CN102730957A - 脆性材料基板的分断装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于脆性材料基板的分断装置，即提供一种能在不反转基板的情形下同时进行划线步骤与分断步骤，以谋求分断系统的合理化的分断装置。其具备装载台(2)、将脆性材料基板(W)于装载台(2)上保持于定位置的保持手段(11)、配置在装载台(2)上方的头部(10)、以及使头部(10)相对脆性材料基板(W)移动的扫描机构，于头部(10)直列配置有用以形成划线(S)的划线工具(31)与产生向上的吸引作用的吸引垫(21)，使头部(10)相对脆性材料基板(W)以划线工具(31)为前导相对移动，来以划线工具(31)于脆性材料基板(W)形成划线(S)，接续于此以后续的吸引垫(21)沿着形成的划线(S)分断脆性材料基板(W)。

Description

脆性材料基板的分断装置

技术领域

本发明关于分断玻璃基板、半导体基板等脆性材料基板的分断装置。

背景技术

于将玻璃等脆性材料基板加以分断的加工中，是使刀轮(cutter wheel亦称scribing wheel)转动、或利用激光光束的照射产生的热变形于基板表面形成划线(scribe line)。此处，将包含刀轮及激光光束的照射装置、能在基板形成划线的加工手段称为划线工具(scribing tool)。在使用此等划线工具于基板表面形成划线后，沿着该划线施加外力使基板挠曲即能折断(分断)基板。此种组合划线与折断的分断方法已为一般所知，例如于专利文献1中已有所揭露。

图10、11显示现有习知脆性材料基板的折断方法的图。

首先，如图10(a)所示，将脆性材料基板W装载于划线装置的装载台40上，于其表面使用刀轮41形成划线S。

其次，如图10(b)所示，将脆性材料基板W装载于铺有弹性体缓冲片43的折断装置的装载台42上。此时，将脆性材料基板W反转成形成有划线S的表面(表面侧)朝向缓冲片43、而相反侧的表面(背面侧)为上面。

接着，从朝下的划线S的背面上方，降下一沿着划线S延伸的长条板状折断杆44从脆性材料基板W的相反侧按压，借由使脆性材料基板W在缓冲片43上略弯曲成V字形，据以使划线S(裂痕)渗透于深度方向。据此，如图10(c)所示，脆性材料基板W即沿着划线S被折断。

上述折断方法中，在脆性材料基板W形成划线S后，为进行其次的折断步骤而使脆性材料基板W反转的作业是不可或缺的。为进行此反转作业，须有机械臂等的专用反转装置，且由于须确保使其反转的空间因此装置变得大型化，不仅设备成本高、作业效率亦低等的缺点。尤其是加工对象为大面积玻璃基板的情形时，欲将基板反转时会马上断裂，因此皆期望能有一种无须反转即能折断的方法。

为此，申请人于专利文献2揭示了一种可在无须使脆性材料基板反转的情形下加以折断的折断装置。

该专利文献2记载的折断装置，是针对形成在脆性材料基板W上面的划线S，作出一将该划线S包含于中央、覆盖既定宽度带状区域的封闭空间，借由对该封闭空间进行减压使脆性材料基板W略弯曲成V字形，沿着划线S将其折断。

具体而言，如图11(a)所示，在使划线S朝上的状态下将脆性材料基板W装载于装载台45上，从划线S的上方使吸引装置46的吸引构件47降下接触于脆性材料基板W的上面。吸引构件47具有于划线方向细长延伸的长方体形状，下面形成有朝下的凹部48，于凹部的开口面贴有可变形的弹性吸引片49。于吸引片49设有吸引用的狭缝50。于凹部48的上壁面设有空气吸引孔51，借由从此吸引孔51吸引空气，据以如图11(b)所示，将凹部48内的封闭空间予以减压并与吸引片49一起使脆性材料基板W弯曲成倒V字形，使形成划线S的裂痕扩大来加以折断。

先行技术文献

[专利文献1]国际公开WO2004/048058号公报

[专利文献2]专利第3787489号公报

发明内容

发明欲解决的课题

根据专利文献2的折断方法，在脆性材料基板W的上表面形成划线S后，可在不使此脆性材料基板W反转的情形下移至其次的折断步骤。然而，划线步骤与折断步骤分开进行的点而言与现有习知相同，就分断加工整体而言仍未达大幅的合理化。

又，此折断装置中，为形成经减压的封闭空间，必须使吸引构件47接触脆性材料基板W表面。因此，在接触基板面时须非常注意接触压力以避免损及脆性材料基板W表面，但在封闭空间的减压时会产生相对应的应力，此外，因接触时的碰撞而时有于接触部分产生损伤的情形。尤其是在脆性材料基板W表面形成有微细的集成电路等的情形时，若于电路部分产生损伤即成为瑕疵品，而有良率变差的问题。

因此，本发明的目的于提供一种能消除上述课题，无须反转基板，能同时进行划线步骤与分断步骤以谋求分断系统的合理化的分断装置。

用以解决课题的手段

为解决上述课题而为的本发明的分断装置，具备装载加工对象的脆性材料基板的装载台、用以将该脆性材料基板于该装载台上保持于定位置的保持手段、配置在该装载台上方的头部、以及使该头部相对该脆性材料基板移动的扫描机构，于该头部直列配置有用以形成划线的划线工具与产生向上的吸引作用的吸引垫，借由使该头部相对该脆性材料基板以该划线工具为前导相对移动，据以该划线工具于该脆性材料基板形成划线，接续于此以后续的吸引垫沿着形成的划线分断脆性材料基板。

发明效果

根据本发明，仅需使一个头部进行扫描即能在不反转基板的情形下，连续同时进行划线步骤与分断步骤，如此即能达成分断系统大幅的合理化。

此处，吸引垫可具备于其下面侧产生向上的吸引作用的减压空间部、与夹着此减压空间部至少在左右部位喷出向下的空气的喷出孔，借由吸引垫的减压空间部于划线上进行吸引，同时借由来自喷出孔的喷出空气按压划线的左右两侧部分，据以分断该脆性材料基板。如此，即能确实的，在不使脆性材料基板接触吸引垫的情形下，以划线为顶点使其弯曲成倒V字形后加以分断。

又，吸引垫亦可具备朝下开口的空气吸引孔，借由来自此空气吸引孔的吸引空气形成减压空间部。

又，吸引垫亦可于下面形成凹部，该凹部的外周侧侧面形成有多个空气喷出孔，于该凹部中央形成具有以越往下方直径越细的方式形成的圆锥状侧面的圆柱状突部，从该喷出孔吹出的空气撞击该圆锥状侧面后即形成朝下方一边回旋一边下降的回旋下降流，借由当该回旋下降流形成的气旋效果于该凹部中央形成该减压空间部，据此赋予吸引作用。

上述发明中，该保持手段包含形成于该装载台的多个吸附孔或多孔质板，借由来自此吸附孔或多孔质板的吸引空气吸附保持脆性材料基板，此吸附孔或多孔质板的脆性材料基板的吸附力，至少在吸引垫的动作时设定为在容许脆性材料基板的倒V字形弯曲的范围内。

如此，即能在将脆性材料基板确实的吸附保持在装载台上的定位置的同时，于吸引垫的动作时，在不阻碍脆性材料基板的倒V字形弯曲的形成的情形下，确实的加以分断。

附图说明

图1是显示本发明的分断装置的一例的立体图。

图2是放大分断装置的主要部位的立体图。

图3是图2的装载台部分的剖面图。

图4是显示以吸引垫使脆性材料基板分断的状态的放大剖面图。

图5是显示吸引垫的空气吸引孔及喷出孔的排列形态例的仰视图。

图6是显示划线工具的另一实施例的立体图。

图7是显示脆性材料基板的保持手段的另一例的立体图。

图8是显示吸引垫的再一实施例的立体图。

图9是图8所示的吸引垫的剖面图。

图10是显示现有习知一般折断方法的图。

图11是显示使用吸引机构的现有习知折断方法的图。

【主要元件代表符号】

1     分断装置                  2         装载台

3     水平轨                    4         螺栓轴

5     驱动部                    6         支承柱

7     导杆                      8         桥

9     导件                      10        头部

11    装载台的吸附孔(保持手段)  12        歧管

13    软管连接口                14        摄影机

15    监视器                    20        吸引机构

21、21b    吸引垫               22        空气吸引孔

23、23b    喷出孔               25        吸引空气通路

26    喷出空气通路              27        轴

28    内筒                      29        外筒

30    定位销                    31        划线工具(刀轮)

41    刀轮                      42、45    装载台

43    缓冲片                    44        折断杆

46    吸引装置                  47        吸引构件

48    凹部                      49        弹性吸引片

50    吸引用狭缝                51        空气吸引孔

P     减压空间部                S         划线

W     脆性材料基板

具体实施方式

以下，根据图的揭示详细说明本发明的分断装置的详情。

图1是显示本发明的分断装置的一例的立体图、图2是放大分断装置的主要部位的立体图、图3是图2的装载台部分的剖面图。图4是显示以吸引垫使脆性材料基板分断的状态的放大剖面图，图5则是吸引垫的仰视图、显示空气吸引孔及喷出孔的排列形态。

分断装置1，具备装载待分断的脆性材料基板W的装载台2。此装载台2可沿水平轨道3，3移动于Y方向，被借由马达M1旋转的螺栓轴4驱动。又，装载台2可借由内装马达的驱动部5在水平面内旋动。

装载台2具备将装载于其上脆性材料基板W保持于定位置的保持手段。本实施例中，作为此保持手段，设有于装载台2开口的多个小的空气吸附孔11。此空气吸附孔11，如图3所示，是通过设在装载台内部的共通的歧管(manifold)12及软管(hose)连接口13连通于未图示的真空吸引源(真空泵)。又，亦可取代空气吸附孔11，于装载台的吸附面使用陶瓷制或烧结金属制的多孔质板。

具备夹着装载台2设置的两侧的支承柱6，6与延伸于X方向的导杆7的桥8，是跨在装载台2上设置。头部10设置成能沿着形成在导杆7的导件9移动于X方向，被马达M2驱动于X方向。借由此等构件构成头部10往X方向的扫描机构。此头部10形成为能上下移动，且于其下部于X方向直列配置安装有作为划线加工用划线工具的刀轮31、与下端具备分断用吸引垫21的吸引机构20。

吸引垫21，如图4所示，设有在下面侧产生向上的吸引作用的减压空间部P、与在将此减压空间部P夹在内侧的左右部位喷出向下的空气的喷出孔23。本实施例中，于吸引垫21的下面中央设置空气吸引孔22，借由从此空气吸引孔22吸引空气以形成前述减压空间部P。具体而言，如图5(a)所示，于吸引垫21的下面中心设置空气吸引孔22，于其左右位置配置彼此平行的长圆状喷出孔23，23。

又，如图5(b)所示，可将空气吸引孔22与喷出孔23作成相同的长圆状，或亦可如图5(c)所示，将喷出孔23作成圆弧状的长孔配置成围绕中心的空气吸引孔22。

空气吸引孔22通过吸引空气通路25连通于未图示的空气吸引源(真空泵)，喷出孔23则通过喷出空气通路26连通于未图示的空气供应源(压缩空气供应装置、高压钢瓶等)。图4所示的实施例中，是将支承吸引垫21的轴27以彼此隔着间隙配置的内筒28与外筒29的双层管形成，以内筒28的内部为吸引空气通路25、而以内筒28与外筒29间的间隙为喷出空气通路26。将此等吸引空气通路25、喷出空气通路26与各自的空气源相连接的管线设备，在图1中是省略的。

又，如图1所示，安装有用以检测脆性材料基板W的位置的摄影机14，摄影机14拍摄的影像显示于监视器15。以摄影机14拍摄设在装载台2上的脆性材料基板W的角隅部表面的位置特定用对准标记，据以进行脆性材料基板W的定位。若对准标记是位于基准设定位置的话，即开始折断作业。但若对准标记相对基准设定位置有偏差的话，则检测该偏差量，一边观察监视器的像、一边以手作业或以机械臂自动的使脆性材料基板W在装载台2上移动直到无位置偏差为止，以修正该偏差。

其次，说明此分断装置的动作。

于装载台2上装载脆性材料基板W，以装载台2上形成的空气吸附孔11将其吸附保持于定位置。接着，使头部降下将刀轮31压接于脆性材料基板W、一边以刀轮31为前导移动头部10，来以刀轮31于脆性材料基板W形成划线S。

接着，后续的吸引垫21沿着形成的划线S于其正上方移动。此时，已形成左右的喷出孔23，23位于划线S的左右的状态。借由吸引垫21的移动，如图4所示，脆性材料基板W即被来自吸引垫21的空气吸引孔22的吸引空气吸起在前一刻形成划线S的部分，同时划线S的两侧部分被来自喷出孔23的喷出空气(降流)按压，因此即以划线S为顶点而略被弯曲成倒V字形，沿着划线S被分断。为避免基板W弯曲时脆性材料基板W接触吸引垫21，脆性材料基板W与吸引垫21的间隔是被预先设定。如此，即能在吸引垫21不接触脆性材料基板W的情形下，沿着划线S依序分断基板W。

又，使用吸引垫21进行脆性材料基板W的分断时，于装载台2上吸附保持脆性材料基板W的空气吸附孔11的吸附力，必须设定在容许以吸引垫21的空气吸引孔22使脆性材料基板进行倒V字形弯曲的范围内。因此，最好是能与吸引垫21的吸引动作连动，使装载台2的空气吸附孔11的吸附力弱至容许倒V字形弯曲的范围内，或将空气吸附孔11的吸附力设定在恒容许倒V字形弯曲的范围内。具体而言，将吸引垫21的空气吸引孔22的向上的吸引力设定为大于装载台2的空气吸附孔21的向下的吸附力，以能暂时且局部的吸起的方式调整空气吸附力的平衡。

上述实施例中，是使用刀轮31作为划线工具，但亦可视基板种类使用其他机械性的工具以形成划线。例如，在基板表面附着有保护片的情形时，可取代此而使用具有方向性的固定刃、或组合固定刃与旋转刃等将多个划线工具排成直列使用。此外，亦可取代刀轮及固定刃等的机械性工具，而如图6所示，利用照射激光光束31a产生的热应力(较佳是如图所示，亦利用照射后的冷媒喷射带来的急速冷却)，来形成划线。再者，视脆性材料基板的种类亦可以激光剥蚀(laser ablation)加工形成划线。

又，上述实施例中，作为将脆性材料基板W于装载台2上保持于定位置的手段，虽是利用空气吸附孔11的吸附力，但不限于此。亦可例如图7所示，于装载台2上设置抵接于脆性材料基板W侧端缘的定位销30以进行定位，并保持成在吸引垫21的动作时脆性材料基板W不至产生X方向及Y方向的横向偏移。此场合，由于并无向下吸附力的作用，因此吸引垫21的吸引力亦可设定得较上述实施例小。此外，虽未图示，但亦可作成于吸引垫21的动作时，在容许脆性材料基板W的倒V字形弯曲的范围内以夹子等的夹具轻轻的保持脆性材料基板W的缘部。

又，上述实施例中，虽是作成使吸引垫21相对装载脆性材料基板W的装载台2移动，但亦可相反的使吸引垫21同时于定位置而移动装载台2。

接着，说明吸引垫的其他实施例。图8及图9是显示于吸引垫的减压空间部P的形成，使用回旋下降流的实施例的图。

此吸引垫21b于下面形成有凹部25，于凹部25的外周侧侧面形成有多个喷出孔23b。空气从喷出孔23b朝着半径方向内侧吹出。于凹部25的中央形成有具越往下方越细径的方式形成的圆锥状侧面26的圆柱状凸部27，并作成从喷出孔23b吹出的空气撞击圆锥状侧面26。借由作成此种构造，从喷出孔23b喷出的空气会成为涡流而一边回旋一边向下方喷出，形成回旋下降流。借由此回旋下降流形成的「气旋效果」，回旋流的中心部减压，其结果于中央形成具有吸引力的减压空间部P，且其周围存在下降流。

承上所述，借由将此吸引垫21b相对脆性材料基板W在略上方隔一距离的状态下相对移动，即能与图4所说明的实施例同样的，以回旋流中心部的吸引力吸引形成在脆性材料基板W的划线S的上方部分，并借由向下的回旋下降流将吸引部分的周边压向下方。如此，即能确实的在脆性材料基板W与吸引垫21b不接触的情形下，以划线S为顶点使基板W弯曲成倒V字形，沿着划线S折断脆性材料基板W。根据此方法，由于仅借由喷出空气即能形成减空间部P，因此只要有空气供应源即可，不再需要真空泵等的空气吸引机构。

以上，虽是针对本发明的代表性的实施例作了说明，但本发明当然不受限于上述实施例的构成，在可达成其目的且不脱离申请专利范围的范围内，适当的进行各种修正、变更。

产业上的可利用性

本发明可适用于能进行于玻璃基板、半导体基板等脆性材料基板形成划线、与从此划线进行分断的分断装置。

Claims (5)

1.一种脆性材料基板的分断装置，其特征在于具备：

装载台，装载加工对象的脆性材料基板；

保持手段，用以将该脆性材料基板于该装载台上保持于定位置；

头部，配置在该装载台上方；以及

扫描机构，使该头部相对该脆性材料基板移动；

于该头部直列配置有用以形成划线的划线工具与产生向上的吸引作用的吸引垫；

借由使该头部相对该脆性材料基板以该划线工具为前导相对移动，据以该划线工具于该脆性材料基板形成划线，接续于此以后续的吸引垫沿着形成的划线分断脆性材料基板。

2.如权利要求1所述的分断装置，其特征在于其中，该吸引垫具备在其下面侧产生向上的吸引作用的减压空间部、与夹着此减压空间部至少在左右部位喷出向下的空气的喷出孔，借由该吸引垫的减压空间部于划线上进行吸引，同时借由来自该喷出孔的喷出空气按压划线的左右两侧部分，据以分断该脆性材料基板。

3.如权利要求2所述的分断装置，其特征在于其中，该吸引垫具备朝下开口的空气吸引孔，借由来自此空气吸引孔的吸引空气形成该减压空间部。

4.如权利要求2所述的分断装置，其特征在于其中，该吸引垫于下面形成有凹部，该凹部的外周侧侧面形成有多个空气喷出孔，于该凹部中央形成具有以越往下方直径越细的方式形成的圆锥状侧面的圆柱状突部，从该喷出孔吹出的空气撞击该圆锥状侧面后即形成朝下方一边回旋一边下降的回旋下降流，借由当该回旋下降流形成的气旋效果于该凹部中央形成该减压空间部，据此赋予吸引作用。

5.如权利要求1至4中任一项所述的分断装置，其特征在于其中，该保持手段包含形成于该装载台的多个吸附孔或多孔质板，借由来自此吸附孔或多孔质板的吸引空气吸附保持脆性材料基板，此吸附孔或多孔质板的脆性材料基板的吸附力，至少在吸引垫的动作时设定为在容许脆性材料基板的倒V字形弯曲的范围内。

Images