JP2014019604A - 脆性材料基板のブレイク装置 - Google Patents

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、ビーム７の延在方向に延び、かつ、一直線上に配置された複数の昇降可能なブレイクバー１０とからなり、該複数のブレイクバー１０は、互いに連結した連結姿勢と分離した分離姿勢とになるようにガイド軸８に沿って移動可能に形成され、各ブレイクバー１０の昇降動作は、それぞれ個別に制御できるように形成する。
【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７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１０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７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９（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９（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８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１０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

加工対象基板としては、上記したような長方形のものや正方形のもの、円形のものなどがあり、またそのサイズも多種多様となる。例えば、基板のサイズがブレイクバーの略全長に匹敵するものから、その半分以下のものなど様々であり、基板表面に加工される縦横のスクライブラインのピッチも、切り出される製品の寸法によって異なっている。

上記した長方形の基板において、短辺方向のスクライブラインＳ２の長さがブレイクバー２６の半分以下の長さである場合、短辺方向のスクライブラインＳ２をブレイクする際にはブレイクバー２６の長さは半分ですむことになる。また、基板Ｗの縦横の長さがブレイクバー２６の半分以下の場合も同様である。このような場合には、不必要に長いブレイクバーを上下動させなくてはならないので、余分なエネルギーを消費することになるとともに、加工速度も遅くなって不経済である。
なお、上記の課題は、２枚（またはそれ以上の複数枚）の基板Ｗを並列に並べて同時に加工することにより解決できるが、加工ラインのレイアウトによっては１枚ずつブレイクしなければならない場合もある。例えば、前段階のスクライブ工程で、スクライブ装置によりスクライブラインが加工された基板が流れ作業でブレイク装置に送られてきた場合などには、その都度、順次１枚ごとにブレイクするのが効率的である。

また、従来の１本のブレイクバーでは、それぞれ異なるピッチで形成されたスクライブラインを有する基板を、一つのテーブル上に二つ並べて載置し、同時にブレイクすることができない。

そこで本発明は、上記課題を解決し、効率よく基板をブレイクすることができるとともに、ピッチの異なるスクライブラインを有する基板であってもテーブル上に複数枚並べてブレイク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、前記ビームの延在方向に延び、かつ、一直線上に配置された複数の昇降可能なブレイクバーとから構成される。
前記複数のブレイクバーは、互いに連結した連結姿勢と分離した分離姿勢とになるように前記ガイド軸に沿って移動可能に形成され、各ブレイクバーの昇降動作は、それぞれ個別に制御できるように形成したものである。

本発明は上記のようにしたものであるから、ブレイクすべき基板のサイズに合わせて二つのブレイクバーを連結した連結姿勢と左右に分離した分離姿勢とに使い分けることができ、例えば、サイズの小さな基板１枚をブレイクする場合には、分離させたブレイクバーのいずれか一方のみを稼働させて他方のブレイクバーを休止させることができ、余分なエネルギーの消費を回避することができる。また、ブレイクバーを分離した姿勢において、各ブレイクバーの昇降動作を個別に制御できるようにしたので、ピッチの異なるスクライブラインを有する２枚の基板を並べて、二つのブレイクバーによりブレイクすることが可能となるといった顕著な効果がある。

本発明に係るブレイク装置において、二つのブレイクバーを連結し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１同様の斜視図。 二つのブレイクバーを分離し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斜視図。 二つのブレイクバーを分離してピッチの異なるスクライブラインを有する２枚の基板をブレイクする場合を示す斜視図。 二つのブレイクバーを分離して小サイズの基板をブレイクする場合を示す斜視図。 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７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１〜図５に基づいて詳細に説明する。
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６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。

また、左右のブレイクバー１０、１０は、ホルダ９、９をガイド軸８に沿って移動させることにより、図１に示すような一直線上で互いに連結した連結姿勢と、図３に示すような左右に分離した分離姿勢とになるようにしてある。具体的には、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が、クラッチなどの伝動遮断機構（図示せず）を介してガイド軸８に連動連結されており、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ことにより、二つのブレイクバー１０、１０を任意の間隔で分離したり、直線状に連結したりできるように形成されている。

さらに、各ブレイクバー１０、１０は、上記した流体シリンダ１１による昇降動作をそれぞれ個別に制御できるように形成されている。これら個別の昇降動作は、ブレイク装置１に付帯するコンピュータによってそれぞれの流体シリンダ１１を制御することによって行うことができる。即ち、各ブレイクバー１０、１０を同時に昇降したり、あるいは、いずれか一方のブレイクバーのみを昇降させたり、その昇降時のタイミングなどの作業データをコンピュータに入力することによって行うことができる。

次に、図１０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。なお、この基板Ｗは、長辺方向の長さが各ブレイクバー１０の長さ以上であり、短辺方向の長さが各ブレイクバー１０の長さ以下であるものとする。
まず、長辺方向のスクライブラインＳ１をブレイクする場合は、図１に示すように、左右のブレイクバー１０、１０を連結状態にする。そして、長辺方向のスクライブラインＳ１がブレイクバー１０、１０の長さ方向、即ち、Ｘ方向に一致するようにして、テーブル２上へ２枚の基板をＹ方向に沿って並べて載置する。この場合、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。この状態で、テーブル２をスクライブラインＳ１のピッチに合わせてＹ方向に間欠的に送りながら二つのブレイクバー１０、１０を連結したまま同時に下降させることにより、２枚の基板Ｗの長辺方向のスクライブラインＳ１を順次ブレイクすることができる。
図示した基板Ｗでは、長辺方向のスクライブラインＳ１は基板２枚合わせて４本あるので、ブレイクバー１０、１０の４回の昇降で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、テーブル２を９０度回転させて、基板Ｗの短辺方向のスクライブラインＳ２がＸ方向と一致するようにして、前記同様にブレイクバー１０、１０を連結状態で昇降させて２枚の基板Ｗの短辺方向のスクライブラインＳ２を同時にブレイクする。
この場合、もし、２枚並べた基板Ｗの短辺方向の全長Ｌが、連結されたブレイクバー１０、１０の全長より長くなる場合は、図３に示すように、左右のブレイクバー１０、１０を分離させて、各ブレイクバー１０、１０をそれぞれの基板Ｗの上方に移動させる。そして左右のブレイクバー１０、１０を同時に昇降させることにより、２枚の基板Ｗの短辺方向のスクライブラインＳ２をブレイクする。
図示した基板Ｗでは、短辺方向のスクライブラインＳ２は基板２枚合わせて１０本あるので、ブレイクバー１０、１０を５回昇降させることにより、すべての短辺方向のスクライブラインＳ２をブレイクすることができる。

上記図２、図３で示した実施例では、テーブル２上に載置した２枚の基板Ｗの短辺方向のスクライブラインＳ２が同じピッチで形成されている場合について説明したが、図４に示すように、２枚の基板Ｗの短辺方向のスクライブラインＳ２のピッチが異なる場合のブレイク動作について次に説明する。
まず、左右のブレイクバー１０、１０を分離させて、各ブレイクバー１０、１０をそれぞれの基板Ｗの上方位置に移動させる。そして、テーブル２を、２枚の基板Ｗの短辺方向のスクライブラインＳ２のピッチに合わせて間欠的に移動させる。そして、いずれかの短辺方向のスクライブラインＳ２がこれに対応するブレイクバー１０の下方に到達したとき、例えば、図４において右側の基板ＷのスクライブラインＳ２が右側のブレイクバー１０の下方に到達したときには、テーブル２が停止して、右側のブレイクバー１０のみが昇降して右側の基板ＷのスクライブラインＳ２をブレイクする。次いで、同様に左側の基板ＷのスクライブラインＳ２が左側のブレイクバー１０の下方に到達したときには、テーブル２が停止して左側のブレイクバー１０のみが昇降し、左側の基板ＷのスクライブラインＳ２をブレイクする。また、左右のスクライブラインＳ２、Ｓ２が同一直線上に到達したときには、二つのブレイクバー１０、１０を同時に昇降させてブレイクする。
このようにして、左右のブレイクバー１０、１０の昇降動作を個別に制御することにより、ピッチの異なるスクライブラインＳ２を備えた２枚の基板Ｗを、順次ブレイクすることができる。

また、このブレイク装置１では、図５に示すように、１本のブレイクバー１０の長さより短いスクライブラインを備えた基板Ｗを１枚ずつブレイクする場合に、いずれか一方のみのブレイクバー１０を稼働させて他方のブレイクバー１０を休止させることも可能である。
これにより、余分なエネルギーの消費を回避できるとともに、加工速度を早めることができる。

なお、図６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 (1)

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、
   前記ビームの延在方向に延び、かつ、一直線上に配置された複数の昇降可能なブレイクバーとからなり、
   前記複数のブレイクバーは、互いに連結した連結姿勢と分離した分離姿勢とになるように前記ガイド軸に沿って移動可能に形成され、
   各ブレイクバーの昇降動作は、それぞれ個別に制御できるように形成されているブレイク装置。

Images