JP2020175518A - 保持具、位置決め装置、及びスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板が搬送中に損傷することを抑制する。【解決手段】保持具１００は、保持部材１０１と、凹部１０２と、クランプ部材１０３と、を備える。保持部材１０１は基板Ｓを保持する。凹部１０２は、保持部材１０１における基板Ｓの位置決めをする。クランプ部材１０３は、凹部１０２に位置決めされた基板Ｓを保持部材１０１にクランプする。【選択図】図２

Description

本発明は、加工対象の基板を保持する保持具、その保持具を備える位置決め装置、及び、当該位置決め装置を備えるスクライブ装置に関する。

従来、ガラス基板、セラミックス基板などの基板を切り出しする装置が知られている。例えば、貼り合わせたガラス基板にスクライブラインを形成し、当該ガラス基板の小片を切り出す装置がある（例えば、特許文献１を参照）。

特許第５２８０４４２号

従来の基板を加工する装置では、加工対象の基板は、搬送機によりそのまま当該装置に搬送されていた。加工対象の基板が非常に脆い基板（薄いガラス基板など）である場合、搬送機による搬送中に当該基板が損傷を受ける場合がある。また、従来の装置では、搬送されてきた基板をそのまま吸引吸着などによりステージに保持していた。そのため、基板を保持後に予備的な位置決めが必要となっていた。

本発明の目的は、加工対象の基板が搬送中に損傷することを抑制することにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る保持具は、加工対象の基板を保持するための保持具である。保持具は、保持部材と、位置決め部と、クランプ部材と、を備える。保持部材は基板を保持する。位置決め部は、保持部材における基板の位置決めをする。クランプ部材は、位置決め部に位置決めされた基板を保持部材にクランプする。
上記の保持具に基板を保持することにより、非常に脆い基板であっても搬送中に損傷することを防止できる。また、位置決め部に位置決めした状態で基板をクランプ部材によりクランプすることで、基板を加工する前の予備的な位置決めが不要となる。

上記の保持具において、保持部材には開口が形成されていてもよい。これにより、保持具に保持された基板の両面を同時に加工できる。

本発明の他の見地に係る位置決め装置は、固定部材と、保持具と、を備える。固定部材は、所定の平面内で移動及び回転可能である。保持具は、固定部材に固定され基板を保持する保持部材と、保持部材における基板の位置決めをする位置決め部と、位置決め部に位置決めした基板を保持部材にクランプするクランプ部材と、を有する。
これにより、非常に脆い基板であっても搬送中に損傷することなく、当該基板を位置決め装置まで搬送できる。また、位置決め装置において予備的な位置決めが不要となる。すなわち、位置決め装置は、保持具全体の位置決めのみを実行すればよくなる。

本発明のさらに他の見地に係るスクライブ装置は、位置決め装置と、スクライブ機構と、を備える。位置決め装置は、固定部材と、保持具と、を有する。固定部材は、所定の平面内で移動及び回転可能である。保持具は、固定部材に固定され基板を保持する保持部材と、保持部材における基板の位置決めをする位置決め部と、位置決め部に位置決めした基板を保持部材にクランプするクランプ部材と、を有する。スクライブ機構は、保持具に保持された基板の上面側及び／又は下面側に設けられる。
これにより、非常に脆い基板であってもスクライブ装置まで搬送中に損傷することを防止できる。また、スクライブ装置において予備的な位置決めが不要となる。

上記の保持具に加工対象の基板を保持することにより、基板が搬送中に損傷することを抑制できるとともに、加工装置における基板の予備的な位置決めが不要となる。

第１実施形態に係る保持具の上面図。 第１実施形態に係る保持具のＡ−Ａ’線における断面図。 第１実施形態に係るスクライブ装置の概略断面図。 位置決め装置の上面図。 位置決め装置における基板の角度補正動作を示す上面図。 位置決め装置における基板の位置の調整動作を示す上面図。

１．第１実施形態
（１）保持具
以下、図１及び図２を用いて、第１実施形態に係る保持具１００を説明する。図１は、第１実施形態に係る保持具の上面図である。図２は、第１実施形態に係る保持具のＡ−Ａ’線における断面図である。
第１実施形態に係る保持具１００は、スクライブ装置２００（後述）のような加工装置に、加工対象となる基板Ｓを損傷することなく供給するとともに、加工装置における基板Ｓの予備的な位置決めを不要とする器具である。

保持具１００は、保持部材１０１を備える。保持部材１０１は、例えば、金属製の板状部材である。なお、本実施形態の保持部材１０１は正方形を有しているが、その形状は任意とできる。
保持部材１０１には、加工対象の基板Ｓと平面視で同一形状の凹部１０２（位置決め部の一例）が形成されている。凹部１０２は、保持部材１０１における基板Ｓの位置決めをする。具体的には、凹部１０２の底面に基板Ｓが載置され、凹部１０２に基板Ｓが挿入されることで、基板Ｓが凹部１０２に拘束される。

保持具１００は、クランプ部材１０３を備える。クランプ部材１０３は、凹部１０２に挿入され位置決めされた基板Ｓをクランプして、基板Ｓを凹部１０２の形成位置に固定する部材である。本実施形態において、クランプ部材１０３は４つ設けられ、基板Ｓの各辺をクランプしている。なお、基板Ｓの形状等によっては、クランプ部材１０３の数を４以外とすることもできる。
クランプ部材１０３は、例えば、ゴム、シリコン樹脂などの樹脂、又はプラスチック材料により構成されたパネルクランプである。クランプ部材１０３をゴム、樹脂、プラスチック材料とすることで、基板Ｓが損傷することを防止できる。その他、金属製のクランプをクランプ部材１０３として用いることもできる。

本実施形態の保持具１００は、開口Ｏ１をさらに備える。開口Ｏ１は、保持部材１０１に形成された凹部１０２よりも内側に設けられ、基板Ｓの下面を露出させる。これにより、上記の保持具１００を備えたスクライブ装置２００は、基板Ｓの上面と下面を同時に加工（スクライブラインを形成）できる。

以下、上記の構成を有する保持具１００の使用形態を簡単に説明する。
基板Ｓをスクライブ装置２００に供給する際に、当該基板Ｓは、保持具１００にて保持される。具体的には、保持部材１０１の凹部１０２に基板Ｓを挿入し、当該基板Ｓをクランプ部材１０３にて固定する。これにより、保持具１００における基板Ｓの位置決めができるので、スクライブ装置２００（位置決め装置１）において予備的な位置決めが不要となる。
その後、基板Ｓを保持した保持具１００が、搬送装置（図示せず）により、スクライブ装置２００（位置決め装置１）まで搬送される。基板Ｓを保持具１００に保持した状態で搬送することにより、搬送時の基板Ｓの損傷を低減できる。上記の保持具１００をスクライブ装置２００まで搬送後、基板Ｓを保持した保持具１００を、位置決め装置１の固定部材１１（後述）の上面に固定する。

（２）スクライブ装置
以下、図３を用いて、第１実施形態に係るスクライブ装置２００を説明する。図３は、第１実施形態に係るスクライブ装置の概略断面図である。
以下の説明においては、所定の水平面内の二次元の軸としてＸ軸とＹ軸を定義する。また、その水平面に垂直な方向を表すＺ軸を定義する。図３では、紙面内の左から右方向を正のＸ方向とし、紙面から上向きを正のＹ方向とする。また、紙面内の下から上方向を正のＺ方向とする。

スクライブ装置２００は、保持具１００に保持された基板Ｓにスクライブラインを形成する装置である。基板Ｓは、ガラス基板又はセラミックス基板などの脆性基板、又は、樹脂基板などである。スクライブ装置２００により基板にスクライブラインを形成することで、スクライブラインに沿って基板を分離できる。
スクライブ装置２００は、位置決め装置１と、スクライブ機構３と、を備える。位置決め装置１は、保持具１００（に保持された基板Ｓ）の位置決めをする装置である。位置決め装置１では、保持具１００を固定する固定部材１１に設けられた第１軸受部材１１ａ及び第２軸受部材１１ｂのそれぞれが、第１棒状部材１２及び第２棒状部材１３の表面上を摺動することで、保持具１００を水平面内（Ｘ−Ｙ平面内）で位置決めできる。また、第１棒状部材１２及び第２棒状部材１３が水平面内で「傾動」することで、保持具１００の水平面内での角度を変更できる。

スクライブ機構３は、スクライブホイールＳＷを転動させて基板を切断する装置である。スクライブホイールＳＷは、外周部分がＶ字形に形成された円板状の部材である。スクライブホイールＳＷの上記外周部分が、基板Ｓにスクライブラインを形成する刃となる。
図３に示すように、本実施形態のスクライブ装置２００では、基板Ｓの上面側と下面側にスクライブ機構３が設けられている。これにより、基板Ｓの上面と下面に同時にスクライブラインを形成できる。

（３）位置決め装置
以下、図３及び図４を用いて、スクライブ装置２００に備わる第１実施形態に係る位置決め装置１の具体的構成を説明する。図４は、位置決め装置の上面図である。
第１実施形態に係る位置決め装置１は、「井桁」状に配置した棒状部材により保持具１００を固定した固定部材１１を支持しつつ、当該固定部材１１を棒状部材に摺動させることで、保持具１００をＸ−Ｙ平面内で移動し、Ｚ方向の軸周りに回転できる。
位置決め装置１は、固定部材１１と、第１軸受部材１１ａと、第２軸受部材１１ｂと、一対の第１棒状部材１２と、一対の第２棒状部材１３と、一対の第１駆動機構１４と、一対の第２駆動機構１５と、を有する。

固定部材１１は、その上面に保持具１００を固定する。具体的には、固定部材１１の上面に、保持具１００の保持部材１０１が固定される。また、固定部材１１には、その上部に保持具１００の四角形の一辺に平行な方向に延びる開口が設けられる。第１軸受部材１１ａは、この開口に嵌合された状態で固定部材１１の上部に固定されている。第１軸受部材１１ａは、例えば、エアベアリングなどの棒状部材を滑らかに摺動できる軸受である。
一方、固定部材１１の下部には、第１軸受部材１１ａが嵌合された開口が延びる方向とは垂直な方向に延びる他の開口が設けられる。第２軸受部材１１ｂは、この開口に嵌合された状態で、固定部材１１の下部に固定されている。第１軸受部材１１ａは、例えば、エアベアリングなどの棒状部材を滑らかに摺動できる軸受である。

一対の第１棒状部材１２は、長い柱状の部材である。図３及び図４に示すように、本実施形態の第１棒状部材１２は、円柱状の部材であるが、角柱などの多角形の断面を有する柱状部材であってもよい。なお、第１棒状部材１２の長さは、定盤（後述）の一辺の長さよりも長く、定盤の対角線の長さよりも若干長くしておくことがより好ましい。
一対の第１棒状部材１２のそれぞれは、固定部材１１の上部に固定された第１軸受部材１１ａを貫通する。これにより、一対の第１棒状部材１２は、上記四角形の一辺（第１棒状部材１２の長さ方向に平行な辺）とは垂直な方向に、四角形の他の一辺（第１棒状部材１２の長さ方向とは垂直な辺）の長さだけ間隔を空けて配置される。

また、一対の第１棒状部材１２が第１軸受部材１１ａを貫通することで、固定部材１１に固定された第１軸受部材１１ａは、第１棒状部材１２の表面上を摺動可能となる。すなわち、固定部材１１が一対の第１棒状部材１２の表面上を摺動することで、保持具１００は第１棒状部材１２の長さ方向に移動できる。さらに、一対の第１棒状部材１２の一端には、一対の第１棒状部材１２を連結するように、第１落下防止部材１２ａが設けられている。

一対の第２棒状部材１３は、長い柱状の部材である。本実施形態の第２棒状部材１３は、円柱状の部材であるが、角柱などの多角形の断面を有する柱状部材であってもよい。なお、第２棒状部材１３の長さは、定盤（後述）の一辺の長さよりも長く、定盤の対角線の長さよりも若干長くしておくことがより好ましい。
一対の第２棒状部材１３のそれぞれは、固定部材１１の下部に固定された第２軸受部材１１ｂを貫通する。これにより、一対の第２棒状部材１３は、上記四角形の一辺（第２棒状部材１３の長さ方向に平行な辺）とは垂直な方向に、四角形の他の一辺（第２棒状部材１３の長さ方向とは垂直な辺）の長さだけ間隔を空けて配置される。

また、一対の第２棒状部材１３が第２軸受部材１１ｂを貫通することで、固定部材１１に固定された第２軸受部材１１ｂは、第２棒状部材１３の表面上を摺動可能となる。すなわち、固定部材１１が一対の第２棒状部材１３の表面上を摺動することで、保持具１００は第２棒状部材１３の長さ方向に移動できる。さらに、一対の第２棒状部材１３の一端には、一対の第２棒状部材１３を連結するように、第２落下防止部材１３ａが設けられている。

上記のように、第１軸受部材１１ａは固定部材１１の上部において固定され、第２軸受部材１１ｂは固定部材１１の下部において固定されている。また、第２軸受部材１１ｂは、第１軸受部材１１ａが延びる方向とは垂直方向に延びている。
軸受部材の上記配置により、第１軸受部材１１ａを貫通する一対の第１棒状部材１２と、第２軸受部材１１ｂを貫通する一対の第２棒状部材１３は、固定部材１１の配置位置、すなわち、保持具１００の四隅において、互いに垂直に交差する。つまり、一対の第１棒状部材１２と一対の第２棒状部材１３は「井桁」状に配置される。一対の第１棒状部材１２及び一対の第２棒状部材１３は、この「井桁」構造により、保持具１００を安定した状態で支持できる。

また、固定部材１１が互いに垂直に交差する第１棒状部材１２及び第２棒状部材１３を摺動可能であるので、固定部材１１に固定された保持具１００は、これら２つの棒状部材が形成する平面（すなわち、Ｘ−Ｙ平面）において任意の位置に移動できる。

一対の第１駆動機構１４は、それぞれ、位置決め装置１のＸ方向の端部に設けられ、一対の第１棒状部材１２の対応する端部を接続している。より具体的には、一対の第１棒状部材１２の一端部に１つの第１駆動機構１４が接続され、一対の第１棒状部材１２の他端部に１つの第１駆動機構１４が接続されている。各第１駆動機構１４は、第１駆動モータ１４ａの駆動によりＹ方向に移動することで、自身が接続した一対の第１棒状部材１２の端部を、Ｙ方向（第１方向の一例）に移動させる。
上記の構成により、一対の第１駆動機構１４は、一対の第１棒状部材１２の２つの端部を独立してＹ方向に移動できる。また、一対の第１駆動機構１４は、一対の第１棒状部材１２の端部をＹ方向に移動させることにより、固定部材１１を一対の第２棒状部材１３の表面上において摺動できる。すなわち、一対の第１駆動機構１４は、保持具１００を第２棒状部材１３の長さ方向に移動できる。

また、一対の第１駆動機構１４は、それぞれ、回動機構１４ｂを有する。回動機構１４ｂは、一対の第１棒状部材１２の端部をＺ軸回りに回動させる。

一対の第２駆動機構１５は、それぞれ、位置決め装置１のＹ方向の端部に設けられ、一対の第２棒状部材１３の対応する端部を接続している。より具体的には、一対の第２棒状部材１３の一端部に１つの第２駆動機構１５が接続され、一対の第２棒状部材１３の他端部に１つの第２駆動機構１５が接続されている。各第２駆動機構１５は、第２駆動モータ１５ａの駆動によりＸ方向に移動することで、自身が接続した一対の第２棒状部材１３の端部を、Ｘ方向（第２方向の一例）に移動させる。
上記の構成により、一対の第２駆動機構１５は、一対の第２棒状部材１３の２つの端部を独立してＸ方向に移動できる。また、一対の第２駆動機構１５は、一対の第２棒状部材１３の端部をＸ方向に移動させることにより、固定部材１１を一対の第１棒状部材１２の表面上において摺動できる。すなわち、一対の第２駆動機構１５は、保持具１００を第１棒状部材１２の長さ方向に移動できる。

また、一対の第２駆動機構１５は、それぞれ、回動機構１５ｂを有する。回動機構１５ｂは、一対の第２棒状部材１３の端部をＺ軸回りに回動させる。

位置決め装置１は、定盤１６を有する。定盤１６は、１つの水平面（Ｘ−Ｙ平面）が定義された重量のある部材である。一対の第１駆動機構１４及び一対の第２駆動機構１５は、定盤１６が定義する共通の水平面上に配置される。具体的には、一対の第１駆動機構１４は、それぞれ、共通の水平面上のＸ方向の端部に配置される。一方、一対の第２駆動機構１５は、それぞれ、共通の水平面上のＹ方向の端部に配置される。
定盤１６に駆動機構を配置することにより、第１棒状部材１２及び第２棒状部材１３を、共通の水平面内で移動できる。その結果、保持具１００のＸ方向及びＹ方向における位置決め精度を高くできる。
定盤１６は、例えば、御影石（グラナイト）製の石定盤である。その他、金属製の定盤を用いることもできる。

位置決め装置１は、支持部材１７を有する。支持部材１７は、固定部材１１の下端部に設けられ、定盤１６の共通の水平面に当接して固定部材１１を支持する。支持部材１７は、定盤１６の水平面に当接した状態で、固定部材１１の移動に従って、定盤１６の水平面上を移動する。これにより、支持部材１７は、固定部材１１（保持具１００）を、定盤１６の水平面内で安定して移動できる。支持部材１７は、例えば、エアパッドなどの緩衝部材である。

上記の構成を有する位置決め装置１に保持具１００を固定する形態とすることで、非常に脆い基板Ｓであっても搬送中に損傷することなく、当該基板Ｓを位置決め装置１まで搬送できる。また、位置決め装置１において予備的な位置決めが不要となるので、位置決め装置１は、以下に示すようにして保持具１００全体の位置決めのみを実行すればよくなる。

（４）位置決め装置による基板の位置決め動作
次に、図５〜図６を用いて、上記の構成を有する位置決め装置１を用いた基板Ｓの位置決め動作を簡単に説明する。図５は、位置決め装置における基板の角度補正動作を示す上面図である。図６は、位置決め装置における基板の位置の調整動作を示す上面図である。
まず、基板Ｓ（保持具１００）を現在位置でＺ軸回りに回転させる場合の動作について説明する。基板Ｓを現在位置で回転させる場合、図５に示すように、一対の第１駆動機構１４のそれぞれを、Ｘ方向に互いに逆方向に移動させる。それと同時に、一対の第２駆動機構１５を、それぞれ、Ｙ方向に互いに逆方向に移動させる。

例えば、図５に示すように、正のＸ方向に存在する第１駆動機構１４を負のＹ方向に、負のＹ方向に存在する第１駆動機構１４を正のＹ方向に、互いに逆方向に移動させ、正のＹ方向に存在する第２駆動機構１５を正のＸ方向に、負のＹ方向に存在する第２駆動機構１５を負のＸ方向に、互いに逆方向に移動させる。
これにより、一対の第１棒状部材１２がＸ軸に対して傾動（負のＹ方向に傾動）し、一対の第２棒状部材１３がＹ軸に対して傾動（正のＸ方向に傾動）する結果、基板Ｓ（保持具１００）が、現在位置において、Ｚ軸回りに時計回り（図５の場合）に回転する。

図５に示すように、保持具１００がＺ軸回りに回転するときに、第１駆動機構１４及び第２駆動機構１５の回動機構１４ｂ、１５ｂが、棒状部材をＺ軸回りに回動している。このように、本実施形態に位置決め装置１では、保持具１００の回転軸と、棒状部材の回転軸とが離間している。このような構成により、本実施形態の位置決め装置１は、保持具１００（基板Ｓ）を高精度に回転できる。つまり、位置決め装置１は、基板Ｓの高精度な角度補正を実行できる。

次に、基板Ｓ（保持具１００）をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させる場合の動作について説明する。基板ＳをＸ方向の成分を少なくとも含む方向に移動させる場合、一対の第２駆動機構１５を、Ｘ方向における同一方向に移動させる。これにより、保持具１００が、少なくともＸ方向の成分を含む方向に延びる一対の第１棒状部材１２に沿って移動する。
その一方、基板ＳをＹ方向の成分を少なくとも含む方向に移動させる場合、一対の第１駆動機構１４を、Ｙ方向における同一方向に移動させる。これにより、保持具１００が、少なくともＹ方向の成分を含む方向に延びる一対の第２棒状部材１３に沿って移動する。

例えば、図６に示すように、図５のように保持具１００を回転後に、さらに、一対の第１駆動機構１４を正のＹ方向に移動させると同時に、一対の第２駆動機構１５を負のＸ方向に移動させる。これにより、一対の第１棒状部材１２及び一対の第２棒状部材１３が現在の傾動角度を維持しつつ移動し、基板Ｓ（保持具１００）をＸ−Ｙ平面内の二方向に同時に移動できる。

（５）実施形態の共通事項
上記第１実施形態は、下記の構成及び機能を有している。
保持具（例えば、保持具１００）は、加工対象の基板（例えば、基板Ｓ）を保持するための保持具である。保持具は、保持部材（例えば、保持部材１０１）と、位置決め部（例えば、凹部１０２）と、クランプ部材（例えば、クランプ部材１０３）と、を備える。保持部材は基板を保持する。位置決め部は、保持部材における基板の位置決めをする。クランプ部材は、位置決め部に位置決めされた基板を保持部材にクランプする。
上記の保持具に基板を保持することにより、非常に脆い基板であっても搬送中に損傷することを防止できる。また、位置決め部に位置決めした状態で基板をクランプ部材によりクランプすることで、基板を加工する前の予備的な位置決めが不要となる。

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
第１実施形態で説明した保持具１００は、種々の基板を保持する目的で使用できる。

本発明は、基板を保持する保持具に広く適用できる。

１００ 保持具
１０１ 保持部材
１０２ 凹部
１０３ クランプ部材
Ｏ１ 開口
Ｓ 基板
２００ スクライブ装置
１ 位置決め装置
１１ 固定部材
１１ａ 第１軸受部材
１１ｂ 第２軸受部材
１２ 第１棒状部材
１２ａ 第１落下防止部材
１３ 第２棒状部材
１３ａ 第２落下防止部材
１４ 第１駆動機構
１４ａ 第１駆動モータ
１４ｂ 回動機構
１５ 第２駆動機構
１５ａ 第２駆動モータ
１５ｂ 回動機構
１６ 定盤
１７ 支持部材
３ スクライブ機構
ＳＷ スクライブホイール

Claims (4)

1. 加工対象の基板を保持するための保持具であって、
   前記基板を保持する保持部材と、
   前記保持部材における前記基板の位置決めをする位置決め部と、
   前記位置決め部に位置決めした前記基板を前記保持部材にクランプするクランプ部材と、
   を備える保持具。
2. 前記保持部材には開口が形成される、請求項１に記載の保持具。
3. 所定の平面内で移動及び回転可能な固定部材と、
   前記固定部材に固定され基板を保持する保持部材と、前記保持部材における前記基板の位置決めをする位置決め部と、前記位置決め部に位置決めした前記基板を前記保持部材にクランプするクランプ部材とを有する保持具と、
   を備える位置決め装置。
4. 所定の平面内で移動及び回転可能な固定部材と、前記固定部材に固定され基板を保持する保持部材と、前記保持部材における前記基板の位置決めをする位置決め部と、前記位置決め部に位置決めした前記基板を前記保持部材にクランプするクランプ部材とを有する保持具と、を有する位置決め装置と、
   前記保持具に保持された基板の上面側及び／又は下面側に設けられたスクライブ機構と、
   を備えるスクライブ装置。
   

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