JP2021008371A - 脆性材料基板のスクライブ方法及び分断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料基板の表面に対して傾斜したスクライブラインを形成できるスクライブ方法およびスクライブ装置を提供する。【解決手段】脆性材料基板ＷにスクライブラインＳ１を形成する、脆性材料基板のスクライブ方法であって、脆性材料基板の主面を吸着保持する基板保持ステップと、吸着保持された状態の脆性材料基板の傾斜を調整することにより脆性材料基板の表面に対して傾斜した方向に延在するスクライブラインを形成するスクライブステップと、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、ガラス基板等の脆性材料基板を分断するために用いる脆性材料基板のスクライブ方法及び分断方法に関する。

ガラス基板等の脆性材料基板を分断する加工では、従来、基板に沿った表面を有するテーブル上に基板を載置した状態でカッターホイールを基板表面に押し付けてスクライブラインを形成し、その後、スクライブラインに沿って外力を印加してスクライブラインから亀裂を進展させることにより、製品の形状に分断している。
（特許文献１参照）。

近年、液晶ディスプレイパネル等のディスプレイパネル製品の形状は多様化しており、さまざまな形状のディスプレイパネルの生産が増加している。

特開2017-132684

従来のスクライブ装置では、加工対象の基板の形状に合わせて成型されたテーブルを用意する必要があった。また、基板の表面に対して任意の傾斜を有するスクライブラインを形成することが困難であった。

そこで、本発明は、さまざまな形状を有する脆性材料基板に基板の表面に対して任意の傾斜を有するスクライブラインを形成できるスクライブ方法を及び分断方法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なされた本発明にかかる脆性材料基板のスクライブ方法は、脆性材料基板の主面を吸着保持する基板保持ステップと、吸着保持された状態の脆性材料基板の傾斜を調整することにより脆性材料基板の表面に対して傾斜した方向に延在するスクライブラインを形成するスクライブステップとを有する。

また、上記課題を解決するためになされた本発明にかかる脆性材料基板の分断方法は、脆性材料基板にスクライブラインを形成し、スクライブラインが形成された脆性材料基板に応力を加えて、スクライブラインに沿って脆性材料基板を分割する脆性材料基板の分断方法であって、脆性材料基板の主面を吸着保持するステップと、吸着保持された状態の脆性材料基板の傾斜を調整することにより脆性材料基板の表面に対して傾斜した方向に延在するスクライブラインを形成するステップと、吸着保持された状態を維持したまま、脆性材料基板を移送し、スクライブラインが形成された脆性材料基板に外力を加えてスクライブラインに沿って脆性材料基板を分離するステップとを有する。

本発明のスクライブ装置及び分断システムによれば、脆性材料基板の傾斜を調整可能に保持しているので、加工位置における基板の表面に応じて基板の傾斜を調整しながらスクライブ加工できるため、基板の表面に対して任意の傾斜を有するスクライブラインを形成できる。

本発明にかかるスクライブ装置の一実施形態を示す正面模式図。 本発明にかかるブレイク装置の基板保持ヘッド周りの平面模式図。 スクライブラインが形成された基板の模式図。 本発明にかかるスクライブ装置を用いてスクライブラインを形成する動作を説明するための模式図。 本発明にかかるスクライブ装置を用いて基板の傾斜を調整する動作を説明するための模式図。 本発明にかかるスクライブ装置とブレイク装置を組み合わせた分断システムの正面模式図。

１．スクライブ装置
１）装置構成
図１に基づいて、本発明に係るスクライブ装置の構成を説明する。図１は本発明にかかるスクライブ装置の実施形態を示す正面模式図である。

スクライブ装置１は、曲面基板Ｗにスクライブラインを形成する装置である。基板Ｗは、ガラス等の脆性材料からなる曲面基板であり、例えば液晶パネルである。スクライブ装置１は基板移送機構２と、スクライブ機構３と、制御部４とを有する。

基板移送機構２は、基板Ｗを保持した状態で基板Ｗの位置、高さ、傾斜及び方向を変更することができる装置である。基板移送機構２は、ロボットアーム部２１０と、基板保持ヘッド２２０を有する。ロボットアーム部２１０は、図示しないモータを駆動して、基板保持ヘッド２２０の位置、高さ及び傾斜を変更することができる。

基板保持ヘッド２２０は、旋回部２２１と基板保持部２２２とを有する。基板保持部２２２は、基板Ｗを真空吸着して保持する。旋回部２２１は、図示しないモータを駆動して基板保持部２２２を旋回させる。

図２は、基板保持ヘッド２２０周りの平面模式図である。図２に示すように、基板保持ヘッド２２０は、保持した基板Ｗをその主面に略垂直な方向の軸回りに旋回させることができる。

スクライブ機構３は、基板Ｗの所定の位置にスクライブラインを形成する装置である。スクライブ機構３は、基板移送機構２によって保持された状態の基板Ｗにスクライブラインを形成する。

スクライブ機構３は、２つのスクライブヘッド３１０を有し、スクライブヘッド３１０は、基板の1つの面または両面にレーザ光を照射することにより、基板Ｗにスクライブラインを形成する。スクライブ機構３は、照射したレーザ光を基板Ｗの内部に集光することにより基板の内部に基板の厚さ方向に延びる加工痕を形成する。

制御部４は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。制御部４は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、基板移送機構２とスクライブ機構３の動作制御を行う。

２）スクライブ方法
図３は、スクライブ装置１を用いて製品の形状に分割される基板Ｗの模式図である。基板Ｗには、スクライブ装置１を用いて、製品の形状に沿ったスクライブラインＳ１と、製品の周りの端材を４分割する４本のスクライブラインＳ２とが形成される。製品領域Ｐは、スクライブラインＳ１で囲まれており、端材が分離されて製品となる領域である。端材領域Ｄ１〜Ｄ４は、スクライブラインＳ１とスクライブラインＳ２に沿って、製品領域Ｐから分離され端材となる領域である。

図４及び図５を用いて、スクライブ装置１の動作を説明する。まず、基板移送機構２は、基板保持部２２２を用いて、基板Ｗの製品領域Ｐを吸着保持する。このとき、吸着ヘッド２２０とスクライブ機構３との位置が干渉し難いように、曲面基板の凸になっている面を吸着保持するのが好ましい。

次いで、基板移送機構２は、ロボットアーム部２１０を駆動して、スクライブ機構３がスクライブ可能な位置に基板Ｗを移動する。このとき、基板Ｗの曲面形状に応じて、基板Ｗの方向及び傾斜を調整する。

スクライブ機構３によって基板Ｗにレーザを照射しつつ、基板移送機構２を駆動して基板Ｗを移動及び旋回させる。基板移送機構２は、図４に示すように、レーザ照射位置（加工位置）Ｆを固定したまま、スクライブラインＳ１が所望の形状に形成されるように基板Ｗを移動させる。これにより、製品領域Ｐの外形となるスクライブラインＳ１が所定の位置に形成される。なお、図４における破線は、スクライブラインが形成される前のスクライブラインＳ１の位置を示している。

このとき、基板移送機構２は、図５に示すように、レーザ照射位置（加工位置）Ｆにおける接線に対する任意の方向のスクライブラインＳ１が基板の厚さ方向に延在するように、基板Ｗの曲面に応じて基板Ｗの傾斜を調整する。これにより、基板Ｗの表面又は表面の接線に対して任意の傾斜角αを有するスクライブラインを形成する。

各スクライブラインＳ２も、スクライブラインＳ１と同様に、スクライブ機構３を用いてレーザを照射しつつ、基板移送機構２を用いて基板Ｗの傾斜を調整しながら基板Ｗの位置及び方向を変更することにより形成される。

本発明のスクライブ装置１によれば、基板Ｗの傾斜を変更可能かつその主面に略垂直な軸回りに回転可能に保持しているので、さまざまな曲面形状の基板に対して、スクライブラインを形成することができる。また、スクライブヘッドを移動させる必要が無いため、スクライブヘッドの移動に起因するレーザ照射位置（加工位置）の変動による加工精度の低下を抑制できる。また、基板Ｗの傾斜角度を調整することにより、基板の表面に対するスクライブラインの傾斜角度を任意に調整できる。

上記実施例では、基板Ｗは曲面基板であることとしたが、平面の基板であってもよい。

なお、上記実施例では、スクライブラインは、レーザ光を照射して基板の内部に基板の厚さ方向に延びる加工痕を形成することによって形成されることしたが、これに代えて、レーザアブレーションによる溝形成などの他のレーザ加工など、任意の方法で形成することができる。

また、上記実施例では、スクライブヘッド３１０を２つ設けることとしたが、スクライブヘッド３１０を１つのみ設けることとしてもよい。

２．分断システム
図６に基づいて、本発明の分断システムの構成を説明する。図５は、分断システム１１の正面模式図である。分断システム１１は、スクライブ装置１にブレイク機構５を追加したものである。分断システム１１において、制御部４は、ブレイク機構５の動作制御も行う。

ブレイク機構５は、基板Ｗの端部を把持する装置である。ブレイク機構５は把持部５１０と移動ベース部５２０とを有する。把持部５１０は図示しないアクチュエータにより開閉可能に設けられており、基板Ｗの端部を挟むように把持部５１０を閉じることにより基板Ｗの端材を把持する。移動ベース部５２０は、図示しないアクチュエータにより把持部５１０を基板移送機構２に対して接近および離隔する方向に移動させる。

分断システム１１は、基板吸着部２２０で保持した基板Ｗを、まずスクライブ機構３を用いてスクライブラインを形成し、次いでブレイク機構５を用いて端材領域を分離（ブレイク）する。

次に、ブレイク機構５を用いたブレイクの動作を説明する。まず、基板移送機構２は、基板保持部２２２を用いて、基板Ｗの製品領域Ｐを吸着保持する。

次いで、基板移送機構２は、ロボットアーム部２１０を駆動して、ブレイク機構５が端材領域Ｄ１を把持可能な位置に基板Ｗを移動し、ブレイク機構５が端材領域Ｄ１を把持する。このとき、端材領域Ｄ１の形状に応じて、基板Ｗの方向及び位置及び傾斜を調整する。

ブレイク機構５は、移動ベース部５２０を駆動して、把持部５１０を基板移送機構２から離隔する方向に移動させることにより、製品領域Ｐから端材領域Ｄ１を分離する。

次いで、ブレイク機構５は、把持部５１０を開いて端材領域Ｄ１を下方に落下させる。

次に、旋回部２２１は、基板保持部２２２を旋回させて、端材領域Ｄ２がブレイク機構５に対向するように基板Ｗの方向を変える。このとき、端材領域Ｄ２の形状に応じて、ロボットアーム部２１０及び旋回部２２１を駆動して、基板Ｗの方向、傾斜及び位置を調整する。

以後、端材領域Ｄ１の分離と同様の動作を繰り返すことにより、端材領域Ｄ２〜Ｄ４を製品領域Ｐから分離する。

この分断システムによれば、基板移送機構２で基板Ｗを保持したまま、スクライブ及びブレイクを連続して実行できる。

本発明は、脆性材料基板を分断する装置に適用することができる。

Ｗ 基板
１ スクライブ装置
１１ 分断システム
２ 基板移送機構
２１０ ロボットアーム部
２２０ 基板保持ヘッド
２２１ 旋回部
２２２ 基板保持部
３ スクライブ機構
３１０ スクライブヘッド
４ 制御部
５ ブレイク機構
５１０ 把持部
５２０ 移動ベース部

Claims (5)

1. 脆性材料基板にスクライブラインを形成する、脆性材料基板のスクライブ方法であって、
   前記脆性材料基板の主面を吸着保持する基板保持ステップと、
   前記吸着保持された状態の前記脆性材料基板の傾斜を調整することにより前記脆性材料基板の表面に対して傾斜した方向に延在するスクライブラインを形成するスクライブステップと、を有する、スクライブ方法。
2. 前記スクライブステップでは、前記脆性材料基板をその主面に略垂直な軸回りに回転させる、請求項１に記載のスクライブ方法。
3. 前記スクライブステップでは、前記脆性材料基板の内部にレーザ光を集光することにより前記脆性材料基板の厚さ方向に延在する加工痕を形成する、請求項１に記載のスクライブ方法。
4. 前記脆性材料基板は曲面基板であり、
   前記基板保持ステップでは、前記曲面基板の凸になっている面を吸着する、請求項１〜３のいずれかに記載のスクライブ方法。
5. 脆性材料基板にスクライブラインを形成し、スクライブラインが形成された前記脆性材料基板に応力を加えて、前記スクライブラインに沿って前記脆性材料基板を分割する脆性材料基板の分断方法であって、
   前記脆性材料基板の主面を吸着保持するステップと、
   前記吸着保持された状態の前記脆性材料基板の傾斜を調整することにより前記脆性材料基板の表面に対して傾斜した方向に延在するスクライブラインを形成するステップと、
   前記吸着保持された状態を維持したまま、前記脆性材料基板を移送し、前記スクライブラインが形成された脆性材料基板に外力を加えて前記スクライブラインに沿って前記脆性材料基板を分離するステップと、を有する、分断方法。
   

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