JP2010260227A

JP2010260227A - スクライブ装置

Info

Publication number: JP2010260227A
Application number: JP2009111868A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Okajima; 康智岡島; Kenichiro Ikeda; 健一郎池田
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2010-11-18

Abstract

【課題】本発明は、メンテナンス作業を簡略化することができ、スクライブ溝を継続して精度良く形成することができるスクライブ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るスクライブ装置１は、支持台３と、スクライブヘッド５と、光学読取部（ＣＣＤカメラ）６と、移動機構部の移動部４２と、制御部とを備える。支持台３は、脆性材料２を支持する。スクライブヘッド５は、脆性材料２に刃先（ホイール）を押圧してスクライブ溝を形成する。光学読取部６は、支持台３上に設けたアライメントマーク７の位置を読み取る。移動機構部は、支持台３とスクライブヘッド５とを相対的に移動させる。制御部は、アライメントマーク７の変位情報に基づき、脆性材料２の搬送方向と刃先の方向とのなす角度が所定の角度となるように移動機構部の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、脆性材料にスクライブ溝を形成することができるスクライブ装置に関する。

従来のスクライブ装置は、ガラス基板、半導体基板、薄膜太陽電池の基板等の脆性材料を支持する支持台と、支持台を跨ぎ設けられたブリッジと、ブリッジに摺動自在に取り付けられたスクライブヘッドとを備えている（特許文献１参照）。ブリッジに取り付けられたスクライブヘッドの刃先は、脆性材料の搬送方向に対して所定の角度をなすように設けられている。したがって、スクライブヘッドの刃先を脆性材料に押圧した状態で脆性材料を搬送するとともに、スクライブヘッドをブリッジ上にて所定の速度で摺動させることで、脆性材料の搬送方向に対して所定の角度をなすスクライブ溝を脆性材料に形成することができる。

脆性材料にスクライブ溝を精度良く形成するためには、スクライブ装置の立ち上げ時、メンテナンス時等に、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を所定の角度に調整しておく必要がある。脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度の調整は、所定の角度に加工された治具を用いて、支持台に対するブリッジの位置を手動で補正することにより行う。具体的には、支持台の所定の位置に治具を配置し、治具の所定の角度に加工された部分をブリッジに押し当てることで支持台に対するブリッジの角度を調整する。

特許第３０７８６６８号公報

スクライブ装置の立ち上げ時、メンテナンス時等に、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を所定の角度に調整した場合でも、スクライブ溝を形成する作業を長期間繰り返すことで、スクライブ溝の形成時の振動により支持台に対するブリッジの位置に変位が生じ、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度が所定の角度から変動することがあった。また、スクライブ装置が設置された環境（例えば温度等）によりブリッジ自体に歪みが生じ、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度が所定の角度から変動することもあった。

脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度が所定の角度から変動した場合、スクライブ溝を継続して精度良く形成することができない。そのため、従来のスクライブ装置は、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度が所定の角度から変動した場合、所定の角度に加工された治具を用いて、支持台に対するブリッジの位置を手動で補正して、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を再調整する必要があり、メンテナンス作業が煩雑になるという問題点があった。

また、４０μｍ程度のスクライブ溝を形成するスクライブ装置では、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を手動で再調整した場合には、十分な精度でスクライブ溝を形成することが可能であった。しかし、数十μｍ以下のスクライブ溝を形成するスクライブ装置では、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を手動で再調整すること自体が困難であり、スクライブ溝を継続して精度良く形成することが困難であった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス作業を簡略化することができ、スクライブ溝を継続して精度良く形成することができるスクライブ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係るスクライブ装置は、脆性材料を支持する支持台と、前記脆性材料に刃先を押圧してスクライブ溝を形成するスクライブヘッドと、前記支持台上に設けたアライメントマークの位置を読み取る光学読取部と、前記支持台と前記スクライブヘッドとを相対的に移動させる移動機構部と、前記アライメントマークの変位情報に基づき、前記脆性材料の搬送方向と前記刃先の方向とのなす角度が所定の角度となるように前記移動機構部の動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

また、第２発明に係るスクライブ装置は、第１発明において、前記スクライブヘッドが取り付けられ、前記支持台を跨ぐように設けられたブリッジを備え、前記移動機構部は、前記ブリッジを移動させて前記支持台に対する前記ブリッジの位置を補正することを特徴とする。

また、第３発明に係るスクライブ装置は、第２発明において、前記移動機構部は、前記ブリッジの一端を前記支持台に対して回転のみ可能に支持する支持部と、前記ブリッジの他端を前記支持部を中心に移動を可能にする移動部とを有することを特徴とする。

また、第４発明に係るスクライブ装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記制御部は、所定の方法で前記脆性材料の搬送方向と前記刃先の方向とのなす角度を調整した直後の前記アライメントマークの位置から、所定の期間経過後の前記アライメントマークの位置への変位である前記変位情報に基づき、前記変位が所定値以下となるように前記移動機構部の動作を制御することを特徴とする。

第１発明では、脆性材料を支持する支持台と脆性材料に刃先を押圧してスクライブ溝を形成するスクライブヘッドとを相対的に移動させる移動機構部を設け、制御部が、アライメントマークの変位情報に基づき脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度が所定の角度となるように移動機構部の動作を制御して、支持台とスクライブヘッドとの相対的な位置を補正する。したがって、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を再調整する場合に所定の角度に加工された治具を用いる必要がなく、メンテナンス作業を簡略化することができる。また、継続して精度良くスクライブ溝を形成することができる。

第２発明では、スクライブヘッドが取り付けられ、支持台を跨ぐように設けられたブリッジを備え、移動機構部は、ブリッジを移動させて支持台に対するブリッジの位置を補正することで、支持台とスクライブヘッドとを相対的に移動させる。したがって、ブリッジを移動させるだけで、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を再調整することができ、スクライブ装置の構成を簡略化することができる。

第３発明では、ブリッジの一端に設けた支持部を中心にブリッジの他端を移動する移動部を設けることで脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を再調整する。したがって、ブリッジの一方の端を移動させるだけで脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を再調整することができ、再調整に必要な動作を減らすことができる。

第４発明では、制御部は、所定の方法（例えば、所定の角度に加工された治具を用いる方法）で脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度を調整した直後のアライメントマークの位置から、所定の期間経過後のアライメントマークの位置への変位（ベクトル差）であるアライメントマークの変位情報に基づき、変位が所定値以下となるように移動機構部の動作を制御する。したがって、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度は、所定の方法で調整された直後の角度を維持することができ、スクライブ溝を継続して精度良く形成することができる。

上記構成により、制御部が、光学読取部で読み取ったアライメントマークの変位情報に基づき脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度が所定の角度となるように移動機構部の動作を制御して、支持台とスクライブヘッドとの相対的な位置を補正するので、脆性材料の搬送方向と刃先の方向とのなす角度の再調整に所定の角度に加工された治具を用いる必要がなく、メンテナンス作業を簡略化することができ、スクライブ溝を継続して精度良く形成することができる。

本発明の実施の形態に係るスクライブ装置の平面図である。本発明の実施の形態に係るスクライブ装置の正面図である。本発明の実施の形態に係るスクライブ装置の移動部の構成を示す部分拡大斜視図である。本発明の実施の形態に係るスクライブ装置の制御部が脆性材料の搬送方向とホイールの回転方向とのなす角度を調整する角度調整処理の手順を示すフローチャートである。ＣＣＤカメラで読み取ったアライメントマークの位置の例示図である。

図１は、本発明の実施の形態に係るスクライブ装置の平面図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係るスクライブ装置の正面図である。本実施の形態に係るスクライブ装置１は、ガラス基板、半導体基板、薄膜太陽電池の基板等の脆性材料２にスクライブ溝を形成する装置である。図１に示すように、スクライブ装置１は、脆性材料２を支持し、搬送するための支持台３を備えている。支持台３は、脆性材料２をＹ方向（図１の紙面に向かって上方向）に搬送する。そのため、支持台３は、図２に示すようにＹ方向（図２の紙面に向かって垂直方向）に敷設されたレール３１上に、該レール３１上を移動可能な支持台移動機構部３２を介して設置されている。また、図１に示すように、支持台３上には、ＣＣＤカメラ６、６で読み取り可能なアライメントマーク７、７が設けられている。

図２に示すように、スクライブ装置１は、脆性材料２の搬送方向（Ｙ方向）に対して所定の角度で、支持台３を跨ぐブリッジ４を備えている。なお、本実施の形態では、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向（刃先の方向）とのなす角度は、略直角であるとして以下説明するが、これに限定されるものではない。

ブリッジ４には、スクライブヘッド５及び光学読取部であるＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラ６、６が取り付けられている。スクライブヘッド５は、スクライブ溝を形成する脆性材料２の面に対して水平な方向（Ｘ方向）に摺動自在であり、スクライブ溝を形成する脆性材料２の面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に対して昇降自在である。そのため、スクライブヘッド５は、Ｚ方向に移動して先端に設けたホイール（刃先）５１を脆性材料２に押圧しながら、Ｘ方向に移動して脆性材料２にスクライブ溝を形成することができる。スクライブヘッド５は、Ｘ方向及びＺ方向に移動することが可能なようにモータ等を含むスクライブヘッド移動機構部５２を有している。

一方、図１に示すＣＣＤカメラ６、６は、ブリッジ４上であって、スクライブヘッド５の移動を妨げない位置に取り付けられている。ＣＣＤカメラ６、６は、スクライブヘッド５が取り付けられている面の反対側の面に取り付けられているが、取り付け位置はこれに限定されるものではない。また、ＣＣＤカメラ６、６は、ブリッジ４上に２つ取り付けられており、支持台３のＸ方向の両端に設けてあるアライメントマーク７、７の位置をそれぞれ光学的に読み取る。なお、本実施の形態に係る光学読取部は、ＣＣＤカメラ６で構成されているが、これに限定されない。また、支持台３上に設けたアライメントマーク７、７は、支持台３に直接設けたアライメントマークであっても、支持台３に載置するゲージ基板上に設けたアライメントマークであっても良い。

ブリッジ４は、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向（刃先の方向）とのなす角度を調整できるように、支持台３と相対的に移動することができる。つまり、ブリッジ４を支持台３と相対的に移動することで、ブリッジ４に取り付けたスクライブヘッド５を支持台３と相対的に移動させることができる。ブリッジ４を移動するための移動機構部は、ブリッジ４の一端（図２の紙面に向かって左端）を支持部４１で支持台３に対して回転のみ可能に支持し、他端（図２の紙面に向かって右端）を移動部４２で支持部４１を中心に移動することが可能なように支持している。そのため、ブリッジ４に設けた移動機構部は、ブリッジ４の他端を移動部４２で移動させることで、ブリッジ４が支持部４１を中心に移動して、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を調整している。

移動部４２について、さらに詳しく説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るスクライブ装置１の移動部４２の構成を示す部分拡大斜視図である。図３に示すように、移動部４２は、スクライブ装置１のＹ方向に敷設されたレール４２１と、レール４２１上を移動するＹ方向移動台４２２と、Ｙ方向移動台４２２上のＸ方向に敷設されたレール４２３と、レール４２３上を移動するＸ方向移動台４２４とを備えている。Ｙ方向移動台４２２及びＸ方向移動台４２４は、ステッピングモータ４２５で駆動され、それぞれ敷設されたレール４２１、４２３上を移動する。Ｙ方向移動台４２２上においてＸ方向に敷設されたレール４２３は、Ｙ方向移動台４２２の移動に伴いＹ方向に移動するので、Ｙ方向移動台４２２及びＸ方向移動台４２４は、ブリッジ４の他端を二次元的に移動させることが可能となる。Ｙ方向移動台４２２及びＸ方向移動台４２４の移動に伴い、ブリッジ４とＹ方向移動台４２２との間には捩じれが生じるが、ブリッジ４とＹ方向移動台４２２とは、この捩じれを解消するために、ブリッジ４とＹ方向移動台４２２とが回転可能となるように接続部４２６を介して接続されている。なお、本実施の形態に係る移動部４２はこれに限定されるものではなく、例えばＹ方向に敷設されたレール４２１及びレール４２１上を移動するＹ方向移動台４２２のみの構成でも良い。また、本実施の形態に係る移動部４２は、上述のような構成に限定されるものではなく、油圧や空気圧、磁力などを運動量へ変換するアクチュエータを用いても良い。

図２に示すように、スクライブ装置１は、後述するアライメントマーク７の変位情報（変位前後のアライメントマーク７間のベクトル差）に基づき、脆性材料２の搬送方向（Ｙ方向）とホイール５１の回転方向（刃先の方向）とのなす角度が略直角となるように移動機構部の移動部４２の動作を制御して、支持台３に対するブリッジ４の位置を補正する制御部８を備えている。なお、制御部８は、コンピュータ等で構成され、アライメントマーク７の位置等を記憶する記憶手段も備えている。

脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度は、スクライブ溝を形成する作業を行う前に略直角に加工された治具を用いて、略直角に調整されているが、スクライブ溝を形成する作業を長期間繰り返す、環境（例えば温度等）の変化等によりブリッジ４等に歪みが生じ、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度が略直角から変動する場合がある。制御部８は、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度が略直角から変動した場合に、ブリッジ４に設けた移動機構部の移動部４２の動作を制御して支持台３に対するブリッジ４の位置を補正して、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度が略直角になるよう再調整している。

次に、スクライブ装置１の制御部８が、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を自動で再調整する角度調整処理の手順について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るスクライブ装置１の制御部８の脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を調整する角度調整処理の手順を示すフローチャートである。制御部８は、スクライブ装置１の立ち上げ時に、略直角に加工された治具を用いて、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度が略直角になるように、移動部４２に対してブリッジ４の他端を移動させるように指示して、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を調整させる（ステップＳ４０１）。制御部８は、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を略直角に調整した直後に、ＣＣＤカメラ６、６で読み取らせたアライメントマーク７、７の位置を記憶手段に記憶させる（ステップＳ４０２）。

その後、制御部８は、スクライブヘッド５に対して脆性材料２にスクライブ溝を形成するよう指示を送信し、該指示を受信したスクライブヘッド５に対して、脆性材料２にホイール５１を押圧してスクライブ溝を形成させる（ステップＳ４０３）。制御部８は、スクライブヘッド５がスクライブ溝を形成した回数をカウンタでカウントし、スクライブ溝を形成した回数が所定回数以上であるか否かを判断する（ステップＳ４０４）。制御部８が、スクライブ溝を形成した回数が所定回数より少ないと判断した場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）、制御部８は、処理をステップＳ４０３に戻し、上述した処理を繰り返す。この場合、スクライブ溝を形成した回数は、カウンタで継続してカウントする。一方、制御部８が、スクライブ溝を形成した回数が所定回数以上であると判断した場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、制御部８は、ＣＣＤカメラ６、６で読み取らせたアライメントマーク７、７の位置を記憶手段に記憶させる（ステップＳ４０５）。

ここで、ＣＣＤカメラ６、６で読み取るアライメントマーク７、７の位置について、さらに詳しく説明する。図５は、ＣＣＤカメラ６で読み取ったアライメントマーク７（７ａ、７ｂ）の位置の例示図である。図５では、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を略直角に調整した直後のアライメントマーク７ａと、スクライブ溝を形成した回数が所定回数以上になった後のアライメントマーク７ｂとを同じ視野範囲Ｗ内に示している。図５に示す座標は、横軸をｘ、縦軸をｙとし、撮像中心Ｏを（０、０）としている。アライメントマーク７ａの位置は、アライメントマーク７ａの中心（点線が交差する位置）を座標（ｘ１、ｙ１）としてＣＣＤカメラ６で読み取られる。また、アライメントマーク７ｂは、アライメントマーク７ｂの中心（点線が交差する位置）を座標（ｘ２、ｙ２）としてＣＣＤカメラ６で読み取られる。

図４に戻って、制御部８は、アライメントマーク７ａの位置である座標（ｘ１、ｙ１）から、アライメントマーク７ｂの位置である座標（ｘ２、ｙ２）への変位であるベクトル差７１をアライメントマークの変位情報として取得する。そして、制御部８は、取得したアライメントマークの変位情報（ベクトル差７１の情報）に基づいて、移動部４２に対してブリッジ４の他端を移動させるように指示して、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度が略直角となるように再調整させる（ステップＳ４０６）。つまり、制御部８は、移動機構部の移動部４２の動作を制御してベクトル差７１（変位）を打ち消す方向（ベクトル差７１の矢印の反対向き）にブリッジ４を移動させて、ブリッジ４の位置を補正する。なお、ブリッジ４の位置の補正は、ベクトル差７１を必ずしもゼロにする必要はなく、スクライブヘッド５がスクライブ溝を継続して精度良く形成することができる所定値以下にすれば良い。

制御部８は、スクライブヘッド５がスクライブ溝を形成した回数をカウントしていたカウンタをリセットし（ステップＳ４０７）、ユーザの指示等の条件に基づき、スクライブヘッド５が脆性材料２にスクライブ溝を形成することを終了させるか否かを判断する（ステップＳ４０８）。制御部８が、スクライブ溝の形成を終了させると判断した場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）、制御部８は処理を終了する。制御部８が、スクライブ溝の形成を終了させないと判断した場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）、制御部８は、処理をステップＳ４０３に戻し、上述した処理を繰り返す。

以上のように、本実施の形態によれば、図４に示す処理手順により脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を略直角に自動で再調整することができるので、メンテナンス作業を簡略化できるとともに、スクライブ溝を継続して精度良く形成することができる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。例えば、スクライブ溝を形成した回数が所定回数以上である場合に、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を略直角に再調整を行う処理手順に限定されるものではなく、所定の方法で脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を略直角に調整してから所定の時間が経過した場合に、脆性材料２の搬送方向とホイール５１の回転方向とのなす角度を略直角に再調整を行う処理手順にしても良い。また例えば、ブリッジ４に設けた移動機構部が、ブリッジ４の一方の端にのみ移動部４２を設ける構成に限定されず、ブリッジ４の両方の端に移動部４２をそれぞれ設ける構成でも良い。また例えば、スクライブ装置１は、ブリッジ４にスクライブヘッド５及びＣＣＤカメラ６を取り付けた構成に限定されず、ブリッジ４を設けずに、スクライブヘッド５及びＣＣＤカメラ６をアームに取り付ける構成でも良い。

１スクライブ装置
２脆性材料
３支持台
４ブリッジ
５スクライブヘッド
６ＣＣＤカメラ（光学読取部）
７、７ａ、７ｂアライメントマーク
８制御部
３１、４２１、４２３レール
３２支持台移動機構部
４１支持部
４２移動部
５１ホイール（刃先）
５２スクライブヘッド移動機構部
４２２Ｙ方向移動台
４２４Ｘ方向移動台
４２５ステッピングモータ
４２６接続部

Claims

脆性材料を支持する支持台と、
前記脆性材料に刃先を押圧してスクライブ溝を形成するスクライブヘッドと、
前記支持台上に設けたアライメントマークの位置を読み取る光学読取部と、
前記支持台と前記スクライブヘッドとを相対的に移動させる移動機構部と、
前記アライメントマークの変位情報に基づき、前記脆性材料の搬送方向と前記刃先の方向とのなす角度が所定の角度となるように前記移動機構部の動作を制御する制御部と
を備えることを特徴とするスクライブ装置。
前記スクライブヘッドが取り付けられ、前記支持台を跨ぐように設けられたブリッジを備え、
前記移動機構部は、前記ブリッジを移動させて前記支持台に対する前記ブリッジの位置を補正することを特徴とする請求項１に記載のスクライブ装置。
前記移動機構部は、前記ブリッジの一端を前記支持台に対して回転のみ可能に支持する支持部と、前記ブリッジの他端を前記支持部を中心に移動を可能にする移動部とを有することを特徴とする請求項２に記載のスクライブ装置。
前記制御部は、所定の方法で前記脆性材料の搬送方向と前記刃先の方向とのなす角度を調整した直後の前記アライメントマークの位置から、所定の期間経過後の前記アライメントマークの位置への変位である前記変位情報に基づき、前記変位が所定値以下となるように前記移動機構部の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のスクライブ装置。