JP2007320069A - スクライブ方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料の表面に形成される破線状のスクライブ溝の非連続部を低減あるいは皆無にして、割断装置による脆性材料の割断を適正に行うことができるスクライブ方法を提供する。
【解決手段】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、脆性材料１４の表面に対しダイヤモンドホイール２１をＸ軸方向右方に転がしながら往行移動させてホイール２１の刃の先端縁に突出されたダイヤモンド粒子により破線状の第１スクライブ溝１４ｘ１を形成する。次に、図１（ｃ）に示すように、ホイール２１をＸ軸方向左方に転がしながら復行移動させて第１スクライブ溝１４ｘ１の非連続部１４ｘｎに第２スクライブ溝１４ｘ２を破線状に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、水晶板、ウエハ等の脆性材料の表面にスクライブ溝を形成するためのスクライブ方法及びその装置に関する。

従来、脆性材料の割断に際して、脆性材料の表面に対し、スクライブ溝を形成するスクライブ装置が提案されている。前記スクライブ装置として、従来、特許文献１に記載されたものが提案されている。このスクライブ装置は、ダイヤモンド粒子（砥粒）を結合剤で保持した算盤球状のダイヤモンドホイールを脆性材料の表面を転がすことにより破線状のスクライブ溝を形成するようになっている。
特開２００５−１９４１号公報

上記従来のスクライブ装置は、ダイヤモンドホイールの結合剤の外周縁に周方向に所定のピッチ（２〜２０μｍ）で突出されたダイヤモンド粒子によって脆性材料の表面に非連続の破線状のスクライブ溝が形成されることになるので、次のような問題があった。即ち、脆性材料をスクライブ溝に沿って割断する際に、前記スクライブ溝の非連続部の影響により適正に割断されず、割断面が荒れたり、割断面からひび割れが生じたりするという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解消して、脆性材料の表面に形成される破線状のスクライブ溝の非連続部を低減して、脆性材料の割断を適正に行うことができるスクライブ方法及びその装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークの表面に対し、粒子を突設したホイールを転すことにより、前記ワークの表面をスクライブするスクライブ方法において、同一ライン上でスクライブを複数回行うことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記スクライブの動作の間において、前記ホイールを空転させることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記空転は、前記ホイールが前記ワークから離隔する際、あるいはワークに接近する際に、前記ホイールを位相変更手段に接触させてホイールを回転させるものであることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２において、前記空転は、前記ワークから前記ホイールを離隔させる際に該ホイールを惰性により回転させるものであることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、ワークを支持するテーブルと、フレームに装着され、かつ、ワークのスクライブ方向に往復移動されるホイール移動体と、上記ホイール移動体に回転可能に支持され、かつ外周縁にスクライブ用の粒子を設けたホイールと、前記ホイールを空転させてワークの粒子の位相を変更する位相変更手段とを含むことを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記ホイール移動体は、水平方向に移動されるＸ・Ｙ軸サドルと、該サドルに対し昇降可能に装着され、前記ホイールを装着した昇降サドルとを備え、前記位相変更手段は、前記Ｘ・Ｙ軸サドルに取り付けられた位相角変更部材であって、前記昇降サドルが上昇されたとき、前記ホイールに接触して該ホイールを空転するように構成されていることを要旨とする。

（作用）
請求項１記載の発明は、ワークの表面にホイールにより複数回のスクライブが行われるので、スクライブ溝の非連続部が低減され、ワークの割断を適正に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、前記スクライブの動作の間において、ホイールが空転されるので、ホイールに突設した粒子の位相が変更されて、スクライブ溝の被連続部を効果的に低減することができる。

請求項３に記載の発明は、ホイールを位相変更部材に接触させて該ホイールを空転させるので、ホイールの粒子の位相の変更を適正に行うことができる。
請求項４に記載の発明は、ホイールの空転が惰性回転により行われるので、ホイールの粒子の位相を変更する専用の部品を省略することができる。

本発明によれば、ホイールによってワークの表面に形成されるスクライブ溝の非連続部を低減して、ワークの割断を適正に行うことができる。

以下、本発明を具体化したスクライブ装置の一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図２に示すように、スクライブ装置のフレーム１１の上面には、テーブル１２が旋回機構１３によって垂直軸線（Ｚ軸）の回りで旋回可能に装設され、このテーブル１２の上面には、スクライブ溝が形成される水晶、ガラス、サファイヤ等のワークとしての脆性材料１４が載置されるようになっている。そして、テーブル１２に設けた図示しない吸着装置によって前記脆性材料１４を所定位置に吸着保持するようになっている。

前記フレーム１１にはＸ・Ｙ軸サドル１５がＸ軸移動機構１６及びＹ軸移動機構１７によってＸ軸（水平）つまりスクライブ方向の往復動可能に、かつＹ軸（図２の紙面直交）方向の往復動可能に装着されている。前記Ｘ・Ｙ軸サドル１５には昇降サドル１８が昇降機構１９によってＺ軸（垂直）方向の往復動可能に装着されている。

前記昇降サドル１８の下端部には軸２０によりダイヤモンドホイール２１（以下単にホイールと言う）が回転可能に支持されている。この実施形態では、前記Ｘ・Ｙ軸サドル１５及び昇降サドル１８により前記ホイール２１を移動するホイール移動体が構成されている。このホイール２１は、図４に示すように算盤球状に形成され、金属製台金２２の周辺にダイヤモンド粒子２３（以下単に粒子と言う）を例えばレジンなどの結合剤２４で保持した粒子層２５を有する。粒子層２５の外周面はＶ字状の刃２６となるように形成され、その先端部において粒子２３が結合剤２４から突き出され、模式図である図６に示すように各粒子２３は周方向に所定のピッチＰ（例えば５〜３０μｍ）で配列されている。各粒子２３のピッチＰは、不等ピッチであるが図５では等ピッチに描かれている。

前記軸２０は、前記昇降サドル１８の下端部に回転不能に貫通され、該軸２０の外周面に対し、ホイール２１の軸孔の内周面が所定の摩擦抵抗をもって嵌合されていて、ホイール２１に外力を作用させると、ホイール２１が前記摩擦抵抗に抗して回転され、外力が作用しなくなると、前記摩擦抵抗により直ちに回転が停止されるようにしている。

図３に示すように、前記脆性材料１４の表面には、前記ホイール２１によりＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ複数条のスクライブ溝１４Ｘ，１４Ｙが例えば碁盤目状に形成されるようになっている。各スクライブ溝１４Ｘ，１４Ｙは、この実施形態ではそれぞれホイール２１の二回のスクライブ動作により形成される。図２に示すように、前記Ｘ・Ｙ軸サドル１５の下面には、ホイール２１による各スクライブ溝１４Ｘ，１４Ｙの一回のスクライブ動作が終了した後に図５に示すように粒子２３の旋回方向の位相を変更するための位相変更手段としての位相角変更部材２７が設けられている。そして、図２において、昇降機構１９が作動されて、昇降サドル１８及びホイール２１が上方に移動され、ホイール２１の外周縁が図５に示すように位相角変更部材２７に接触されると、ホイール２１が回転中心Ｏを中心に図５の時計回り方向に回動されて、前記粒子２３の旋回方向の位相が二点鎖線で示すように変更されるようにしている。なお、前記位相角変更部材２７は粒子２３に磨耗などのダメージを与えない材質、例えばゴムや樹脂により形成されている。

図２に示すように、前記旋回機構１３、Ｘ軸移動機構１６、Ｙ軸移動機構１７及び昇降機構１９には、制御装置３１から動作信号が出力されるようになっている。前記制御装置３１には、記憶媒体に予め記憶された動作制御プログラムにより前記各機構をそれぞれ独立して制御する機能が備えられている。

次に、前記のように構成したスクライブ装置の動作について説明する。
最初に、図２において、前記制御装置３１から制御信号を前記Ｘ軸移動機構１６、Ｙ軸移動機構１７及び昇降機構１９に出力して、前記ホイール２１をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動して、図３に示すように該ホイール２１をスクライブ動作の初期位置Ｐｓに移動する。この初期位置Ｐｓにおいては、図５に示すホイール２１の最下端の粒子２３ａが脆性材料１４の表面に食い込む程度にホイール２１の高さが設定されている。

この状態において、図示しない始動スイッチがオンされて、前記制御装置３１から動作信号が出力されると、Ｘ軸移動機構１６が作動されて、Ｘ・Ｙ軸サドル１５、昇降サドル１８及びホイール２１が図１（ａ）において、Ｘ軸方向右方に往行移動される。そして、ホイール２１が脆性材料１４の表面の二点鎖線で示すスクライブの予定ラインに沿って転がりながら移動され、各粒子２３の先端により図１（ｂ）に示すように第１回のスクライブ動作が行われて、破線状の第１スクライブ溝１４ｘ１が形成される。この第１スクライブ溝１４ｘ１には多数の粒子２３が不等のピッチＰで配列されているので、多数の非連続部（不等ピッチの非スクライブ部）１４ｘｎが形成されることになる。なお、図１において、非連続部１４ｘｎは等ピッチで描かれている。

前記ホイール２１による第１回のスクライブ動作が終了すると、図１（ｂ）に示すように、ホイール２１が脆性材料１４から離隔されて所定の位置に停止される。この状態において、図２に示す昇降機構１９が作動されて、昇降サドル１８が上方に移動され、ホイール２１がＸ・Ｙ軸サドル１５に取り付けられた位相角変更部材２７に接触される。この接触によりホイール２１が図５に実線で示す位置から前記回転中心Ｏを中心に時計回り方向に回動され、粒子２３が二点鎖線で示す位置に変位される。

次に、前記昇降機構１９が作動されて、昇降サドル１８が下降されると、ホイール２１が位相角変更部材２７から離隔されてスクライブ可能な高さに移動される。
その後、図１（ｂ）に示す状態において、前記制御装置３１からＸ軸移動機構１６に動作信号が出力され、第１回のスクライブ動作のホイール２１のスクライブ（Ｘ軸右）方向と逆のＸ軸左方向にホイール２１が復行移動されて、図１（ｃ）に示すように、第１スクライブ溝１４ｘ１の各非連続部１４ｘｎに第２スクライブ溝１４ｘ２が形成される。

この動作が終了すると、ホイール２１は再び初期位置Ｐｓに移動される。次に、前記制御装置３１からの動作信号により前記Ｙ軸移動機構１７が作動されて、ホイール２１が図３に示す二本目のスクライブ溝１４Ｘを形成する初期位置Ｐｓに移動され、前述した第１スクライブ溝１４ｘ１及び第２スクライブ溝１４ｘ２のスクライブ動作と同様のスクライブ動作が行われる。全てのＸ軸方向のスクライブ溝１４Ｘが形成された後、制御装置３１から前記旋回機構１３に動作信号が出力されて、テーブル１２が図３において反時計回り方向に９０°回動され、脆性材料１４に対しＹ軸方向のスクライブ溝１４Ｙが順次形成される。

なお、脆性材料１４に対する全てのスクライブ溝１４Ｘ，１４Ｙの形成が終了すると、吸着機構の吸着が解除された後、テーブル１２上から脆性材料１４が次の割断装置に搬送され、スクライブ溝１４Ｘ，１４Ｙに沿って脆性材料１４が小さいチップに割断される。

上記実施形態のスクライブ装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記ホイール２１を図１（ｂ）に示すようにＸ軸方向右方に往行移動させて破線状の第１スクライブ溝１４ｘ１を形成し、位相角変更部材２７にホイール２１を接触させて、粒子２３の位相を変更した後、ホイール２１をＸ軸方向左方に復行移動させて、図１（ｃ）に示すように第１スクライブ溝１４ｘ１の非連続部１４ｘｎに第２スクライブ溝１４ｘ２を破線状に形成するようにした。このため、二回のスクライブ動作によって得られたスクライブ溝１４Ｘの非連続部が少なくなり、割断装置を用いた割断工程における脆性材料１４の割断作業を適切に行うことができる。

（２）上記実施形態では、前記Ｘ・Ｙ軸サドル１５の下面に位相角変更部材２７を配置しただけなので、ホイール２１の粒子２３の位相の変更を簡単な構造により容易に行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では、ホイール２１によるスクライブを同一ライン上で二回行うようにしたが、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１〜第３のスクライブ溝１４ｘ１〜１４ｘ３を形成したり、スクライブを４回以上行うようにしたりしてもよい。このようにすれば、非連続部の少ないスクライブ溝１４Ｘが形成されるので、割断装置による脆性材料１４の割断作業をさらに適正に行うことができる。

・図示しないが、前記ホイール２１が軸２０の回りで惰性回転可能に支持し、スクライブ動作を終えた後、ホイール２１を惰性回転させることにより、粒子２３の前記位相を変更するようにしてもよい。

・ダイヤモンド粒子２３に代えて、例えばホワイトアランダムや他の金属製のスクライブ用の粒子を用いてもよい。
・ホイール２１を手作業により回転させて粒子２３の位相角θを変更するようにしてもよい。

・前記実施形態では、前記ホイール２１の空転を、前記ホイール２１が前記脆性材料１４から離隔する際に行うようにしたが、前記ホイール２１を脆性材料１４に接近する際に、前記ホイール２１を例えばフレーム１１側に配置された位相角変更部材２７に接触させてホイール２１を空転させるようにしてもよい。

・前記昇降サドル１８を所定位置において昇降可能に装着し、前記テーブル１２をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ往復動させる機構を有するスクライブ装置に本発明を具体化してもよい。又、昇降サドル１８をＹ軸方向に往復動させ、前記テーブル１２をＸ軸方向に往復動させる機構を有するスクライブ装置に本発明を具体化してもよい。

（ａ）〜（ｃ）は、この発明のスクライブ方法を示す平面図であって、（ａ）は、スクライブ溝が形成される前の状態を示す脆性材料の平面図、（ｂ）は第１スクライブ溝が形成された状態を示す脆性材料の平面図、（ｃ）は第１スクライブ溝及び第２スクライブ溝が形成された脆性材料の平面図。 スクライブ装置の略体正面図。 スクライブ装置のテーブル付近を示す略体平面図。 ダイヤモンドホイールの取付構造を示す拡大断面図。 ダイヤモンドホイールを模式化した拡大説明図。 （ａ）〜（ｄ）は、この発明の別の実施形態のスクライブ方法を示す平面図であって、（ａ）は、スクライブ溝が形成される前の状態を示す脆性材料の平面図、（ｂ）は、第１スクライブ溝が形成された脆性材料の平面図、（ｃ）は第１スクライブ溝及び第２スクライブ溝が形成された脆性材料の平面図、（ｄ）は、第１〜第３スクライブ溝が形成された脆性材料の平面図。

符号の説明

１１…フレーム、１２…テーブル、１５…Ｘ・Ｙ軸サドル、１８…昇降サドル、２１…ホイール、２３…粒子、２７…位相変更手段としての位相角変更部材。

Claims (6)

1. ワークの表面に対し、粒子を突設したホイールを転すことにより、前記ワークの表面をスクライブするスクライブ方法において、同一ライン上でスクライブを複数回行うことを特徴とするスクライブ方法。
2. 請求項１において、前記スクライブの動作の間において、前記ホイールを空転させることを特徴とするスクライブ方法。
3. 請求項２において、前記空転は、前記ホイールが前記ワークから離隔する際、あるいはワークに接近する際に、前記ホイールを位相変更手段に接触させてホイールを回転させるものであることを特徴とするスクライブ方法。
4. 請求項２において、前記空転は、前記ワークから前記ホイールを離隔させる際に該ホイールを惰性により回転させるものであることを特徴とするスクライブ方法。
5. ワークを支持するテーブルと、
   フレームに装着され、かつ、ワークのスクライブ方向に往復移動されるホイール移動体と、
   上記ホイール移動体に回転可能に支持され、かつ外周縁にスクライブ用の粒子を設けたホイールと、
   前記ホイールを空転させてワークの粒子の位相を変更する位相変更手段と
   を含むことを特徴とするスクライブ装置。
6. 請求項５において、前記ホイール移動体は、水平方向に移動されるＸ・Ｙ軸サドルと、該サドルに対し昇降可能に装着され、前記ホイールを装着した昇降サドルとを備え、前記位相変更手段は、前記Ｘ・Ｙ軸サドルに取り付けられた位相角変更部材であって、前記昇降サドルが上昇されたとき、前記ホイールに接触して該ホイールを空転するように構成されていることを特徴とするスクライブ装置。

Images