JP2014019044A - 脆性材料基板のブレイク装置 - Google Patents

脆性材料基板のブレイク装置 Download PDF

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Abstract

【課題】脆性材料基板のブレイクに要する時間の短縮が可能なブレイク装置を提供する。
【解決手段】 基板Ｗを載置するテーブル２と、テーブル２の上方で載置面と平行に配置されたビーム７と、ビーム７の延在方向に沿って該ビーム７に設けられたガイド軸８と、このガイド軸８に沿って移動可能に形成された複数のブレイクバー１０とからなり、各ブレイクバー１０は昇降軸１２を介して昇降可能に形成され、かつ、テーブル２の載置面に垂直な軸を中心として回転可能に形成されており、これにより複数のブレイクバー１０が、ビーム７の延在方向に沿って直列に並ぶ直列姿勢と、ビーム７の延在方向と直交する方向に沿って互いに平行となる分離姿勢とになるように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス、セラミック、サファイア、半導体ウエハなどの脆性材料からなる基板のブレイク装置に関する。特に、本発明は、前段工程でスクライブライン（切溝）が形成された脆性材料基板をそのスクライブラインに沿ってブレイクして単位基板を取り出すブレイク装置に関する。
従来から、脆性材料基板（以下、単に「基板」という）の表面にカッターホイール（スクライビングホイールともいう）や固定刃、若しくはレーザービーム等のスクライブ手段を用いて、互いに直交するＸ方向ならびにＹ方向のスクライブラインを形成し、その後、当該スクライブラインに沿って外力を印加してブレイクすることにより、基板を単位基板に分断する方法は公知であり、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。
図５は、基板の一般的なブレイク装置を示す斜視図である。
ブレイク装置２１は、加工対象となる基板Ｗを載置して保持する水平なテーブル２２を備えている。テーブル２２は、モータを内蔵する回転駆動部２３により水平面内で回動できるようになっており、かつ、水平なレール２４に沿ってＹ方向に移動できるように構成されている。テーブル２２の上方にはＸ方向に水平に延びるビーム（横枠）２５が設けられており、このビーム２５に、該ビームと平行にＸ方向に延びる板状のブレイクバー２６が取り付けられ、シリンダ２７によって駆動される昇降軸２８を介して昇降できるようになっている。
図８は、前段階のスクライブ工程で、スクライブ手段により表面に互いに直交する縦、横のスクライブラインＳ１、Ｓ２が形成された長方形の基板Ｗを示すものであって、Ｗ１はブレイク後に製品となる単位基板であり、Ｗ２はブレイク後に破棄される端材領域である。
この基板Ｗをブレイク装置２１でブレイクするにあたっては、スクライブラインＳ１、Ｓ２のいずれか一方、例えば図５に示すように、基板の長辺方向のスクライブラインＳ１がＸ方向に沿うようにしてテーブル２２上に弾性材料からなるクッションシート１３を挟んで載置する。この場合、図７（ａ）に示すように、スクライブラインＳ１、Ｓ２が下面となるようにしておく。この後、図７（ｂ）に示すように、基板Ｗの上方からスクライブラインＳ１に向かってブレイクバー２６を下降させて基板Ｗを押圧し、該基板Ｗをクッションシート１３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Ｓ１のクラックを伸展させて基板Ｗをブレイクする。このようにして長辺方向のスクライブラインＳ１をすべてブレイクした後、図６に示すように、基板の短辺方向のスクライブラインＳ２がＸ方向に向くようにテーブル２２を９０度回転させる。そして上記同様に、ブレイクバー２６を下降させてすべてのスクライブラインＳ２をブレイクした後、図８に示す単位基板Ｗ１が取り出され、端縁部の端材領域Ｗ２は破棄される。
特許第３７８７４８９号公報 特開２００２−１８７０９８号公報
上記した従来のブレイク装置２１では、ビーム２５と平行にＸ方向に延びる一つのブレイクバー２６によってブレイクするものであるから、スクライブラインの数だけ、即ち、長辺方向のスクライブラインＳ１と、短辺方向のスクライブラインＳ２を合計した数だけブレイクバーを昇降させなければならない。
通常、１枚の大型基板には数多くのスクライブラインが形成されているので、スクライブラインの数が増えるのに応じてブレイクに要する時間が長くなるとともに、ブレイクバーやその昇降機構の摩耗や寿命などにも影響する。
そこで本発明は、上記課題を解決し、ブレイクに要する時間を短縮することが可能なブレイク装置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本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明のブレイク装置は、脆性材料基板を載置する載置面を有するテーブルと、前記テーブルの上方で前記載置面と平行に配置されたビームと、前記ビームの延在方向に沿って該ビームに設けられたガイド軸と、前記ガイド軸に沿って移動可能に形成された複数のブレイクバーとからなり、前記複数のブレイクバーのそれぞれは、昇降軸を介して昇降可能に形成され、かつ、前記載置面に垂直な軸を中心として回転可能に形成されており、これにより前記複数のブレイクバーが、ビームの延在方向に沿って直列に並ぶ直列姿勢と、ビームの延在方向と直交する方向に沿って互いに平行となる分離姿勢とになるように形成したことを特徴とする。
本発明は上記のようにしたものであるから、ブレイクすべきスクライブラインの長さが、個々のブレイクバーの長さより短い場合は、複数のブレイクバーをビームの延在方向と直交する方向に沿って互いに平行となる分離姿勢にして基板のスクライブラインに向かって同時に下降させることにより、複数のスクライブラインを同時にブレイクすることができ、ブレイクに要する時間を短縮することができる。また、ブレイクすべきスクライブラインが個々のブレイクバーの長さよりも長い場合は、二つのブレイクバーをビームの延在方向に直列に並ぶ直列姿勢にすることによってブレイクすることができるといった効果がある。
本発明において、前記複数のブレイクバーは、互いに平行となる分離姿勢において、ブレイクバー同士の間隔を維持したまま前記ガイド軸に沿って同時に移動できるとともに、それぞれ単独でも移動できるように形成するのがよい。
これにより、複数のブレイクバーが互いに平行となる分離姿勢でブレイクを行う場合に、複数のブレイクバーによるスクライブラインのブレイクを、同じピッチで連続して行うことができ、作業を効率化することができる。また、それぞれ単独でも移動できるようにしたので、ブレイクすべき基板のスクライブラインのピッチが変わった場合でも、複数本のスクライブラインを同時にブレイクすることができる。
本発明に係るブレイク装置において、基板の短辺方向のスクライブラインをブレイクする場合の一例を示す斜視図。 基板の長辺方向のスクライブラインをブレイクする場合を示す図１同様の斜視図。 基板ブレイク時の状態を示す断面図。 ブレイクバーの別実施例を示す部分的な斜視図。 従来のブレイク装置において、基板の長辺方向のスクライブラインをブレイクする場合の一例を示す斜視図。 基板の短辺方向のスクライブラインをブレイクする場合を示す図５同様の斜視図。 従来のブレイク装置による基板ブレイク時の状態を示す断面図。 スクライブラインが形成された基板の一例を示す平面図。
以下において、本発明のブレイク装置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って、基板の短辺方向のスクライブラインをブレイクする場合を示すものであり、図２は、基板の長辺方向のスクライブラインをブレイクする場合を示す図１同様の斜視図であり、図３は、基板ブレイク時の拡大断面図である。
ブレイク装置１は、ブレイクすべき基板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Ｍ１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、この上に載置した基板Ｗを定位置で保持できるように保持手段を備えている。この保持手段として、例えばテーブル２に開口させた多数の小さな吸着孔（図示せず）からのエア吸引によって吸着保持させることができる。
テーブル２を挟んで立設された支持柱６、６に、Ｘ方向に延びる水平なビーム（横枠）７がテーブル２を跨ぐようにして架設されている。ビーム７には、モータＭ２によって駆動されるガイド軸８がビーム７の延在方向、即ち、Ｘ方向に沿って設けられている。このガイド軸８に沿って二つのホルダ９、９が移動可能に取り付けられており、該ホルダ９、９に左右一対の長尺板状のブレイクバー１０、１０がそれぞれ取り付けられている。
左右のブレイクバー１０、１０は、ビーム７の延在方向に沿って一直線上に配置されており、かつ、流体シリンダ１１ならびに該流体シリンダ１１によって駆動する昇降軸１２により昇降可能に形成されている。また、ブレイクバー１０の下端は、図３に示すように、長さ方向に稜線１０ａを有する下向き三角形で形成されている。
さらに、各ブレイクバー１０、１０は、テーブル２の面に垂直な軸（本実施例では、昇降軸１２）を中心として回転可能に形成されており、これにより前記二つのブレイクバー１０、１０は、図１に示すように、ビーム７の延在方向、即ちＸ方向に沿って直列に並ぶ直列姿勢と、図２に示すように、ビーム７の延在方向と直交する方向、即ちＹ方向に沿って互いに平行となる分離姿勢とになるように形成されている。本実施例においては、昇降軸１２にブレイクバー１０が固着され、この昇降軸１２が、ホルダ９内に組み込まれた回動機構（図示外）によって回動することによりブレイクバー１０が回転できるようになっている。
ブレイクバー１０、１０をそれぞれ保持する二つのホルダ９、９は、モータＭ２を駆動することにより、互いの間隔を保持したままガイド軸８に沿って同時に連動して移動することができるとともに、それぞれ単独でも移動できるように形成されている。この単独の移動により、ブレイクバー１０、１０同士の間隔が調整できるようになっている。この構成は、例えば、ホルダ９とガイド軸８との噛合部に、噛み合いを解除して両者間の伝動を一時的に遮断するクラッチなどの伝動遮断機構（図示せず）を介在させることにより達成できる。ブレイクバー１０、１０の間隔を調整する場合は、いずれか一方のホルダ９の伝動遮断機構をオンし、他方のホルダ９のみをモータＭ２を駆動して移動させる。また、間隔を保持したままブレイクバー１０、１０を移動する場合は、両方の伝動遮断機構を解除して伝動状態にしておけばよい。
次に、図８で示した基板Ｗ、即ち、表面に互いに直交するスクライブラインＳ１、Ｓ２が所定のピッチで形成された長方形の基板Ｗを、上記のブレイク装置１でブレイクする動作について説明する。
まず、基板Ｗの長辺方向のスクライブラインＳ１を分断するに際して、図１に示すように、二つのブレイクバー１０、１０をＸ方向に沿って直列に並べる。本実施例では互いに連結した連結姿勢としている。そして図３（ａ）に示すように、スクライブラインＳ１、Ｓ２が下向きとなるようにテーブル２上のクッションシート１３の上面に載置する。この場合、長辺方向のスクライブラインＳ１がブレイクバー１０、１０の連結方向、即ちＸ方向と一致するように載置する。なお、二つのブレイクバー１０、１０を連結した時の長さは、ブレイクすべき長辺方向のスクライブラインＳ１の長さよりも長くなるように予め設定しておく。この状態で、連結したブレイクバー１０、１０をスクライブラインＳ１の真上から下降させて、最初のスクライブラインＳ１をブレイクし、次いで、スクライブラインＳ１のピッチ分だけテーブル２をＹ方向に移動させて次のスクライブラインＳ１をブレイクする。
図示した基板Ｗでは、長辺方向のスクライブラインＳ１は２本あるので、ブレイクバー１０を２回下降させることにより、すべての長辺方向のスクライブラインＳ１をブレイクすることができる。
長辺方向のスクライブラインＳ１のブレイクが完了すると、図２に示すように、二つのブレイクバー１０、１０を分離させて、ビーム７の延在方向と直交する方向、即ちＹ方向に沿って互いに平行となる分離姿勢にするとともに、ブレイクバー１０、１０の間隔をスクライブラインＳ２のピッチと一致するように調整する。なお、それぞれのブレイクバー１０の長さは、ブレイクすべき短辺方向のスクライブラインＳ２の長さよりも長くなるように予め設定しておく。この状態で、二つのブレイクバー１０、１０をスクライブラインＳ２、Ｓ２の真上から同時に下降させることにより、２本のスクライブラインＳ２、Ｓ２を同時にブレイクする（図３参照）。
次いで、ブレイクバー１０、１０を、その間隔を保持したまま、次にブレイクすべきスクライブラインＳ２、Ｓ２の真上までガイド軸８に沿って移動させ、上記と同様に下降させてブレイクする。この動作をすべての短辺方向のスクライブラインＳ２がブレイクされるまで繰り返す。
図示した基板Ｗでは、短辺方向のスクライブラインＳ２は５本あるので、ブレイクバー１０、１０を３回下降させることにより短辺方向のスクライブラインＳ２のブレイクが完了する。もし短辺方向のスクライブラインＳ２が１０本あれば、５回の下降で１０本すべてのスクライブラインＳ２をブレイクすることができる。
このように、分離姿勢にした２本のブレイクバー１０、１０を同時に下降させることにより、スクライブラインを２本同時にブレイクすることができてブレイクに要する時間を短縮することができるとともに、互いの間隔を維持したままガイド軸８に沿って移動させることにより、同じ間隔で連続してブレイクを行うことができる。
また、基板Ｗの長辺方向のスクライブラインＳ１の長さが各ブレイクバー１０、１０の長さより短い場合は、短辺方向のスクライブラインＳ２のブレイク時と同じように、ブレイクバー１０、１０を互いに平行な分離姿勢とし、テーブル２を回転させてスクライブラインＳ１がＹ方向と一致するように基板Ｗを配置することによって、長辺方向のスクライブラインＳ１も２本同時にブレイクすることができる。これにより、ブレイクに要する時間の短縮をさらに助長することができる。
なお、図４に示すように、二つのブレイクバー１０、１０を一直線上に連結した際、ブレイクバー１０、１０の隣接する側端部に、互いに噛み合う凹部１０ｃと凸部１０ｂを設けるのがよい。これにより、二つのブレイクバー１０、１０両者の直線的な連結状態を確実に保持することができる。
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記の実施例のみに限定されるものではない。例えば、上記実施例では、ブレイクバー１０を二つ設けた例を示したが、三つあるいはそれ以上設置することも可能である。その他本発明の目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することができる。
本発明は、ガラス、セラミック、サファイア、半導体ウエハなどの脆性材料からなる基板のブレイク装置に適用することができる。
Ｗ 脆性材料基板
Ｓ１ 長辺方向のスクライブライン
Ｓ２ 短辺方向のスクライブライン
１ ブレイク装置
２ テーブル
７ ビーム
８ ガイド軸
９ ホルダ
１０ ブレイクバー
１１ 流体シリンダ
１２ 昇降軸
１３ クッションシート

Claims (2)

  1. 脆性材料基板を載置する載置面を有するテーブルと、
    前記テーブルの上方で前記載置面と平行に配置されたビームと、
    前記ビームの延在方向に沿って該ビームに設けられたガイド軸と、
    前記ガイド軸に沿って移動可能に形成された複数のブレイクバーとからなり、
    前記複数のブレイクバーのそれぞれは、昇降軸を介して昇降可能に形成され、かつ、前記載置面に垂直な軸を中心として回転可能に形成されており、これにより前記複数のブレイクバーが、ビームの延在方向に沿って直列に並ぶ直列姿勢と、ビームの延在方向と直交する方向に沿って互いに平行となる分離姿勢とになるように形成されている脆性材料基板のブレイク装置。
  2. 前記複数のブレイクバーは、前記分離姿勢において、ブレイクバー同士の間隔を維持したまま前記ガイド軸に沿って同時に移動できるとともに、それぞれ単独でも移動できるように形成されている請求項１に記載のブレイク装置。
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