。

テーブル２を挟んで設けてある両側の支持柱６、６とＸ方向に延びるガイドバー７とを備えたブリッジ８が、テーブル２上を跨ぐようにして設けられている。ガイドバー７に形成したガイド９に沿ってＸ方向に移動できるようにスライダ１０が設けられ、モータＭ_２により駆動される。このスライダ１０には上下方向の位置調整機構を介して吸引機構２０が取り付けられている。

吸引機構２０の下部にある吸引パッド２１は、図４に示すように、その下面側で上向きの吸引作用を生じさせる減圧空間部Ｐと、この減圧空間部Ｐを内側に挟んだ左右部位で下向きのエアを噴出する噴出孔２３とが設けられている。本実施例では、吸引パッド２１の下面中央にエア吸引孔２２を設けて、このエア吸引孔２２からエアを吸引することにより前記減圧空間部Ｐが形成されている。具体的には、図５（ａ）に示すように、吸引パッド２１の下面中心にエア吸引孔２２が設けられ、その左右の位置に、互いに平行となるように長円状の噴出孔２３、２３が配置されている。
なお、図５（ｂ）に示すように、エア吸引孔２２を噴出孔２３と同じように長円状にしてもよく、或いは図５（ｃ）に示すように、噴出孔２３を円弧状の長孔にして中心のエア吸引孔２２を囲むように配置してもよい。

エア吸引孔２２は、吸引エア通路２５を介して図示外のエア吸引源（真空ポンプ）に連通されており、噴出孔２３は、噴出エア通路２６を介して図示外のエア供給源（圧空供給装置、高圧ボンベなど）に連通されている。図４に示した実施例では、吸引パッド２１を支える軸２７を、互いに隙間をあけて配置した内筒２８と外筒２９の二重パイプで形成し、内筒２８の内部を吸引エア通路２５とし、内筒２８と外筒２９との隙間を噴出エア通路２６として形成されている。これら吸引エア通路２５、噴出エア通路２６とそれぞれのエア源をつなぐ配管設備は図１では省略されている。

なお、図１に示すように、脆性材料基板Ｗの位置を検出するためのカメラ１４が取り付けてあり、カメラ１４で撮影された画像はモニタ１５に表示される。カメラ１４によって、テーブル２上の脆性材料基板Ｗの隅部表面に設けられた位置特定用のアライメントマークを撮像することにより、脆性材料基板Ｗの位置決めが行われる。アライメントマークが基準設定位置にあればブレイク作業を開始する。もしアライメントマークが基準設定位置に対してズレがあれば、そのズレ量を検出し、脆性材料基板Ｗをモニタの画像を見ながら手作業で、またはロボットアームにより自動的に位置ズレがなくなるように、テーブル２上を移動させることでズレを修正する。

次に、このブレイク装置の動作について説明する。
脆性材料基板Ｗには前工程であるスクライブ工程において、スクライブライン（切溝）Ｓが既に形成されており、このスクライブラインＳが吸引パッド２１の走行方向と一致するように基板Ｗをテーブル２に載置し、エア吸着孔１１によって吸着保持させる。

次いで、吸引パッド２１が分断すべきスクライブラインＳの直上となり、かつ、左右の噴出孔２３、２３の間にスクライブラインＳが位置するように配置する。さらに吸引パッド２１を脆性材料基板Ｗの表面近くまで降下させ、スクライブラインＳに沿って端から移動させる。この吸引パッド２１の移動により、脆性材料基板Ｗは、図４に示すように、吸引パッド２１のエア吸引孔２２からの吸引エアによってスクライブラインＳを設けた部分が引かれると同時に、スクライブラインＳの両脇部分が噴出孔２３からの噴出エア（ダウンフロー）によって押さえられるので、スクライブラインＳを頂点として逆Ｖ字形に僅かに湾曲させられ、スクライブラインＳに沿ってブレイクされる。基板Ｗが湾曲した際に脆性材料基板Ｗが吸引パッド２１に接触することがないように、予め脆性材料基板Ｗと吸引パッド２１との間隔が設定されている。これにより、吸引パッド２１が脆性材料基板Ｗに接触することなく基板ＷをスクライブラインＳに沿って順次分断することができる。

なお、吸引パッド２１によって脆性材料基板Ｗをブレイクする際に、テーブル２上で脆性材料基板Ｗを吸着保持するエア吸着孔１１の吸着力は、吸引パッド２１のエア吸引孔２２による脆性材料基板の逆Ｖ字形の湾曲を許容する範囲内にしておくことが必要である。そのために、吸引パッド２１の吸引動作に連動して、テーブル２のエア吸着孔１１の吸着力を逆Ｖ字形の湾曲を許容する範囲内に弱めるか、或いは、エア吸着孔１１の吸着力を、常時逆Ｖ字形の湾曲を許容する範囲内に設定しておくのがよい。具体的には、吸引パッド２１のエア吸引孔２２による上向き吸着力が、テーブル２のエア吸着孔１１による下向き吸着力より勝るようにして、一時的かつ局所的に吸い上げられるようにエア吸着力のバランスを調整する。

次に、変形例について説明する。図６および図７（ａ）は本発明における吸引パッドの他の実施例を示す。この吸引パッド２１ａは、スクライブラインＳに沿って長く延びる長尺体で形成されており、その下面に長さ方向に並行して延びるエア吸引孔２２ａと噴出孔２３ａとが設けられている。このエア吸引孔２２ａと噴出孔２３ａを含む吸引パッド２１ａの長さは、分断すべき一本のスクライブラインＳを覆うことができる寸法で形成されている。これにより一本のスクライブラインＳごとに一挙にブレイクすることができ、手作業の効率化を図ることができる。勿論、吸引パッド２１ａの長さを少し短く形成し、数回に分けてスクライブラインＳに沿って間歇的に移動させることによりブレイクするようにすることも可能である。
なお、上記エア吸引孔２２ａは図７（ａ）に示すように細く延びた長円形が好ましいが、図７（ｂ）に示すように直線方向に沿って一定の間隔をあけて形成した円形孔としてもよい。同様に、図示は省略するが、噴出孔２３ａも細長い長円形に代えて直線方向に沿って一定の間隔をあけて形成した円形孔としてもよい。

また、上述した実施例では、脆性材料基板Ｗをテーブル２上で定位置に保持する手段として、エア吸着孔１１による吸着力を利用したが、これに限られるものではない。例えば図８に示すように、テーブル２上に脆性材料基板Ｗの側端縁に当接する位置決めピン３０を設けて位置決めを行うとともに、吸引パッド２１の動作時に脆性材料基板ＷがＸ方向並びにＹ方向に横ズレすることがないように保持するようにしてもよい。この場合は、下向きの吸着力が働いていないので、吸引パッド２１の吸引力も上述した実施例よりも小さく設定することができる。また、図示は省略するが、吸引パッド２１の動作時に、脆性材料基板Ｗの逆Ｖ字形の湾曲を許容する範囲内でクリップのような掴み具で脆性材料基板Ｗの縁部を軽く保持するようにしてもよい。

また、図１〜図４で示した実施例では、吸引パッド２１を脆性材料基板ＷのスクライブラインＳに沿って移動するようにしたが、逆に吸引パッド２１を定位置に停止させておいて、脆性材料基板Ｗを載置したテーブル２をスクライブラインＳに沿った方向に移動させるようにしてもよい。

次に、吸引パッドの他の実施例について説明する。図９および図１０は、吸引パッドにおける減圧空間部Ｐの形成に、旋回下降流を用いた実施例を示す図である。
この吸引パッド２１ｂは、下面に凹部２５が形成され、凹部２５の外周側側面に複数の噴出孔２３ｂが形成されている。噴出孔２３ｂからはエアが半径方向内側に向けて吹き出される。凹部２５の中央には、下方に至るほど細径となるように形成したテーパ状側面２６を有する円柱状凸部２７が形成してあり、噴出孔２３ｂから吹き出されたエアがテーパ状側面２６に衝突するようにしてある。このような構造にすることで、噴出孔２３ｂから噴出したエアは、渦巻流となって旋回しながら下方に噴出するようになり、旋回下降流が形成される。この旋回下降流による「サイクロン効果」によって旋回流の中心部が減圧される結果、吸引力を有する減圧空間部Ｐが中央に形成されるとともに、その周囲に下降流が存在するようになる。

従って、この吸引パッド２１ｂを脆性材料基板Ｗに対して、少し上方に離隔させた状態で相対的に移動させることにより、図４で説明した実施例と同様に、旋回流中心部の吸引力によって脆性材料基板Ｗに形成されたスクライブラインＳの上方部分が吸引されると同時に、下向きの旋回下降流によって吸引部分の周辺が下方に押しつけられる。これにより、確実に脆性材料基板Ｗと吸引パッド２１ｂとが接触することなく、スクライブラインＳを頂点として基板Ｗを逆Ｖ字形に湾曲させ、スクライブラインＳに沿って脆性材料基板Ｗをブレイクすることができる。この方法によれば、エアを噴出するだけで減圧空間部Ｐを形成することができるので、エア供給源があればよく、真空ポンプなどのエア吸引機構は必要なくなる。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施例の構成のみに特定されるものではない。
例えば、吸引パッド２１ｂを複数直列に並べて使用することもできる。
また、吸引パッド２１、２１ｂのような走査型の吸引機構２０を、スクライブラインを加工するスクライブ装置に取り付けて、スクライブライン形成手段とブレイク手段を備えたスクライブ−ブレイク装置として構成することも可能である。その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明は、ガラス基板、半導体基板等の脆性材料をスクライブラインに沿って分断するブレイク装置に適用することができる。

Ｗ 脆性材料基板
Ｓ スクライブライン
Ｐ 減圧空間部
１ ブレイク装置
２ テーブル
１１ テーブルの吸着孔（保持手段）
２０ 吸引機構
２１、２１ａ、２１ｂ 吸引パッド
２２、２２ａ エア吸引孔
２３、２３ａ、２３ｂ 噴出孔

Claims (7)

1. スクライブラインが形成されている脆性材料基板を、当該スクライブラインが形成された面を上向きとした姿勢で載置するためのテーブルと、
   前記脆性材料基板をテーブル上で定位置に保持する保持手段と、
   前記テーブルの上方に配置された吸引パッドとからなり、
   前記吸引パッドは、その下面側で上向きの吸引作用を生じさせる減圧空間部と、この減圧空間部を挟んで少なくとも左右両側の部位から下向きのエアを噴出する噴出孔とを備え、
   前記吸引パッドの減圧空間部による上向きの吸引作用によって、前記脆性材料基板に形成されたスクライブライン上を吸引すると同時に、前記噴出孔から噴出されるエアで前記スクライブラインの左右両側部分を下方に押圧することにより、前記脆性材料基板を分断するようにしたことを特徴とする脆性材料基板のブレイク装置。
2. 前記吸引パッドは、下向きに開口するエア吸引孔を備え、このエア吸引孔からエアを吸引することにより前記減圧空間部が形成される請求項１に記載のブレイク装置。
3. 前記吸引パッドは、下面に凹部が形成され、前記凹部の外周側側面に複数のエア噴出孔が形成され、前記凹部の中央には、下方に至るほど細径となるように形成したテーパ状側面を有する円柱状凸部が形成され、前記噴出孔から吹き出されたエアが前記テーパ状側面に衝突して下方に向かって旋回しながら下降する旋回下降流を形成するように構成され、
   当該旋回下降流によるサイクロン効果によって前記凹部中央に前記減圧空間部が形成される請求項１に記載のブレイク装置。
4. 前記吸引パッドが、脆性材料基板を載置したテーブルに対してスクライブラインに沿った方向に相対的に移動できるように形成される請求項１〜請求項３のいずれかに記載のブレイク装置。
5. 前記吸引パッドが、スクライブラインに沿って延びる長尺体で形成されている請求項１、請求項２または請求項４のいずれかに記載のブレイク装置。
6. 脆性材料基板の保持手段は、前記テーブルに形成した多数の吸着孔または多孔質板を含み、この吸着孔または多孔質板からの吸引エアによって脆性材料基板を吸着保持するように形成されており、この吸着孔または多孔質板による脆性材料基板の吸着力は、少なくとも吸引パッドの動作時において、脆性材料基板の逆Ｖ字形の湾曲を許容する範囲内に設定される請求項１〜請求項５のいずれかに記載のブレイク装置。
7. スクライブラインが形成されている脆性材料基板を、当該スクライブラインを設けた面が上向きとなるようにテーブル上に載置して定位置に保持させ、
   下面側に、上向きの吸引作用を生じさせる減圧空間部と、この減圧空間部を挟んで少なくとも左右両側の部位から下向きのエアを噴出する噴出孔とを備えた吸引パッドを、前記下面をテーブル上の脆性材料基板に向けてテーブル上方に配置し、
   この吸引パッドの前記減圧空間部による上向きの吸引作用によって、前記脆性材料基板に形成されたスクライブラインの上方部分を吸引すると同時に、前記噴出孔から噴出させるエアでスクライブラインの左右両脇部分を押圧することにより、前記脆性材料基板を分断するようにした脆性材料基板のブレイク方法。

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