JP4486943B2 - 被加工脆性板の切断装置および切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工脆性板の切断装置および切断方法に関し、特に、シリコンウェハ、薄板ガラス等の被加工脆性板を製品と周辺残材とに切り離す切断装置および切断方法に関する。

一般に、シリコンウェハや薄板ガラス等の被加工脆性板を切断する方法として、ダイヤモンド砥石や超硬チップを用いて被加工脆性板の上面に切り溝をつけ、この切り溝を基点にクラックを発生させて切断する方法が知られている（たとえば、特開平６−１６４４２号公報（特許文献１）参照）。

また、ダイヤモンド砥石や超硬チップなどの工具を用いずに非接触でシリコンウェハ等を切断する方法として、レーザーを用いた熱溶断法が知られている。このレーザーを用いた熱溶断法は、被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射し、照射したレーザーの熱によって上記切断予定領域を溶断する（すなわち、加熱により被加工脆性板を溶融または気化させることによって切断する）方法である（たとえば、特開平６−１２０３３４号公報（特許文献２）または特開平６−２６９９６８号公報（特許文献３）参照）。

また、上述のレーザーを用いた熱溶断法と同じくダイヤモンド砥石や超硬チップなどの工具を用いずに非接触で薄板ガラスを切断する方法として、レーザーを用いた熱衝撃法が知られている。このレーザーを用いた熱衝撃法は、被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射し、照射したレーザーの熱によって被加工脆性板に熱衝撃を与えて切断する（より具体的には、被加工脆性板の一方の主面にレーザーを瞬間的に照射し、これによって被加工脆性板のレーザーが照射された側の面を瞬間的に熱膨張させ、他方の主面との膨張率の差により被加工脆性板にクラックを生じさせて切断する）方法である（たとえば、特開２０００−２１９５２８号公報（特許文献４）または特開２０００−１５４６７号公報（特許文献５）参照）。

この他にも、燃焼ガスやプラズマを用いた切断方法やウォータージェットを用いた切断方法など種々の切断方法が被加工脆性板の切断に適用されている。
特開平６−１６４４２号公報 特開平６−１２０３３４号公報 特開平６−２６９９６８号公報 特開２０００−２１９５２８号公報 特開２０００−１５４６７号公報

上述の特許文献１ないし５に開示の被加工脆性板の切断装置は、いずれも実質的に均一な板厚をもち、少なくとも切断装置上においては反りがないとみなされる被加工脆性板を切断対象としているものであり、反りや板厚変動をもった被加工脆性板を切断することについては特に考慮されたものではない。しかしながら、たとえば板厚１００μｍ〜５００μｍ程度の板厚のシリコンウェハや、板厚３０μｍ〜５００μｍ程度の板厚の薄板ガラス等に代表される被加工脆性板は、一般に反りや板厚変動をもったものが多く、何らかの対策を施さない限り切断時に製品を破損するおそれが高く、歩留まり低下の原因となっていた。

具体的には、被加工脆性板を安定的に切断するためには、被加工脆性板を載置台の載置面に対して押し付けた状態とする必要があるが、反りや板厚変動をもった被加工脆性板を無理に載置台に押し付けると被加工脆性板に応力が加わり、この応力によって被加工脆性板に破損が生じたり、あるいは切断時に被加工脆性板に加わる衝撃によって被加工脆性板に破損が生じたりしていた。これは、上述したダイヤモンド砥石や超硬チップ等の工具を用いた切断方法やレーザーを用いた切断方法、燃焼ガスやプラズマを用いた切断方法、ウォータージェットを用いた切断方法などのすべての切断方法において起こり得る問題である。

そこで、本発明は、上述の問題点を解消すべくなされたものであり、切断作業時における、被加工脆性板の反りや板厚変動を要因とする製品の破損が効果的に防止される被加工脆性板の切断装置および切断方法を提供することを目的とする。

本発明に基づく被加工脆性板の切断装置は、被加工脆性板を製品領域と周辺残材領域とに切断するためのものであって、被加工脆性板を保持する保持機構および上記保持機構によって保持された被加工脆性板に当接することによって被加工脆性板を支持する支持部を含む載置台と、上記載置台上に載置された被加工脆性板を切断する切断機構とを備える。上記支持部は、被加工脆性板の製品領域に当接する第１支持部と、被加工脆性板の周辺残材領域に当接する第２支持部とを含む。上記第１支持部と上記第２支持部との間には、切り溝が形成されている。上記保持機構は、被加工脆性板の製品領域を吸着保持する第１吸着保持部と、被加工脆性板の周辺残材領域を吸着保持する第２吸着保持部とを含む。上記第１吸着保持部および上記第２吸着保持部の各々は、蛇腹状の吸着部を有し、自身が縮むように変形することによって被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドにて構成されている。

このように構成することにより、被加工脆性板を自身が縮むように変形することによって保持可能なベロウ型吸着パッドで保持しつつその切断が実施可能になるため、被加工脆性板の反りや板厚変動に起因する製品の破損が防止された切断装置とすることができる。

上記本発明に基づく被加工脆性板の切断装置にあっては、上記支持部が被加工脆性板に接触する部位にクッション部を有していることが好ましい。

このように構成することにより、被加工脆性板がクッション部に当接した状態でベロウ型吸着パッドによって保持されるため、切断作業時に被加工脆性板に加わる衝撃をクッション部にて吸収することが可能となり、製品の破損がより確実に防止されるようになる。

上記本発明に基づく被加工脆性板の切断装置にあっては、上記保持機構が上記ベロウ型吸着パッドの吸着面を水平面に対して所定の角度にまで傾斜可能とする角度可変機構を含んでいることが好ましい。

このように構成することにより、ベロウ型吸着パッドの吸着面が傾斜した状態においても被加工脆性板を安定的に保持することが可能になるため、反りをもった被加工脆性板に対して保持機構が良好な保持機能を発揮することができる。

上記本発明に基づく被加工脆性板の切断装置にあっては、上記保持機構が上記ベロウ型吸着パッドを昇降させる昇降機構を含んでいることが好ましく、その場合に、上記昇降機構が上記ベロウ型吸着パッドを上記載置台の内部に収容可能にすることが好ましい。

このように構成することにより、ベロウ型吸着パッドを載置台の内部に収容することが可能になるため、載置台の載置面の清掃時等においてベロウ型吸着パッドが破損することが防止可能になる。

上記本発明に基づく被加工脆性板の切断装置にあっては、上記ベロウ型吸着パッドが上記載置台に複数配置されていてもよく、その場合には、上記切断機構による被加工脆性板の切断の際に、上記複数のベロウ型吸着パッドのうちのいずれを被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドとし且ついずれを被加工脆性板を保持しないベロウ型吸着パッドとするかを切断作業の進行状態にあわせて選択的に切り換え可能に構成されていることが好ましい。

このように構成することにより、切断を行なう部分の近傍におけるベロウ型吸着パッドのみを用いて被加工脆性板を保持することが可能になるため、被加工脆性板の反りや板厚変動の影響を排除した上での被加工脆性板の切断が可能になる。また、切断の進行に伴って被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドを適宜変更することにより、反りや板厚変動をもった被加工脆性板の切断部分を常に載置台の載置面に対して実質的に平行に維持した状態での切断が可能になるため、製品の破損を効果的に防止することができる。したがって、歩留まりよく被加工脆性板を切断することが可能になる。

上記本発明に基づく被加工脆性板の切断装置にあっては、上記切断機構が、被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射することにより、被加工脆性板を切断するレーザー切断機構であることが好ましい。

このように、レーザーを照射することによって被加工脆性板を切断するレーザー切断装置の保持機構をベロウ型吸着パッドとすることにより、歩留まりよく製品の切り出しが行なえるようになる。

本発明に基づく被加工脆性板の切断方法は、上記ベロウ型吸着パッドが上記載置台に複数配置され、上記切断機構による被加工脆性板の切断の際に、上記複数のベロウ型吸着パッドのうちのいずれを被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドとし且ついずれを被加工脆性板を保持しないベロウ型吸着パッドとするかを切断作業の進行状態にあわせて選択的に切り換え可能である被加工脆性板の切断装置を用いて被加工脆性板を切断する方法であって、上記載置台に配置された複数のベロウ型吸着パッドのうちのいずれを被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドとし且ついずれを被加工脆性板を保持しないベロウ型吸着パッドとするかを順次選択的に切り換え、これにより被加工脆性板の保持されている領域を順次切り換えつつ上記切断機構による被加工脆性板の切断を行なうことを特徴とするものである。

このように、切断の進行に伴って被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドを順次選択的に切り換えつつ被加工脆性板を切断することにより、反りや板厚変動をもった被加工脆性板の切断部分を常に載置台の載置面に対して実質的に平行に維持した状態とすることが可能になり、製品の破損を効果的に防止することができる。したがって、歩留まりよく被加工脆性板を切断することが可能になる。

本発明によれば、切断作業時における、被加工脆性板の反りや板厚変動を要因とする製品の破損が効果的に防止された被加工脆性板の切断装置および切断方法とすることができる。

本発明が適用される被加工脆性板の切断装置および切断方法によって加工される被加工脆性板は、切断後において製品となる製品領域と、切断後において周辺残材となる周辺残材領域とを含んだシリコンウェハやガラス基板等の脆性板である。切断後における製品は各種電子機器等を構成する部品として利用され、切断後における周辺残材は廃棄されたりあるいはその他の用途に再利用されたりする。本発明が適用される被加工脆性板の切断装置および切断方法によって好適に加工される被加工脆性板の板厚としては、シリコンウェハの場合には概ね１００μｍ〜５００μｍ程度、薄板ガラスの場合には概ね３０μｍ〜５００μｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではない。

本発明が適用される被加工脆性板の切断装置および切断方法は、少なくとも１つの製品領域と少なくとも１つの周辺残材領域とを含む被加工脆性板を切断することにより、被加工脆性板の製品領域から周辺残材領域を切り離して製品を取り出すものであり、その意味において被加工脆性板がどのような構成のものであってもよい。したがって、本発明は、たとえば以下に示すような切り出しの態様のすべてに適用可能なものである。

図１（Ａ）ないし図１（Ｄ）は、被加工脆性板から製品を切り出す際の態様を示す図である。このうち、図１（Ａ）ないし図１（Ｃ）は、被加工脆性板が１つの製品領域と複数の周辺残材領域とを有している場合の切り出しの態様を示すものであり、図１（Ｄ）は、被加工脆性板が複数の製品領域と複数の周辺残材領域とを有している場合の切り出しの態様を示すものである。なお、これら図示する態様は一例に過ぎず、他の切り出しの態様の場合においても本発明の適用が当然に可能である。

図１（Ａ）に示す被加工脆性板５０においては、製品領域５１ａが略矩形状の被加工脆性板５０の中央部に設けられており、この製品領域５１ａを取り囲むように周辺残材領域５２ａ〜５２ｄが被加工脆性板５０の全周にわたって位置している。製品領域５１ａの切り出しの際には、図中に示す切断予定領域５３に沿って被加工脆性板５０が切断され、これにより被加工脆性板５０は、１つの製品５１Ａと４つの周辺残材５２Ａ〜５２Ｄとに切り分けられる。

図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては、製品領域５１ａが略矩形状の被加工脆性板５０の中央部から端部の一部（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては１辺、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては２辺）にまで達して設けられており、この製品領域５１ａが達した端部以外の端部（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては残りの３辺、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては残りの２辺）に沿うように周辺残材領域（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては周辺残材領域５２ａ〜５２ｃ、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては周辺残材領域５２ａ，５２ｂ）が位置している。製品領域５１ａの切り出しの際には、図中に示す切断予定領域５３に沿って被加工脆性板５０が切断され、これにより被加工脆性板５０は、１つの製品５１Ａと複数の周辺残材（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては３つの周辺残材５２Ａ〜５２Ｃ、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては２つの周辺残材５２Ａ，５２Ｂ）とに切り分けられる。

図１（Ｄ）に示す被加工脆性板５０においては、４つの製品領域５１ａ〜５１ｄが略矩形状の被加工脆性板５０の中央部に設けられており、これら４つの製品領域５１ａ〜５１ｄを取り囲むように周辺残材領域５２ａ〜５２ｄが被加工脆性板５０の全周にわたって位置している。製品領域５１ａ〜５１ｄの切り出しの際には、図中に示す切断予定領域５３に沿って被加工脆性板５０が切断され、これにより被加工脆性板５０は、４つの製品５１Ａ〜５１Ｄと４つの周辺残材５２Ａ〜５２Ｄとに切り分けられる。

以下に示す各実施の形態おいては、本発明に基づく被加工脆性板の切断装置および切断方法について、レーザーを照射することによって被加工脆性板が溶断されるように構成されたレーザー切断装置およびレーザー切断方法を例示して説明を行なう。

（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における被加工脆性板の切断装置の構成を示した模式図であり、図３は、図２に示す載置台の上面図である。なお、図２において示す載置台の断面は、図３に示すＩＩ−ＩＩ線に沿ったものである。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態におけるレーザー切断装置の構成について説明する。

図２に示すように、本実施の形態におけるレーザー切断装置１は、レーザー発振器１１、ミラー１２およびレーザー照射ノズル１３を含むレーザー切断機構と、支持部２１，２２および保持機構を含む載置台２０Ａとを主に備えている。

レーザー切断機構は、載置台２０Ａに載置された被加工脆性板（元基板）５０を製品と周辺残材とに切り離すためのものである。レーザー発振器１１は、たとえばＣＯ₂レーザーやＹＡＧレーザーなどに代表されるレーザーの発生源である。ミラー１２は、レーザー発振器１１にて発生したレーザーをレーザー照射ノズル１３に導くための光路変更手段である。レーザー照射ノズル１３は、内部に集光レンズ１４を有しており、所定位置にレーザーを集光する。なお、レーザー照射ノズル１３の内部にはアシストガスが導入管１５から導入され、導入されたアシストガスはレーザーの照射方向と同じ方向に向けてレーザー照射ノズル１３の先端から吹き出される。

図２および図３に示すように、載置台２０Ａは、切断に際して被加工脆性板５０が載置される台である。載置台２０Ａには図示しない移動機構が付設されており、載置台２０Ａはこの移動機構によってその全体がｘ，ｙ，ｚの３軸方向（すなわち、水平面内における任意の方向と高さ方向）に移動自在に構成されている。

支持部２１，２２は、載置台２０Ａ上に載置された被加工脆性板５０に下方から当接することによって被加工脆性板５０を支持する部位である。これら支持部２１，２２のうち、支持部２１は、被加工脆性板５０の製品領域に当接する部位であり、支持部２２は、被加工脆性板５０の周辺残材領域に当接する部位である。支持部２１，２２としては、平坦な表面を持つ定盤が利用される。定盤の材質としては、好適には鉄やアルミニウム合金等が挙げられる。

支持部２１，２２は、その上部にクッション部２３ａ，２３ｂをそれぞれ有していてもよく、本実施の形態における載置台２０Ａにおいては、支持部２１，２２の上面のすべてがクッション部２３ａ，２３ｂによって覆われている。このクッション部２３ａ，２３ｂは、被加工脆性板５０が載置台２０Ａに載置された状態において被加工脆性板５０の下面に当接する。クッション部２３ａ，２３ｂの材質としては、ゴムや樹脂等が好適に使用される。支持部２１，２２は、好適には被加工脆性板５０が載置台２０Ａ上に載置された状態において、被加工脆性板５０の切断予定領域に対応した位置に設けられる切り溝２４を形成するように構成されている。

一方、保持機構は、載置台２０Ａ上に載置された被加工脆性板５０を移動不能に保持・固定する部位であり、吸着保持部２６，２７を有している。これら吸着保持部２６，２７のうち、吸着保持部２６は、被加工脆性板５０の製品領域を吸着保持し、吸着保持部２７は、被加工脆性板５０の周辺残材領域を吸着保持する。吸着保持部２６，２７の詳細については後述することとする。吸着保持部２６，２７は、上述の支持部２１，２２に設けられた開口部２３ａ１，２３ｂ１に対応して配置されており、その吸着面が載置台２０Ａの載置面において露出するように構成されている。

また、載置台２０Ａに具備される保持機構は、図示しない昇降機構を有している。昇降機構は、吸着保持部２６，２７の吸着面が載置台２０Ａの載置面に露出した状態と、吸着保持部２６，２７が載置台２０Ａの内部に収容された状態との間で吸着保持部２６，２７を図中矢印Ａ方向に向けて昇降させる。この昇降機構は、たとえばブラシ等の清掃手段によって載置台２０Ａの載置面を清掃する際に、清掃手段が吸着保持部２６，２７に接触して破損したり、位置ずれを起こしたりすることを防止するためのものである。

上記構成のレーザー切断装置１においては、レーザー発振器１１から出射されたレーザーがミラー１２で折り返されることによってレーザー照射ノズル１３内に導入され、集光レンズ１４によって被加工脆性板５０の表面近傍（たとえば、被加工脆性板５０がシリコンウェハである場合には、シリコンウェハの表面位置を中心とした厚み方向における±１ｍｍの範囲内）に集光されて焦点を結ぶ。被加工脆性板５０に照射されるレーザーとしては、連続光であってもよいしパルス光であってもよい。切断条件は、切断する被加工脆性板５０の材質や大きさ厚み等により適宜調節することが必要であるが、たとえば板厚２００μｍ〜３００μｍのシリコンウェハをＹＡＧレーザーにて切断する場合には、レーザーの平均出力を２００Ｗ、周波数を５００Ｈｚ、パルス幅を３ｍ秒とし、１００ｍｍ／分〜２００ｍｍ／分の速度でレーザー切断を行なう。

レーザー照射ノズル１３の先端から吹き出されるアシストガスとしては、好適には０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度に加圧された空気、窒素、アルゴン等のガスが用いられる。このアシストガスは、レーザーを照射することによって生じる被加工脆性板５０の溶融成分を吹き飛ばすことにより切断速度を速めたり、被加工脆性板５０の切断面への溶融成分の再付着を防止したり、集光レンズ１４の表面に埃等の異物が付着することを防いだりする。

図４は、本実施の形態における被加工脆性板の切断装置に利用される吸着保持部のうち、被加工脆性板の製品領域が載置される部分に配設された吸着保持部の拡大図である。なお、被加工脆性板の周辺残材料領域が載置される部分に配設された吸着保持部の構成も同様であるため、図示およびその説明は省略する。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、本実施の形態における吸着保持部２６としては、好適にはバッド式吸着保持部としてのベロウ型吸着パッド２６Ａが利用される。ベロウ型吸着パッド２６Ａは蛇腹状の吸着部２６ａを有しており、内部に負圧が発生する流路２６ｃが設けられている。この流路２６ｃは、ベロウ型吸着パッド２６Ａの下端に接続された配管２６ｂの一端に連通している。配管２６ｂの他端は、負圧の発生源であるバキュームポンプに接続される。蛇腹状の吸着部２６ａの上面には、被加工脆性板５０の下面に吸着する吸着面２６ｄが設けられている。

図４（Ａ）に示すように、ベロウ型吸着パッド２６Ａによる吸着が行なわれる前の状態においては、ベロウ型パッドの吸着面２６ｄは支持部２１の表面から突出した位置に配置される。したがって、載置台２０Ａ上に搬送された被加工脆性板５０は、支持部２１に非接触の状態でベロウ型吸着パッド２６Ａ上に配置されることになる。この状態において上述のバキュームポンプを作動させてベロウ型吸着パッド２６Ａによる被加工脆性板５０の吸着が行なわれると、図４（Ｂ）に示すように、ベロウ型吸着パッド２６Ａの吸着部２６ａが縮むことにより、被加工脆性板５０は、適切な押し付け力によって支持部２１上に押し付けられることになる。このとき、支持部２１の上面にはクッション部２３ａが位置しているため、上記ベロウ型吸着パッド２６Ａによる押し付けによって被加工脆性板５０が破損することもない。

このようなベロウ型吸着パッド２６Ａを吸着保持部として採用することにより、被加工脆性板５０に反りや板厚変動があった場合や表面に多少の凹凸があった場合にも、適切な保持力（この保持力は、パッドのサイズや材質、負圧の圧力などによって規定される）によって被加工脆性板５０が吸着保持されるようになる。したがって、被加工脆性板５０が破損することなく歩留まりよく切断作業を行なうことができる。

上記において説明した図４に示す如くベロウ型吸着パッドを吸着保持部として利用する場合には、このベロウ型吸着パッドの吸着面を水平面に対して所定の角度にまで傾斜可能とする角度可変機構を設けることにより、反りを持った被加工脆性板に対するさらなる吸着性能の向上を図ることが可能である。図５は、図４に示すベロウ型吸着パッドに角度可変機構を具備させた場合の拡大図である。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、ベロウ型吸着パッド２６Ｂは、蛇腹状の吸着部２６ａと配管２６ｂとを接続する部分に角度可変機構としての自在継手２６ｅを有している。この自在継手２６ｅは、吸着部２６ａを配管２６ｂに対して自在に回動させることが可能であり、ベロウ型吸着パッド２６Ｂの吸着面２６ｄを水平面１００に対して傾角θとなるまで回動させることが可能である（図５（Ｂ）参照）。この傾角θの大きさは、被加工脆性板５０の仕様等に応じて適宜調節すればよい。

このように構成すれば、反りにより斜めとなった被加工脆性板５０に対しても、吸着部２６ａが回動することによって被加工脆性板５０に対して吸着面２６ｄが常に平行になるため、その吸着力を損なわれることなく良好に吸着状態が維持されるようになる。したがって、歩留まりよく被加工脆性板５０を切断することが可能になる。

上記においては、吸着保持部としてベロウ型吸着パッドを採用した場合を例示したが、この他にも吸着保持部としての気流式吸着保持部としてのベルヌーイチャックを利用することも可能である。図６は、吸着保持部としてベルヌーイチャックを利用した場合の図である。

ベルヌーイチャック２６Ｃは、ベルヌーイ効果を利用して被加工脆性板５０を非接触で保持するものである。具体的には、図６に示すように、ベルヌーイチャック２６Ｃは、配管２６ｂから流路２６ｃに導入された気体（多くの場合は空気や不活性ガス）を吹き出し部２６ｆより被加工脆性板５０に対して斜め方向（図中矢印Ｂ方向）に吹き付けることにより、これによってベルヌーイチャック２６Ｃと被加工脆性板５０との間に負圧を発生させ、この負圧によって被加工脆性板５０を引き寄せて保持するものである。

このベルヌーイチャック２６Ｃを利用すれば、被加工脆性板５０に反りや板厚変動があった場合や表面に多少の凹凸があった場合にも、適切な保持力によって被加工脆性板５０が吸着保持されるとともに、被加工脆性板５０がベルヌーイチャック２６Ｃに近づき過ぎた場合に気流がクッションとなるので、被加工脆性板５０がベルヌーイチャック２６Ｃに接触して破損することもない。

図７は、本実施の形態における被加工脆性板の切断装置の変形例における載置台の断面図である。図７に示す載置台２０Ｂは、上述の図２および図３に示す載置台２０Ａと異なり、支持部２１，２２が定盤部分を有しておらず、切り溝２４の周囲のみに設けられている。すなわち、支持部２１，２２は、天板を有さない枠状の部材からなり、切り溝２４の周囲のみにおいて被加工脆性板５０と接触するように構成されている。

このように構成した場合にも、吸着保持部２６，２７によって被加工脆性板５０が吸着されることにより、被加工脆性板５０の切断予定領域近傍が適切な押し付け力にて支持部２１，２２のクッション部２３ａ，２３ｂに押し付けられることになり、被加工脆性板５０が破損することなく歩留まりよく切断が行なえるようになる。

（実施の形態２）
図８ないし図１１は、本発明の実施の形態２における被加工脆性板の切断装置および切断方法を説明するための図である。なお、図８（Ａ）、図９ないし図１１は、本実施の形態における切断装置の載置台の上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿った載置台の断面図である。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態における被加工脆性板の切断装置および切断方法について説明する。なお、上述の実施の形態１における被加工脆性板の製造装置と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態における被加工脆性板の切断装置は、上述の実施の形態１におけるレーザー切断装置１とほぼ同様の構成を有しており、載置台の構成においてのみ相違している。図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、本実施の形態における被加工脆性板の載置台２０Ｃは、被加工脆性板５０の製品領域を保持する吸着保持部２６のみが上述の図５において示した角度可変機構を備えているものである。このため、吸着保持部２６は、被加工脆性板５０の反りの形状にあわせてその吸着面が水平面に対して所定の角度だけ傾斜した状態で被加工脆性板５０を保持することが可能である。

また、本実施の形態における載置台２０Ｃにおいては、図示しないレーザー切断機構による被加工脆性板５０の切断の際に、被加工脆性板５０を保持する吸着保持部２７が選択的に切り換え可能である。より具体的には、切断作業時における切断作業の進行状態にあわせて、載置台２０Ｃに複数配置された吸着保持部２７のうち、その時点において被加工脆性板５０を実際に吸着保持している吸着保持部２７を選択できるように構成されている。そして、被加工脆性板５０の反りに応じて被加工脆性板５０の吸着保持されている領域を順次切り換えつつ、レーザー切断機構による被加工脆性板５０の切断が実施される。

以下においては、その具体例について、略矩形状の被加工脆性板の周縁に位置する周辺残材領域を被加工脆性板から切り離すことによって、被加工脆性板の中央部に位置する製品領域を製品として切り出す場合を例示して詳細に説明する。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、被加工脆性板５０から製品を切り出すに際しては、まず、反りを有する被加工脆性板５０を載置台２０Ｃの載置面上に載置する。このとき、被加工脆性板５０の切断予定領域が載置台２０Ｃの切り溝２４Ａ〜２４Ｃに対応した位置に配置されるように、被加工脆性板５０を位置決めする。ここで、図８（Ａ）に示すように、第１段階目の切断作業において切断する部分である被加工脆性板５０の切断予定領域５３ａを中央に挟んで相対する位置に配置されることとなる吸着保持部２６と３つの吸着保持部２７Ａとを駆動し（図８（Ａ）において駆動されている吸着保持部２６，２７について斜線を付している）、被加工脆性板５０がこれら吸着保持部２６，２７Ａによって吸着保持されるようにする。これにより、被加工脆性板５０の切断予定領域５３ａ近傍の部位が支持部２１，２２Ａの上部に設けられたクッション部２３ａ，２３ｂに適度な押し付け力にて押し当てられることになる。

このとき、支持部２１，２２Ａに押し付けられた部分の被加工脆性板５０は、被加工脆性板５０の有する反りの影響を受けることなくほぼ水平状態で支持部２１，２２Ａに押し付けられることになる。そして、この状態を維持しつつ、図８（Ｂ）において矢印Ｄで示す方向にレーザーを照射し、被加工脆性板５０の切断予定領域５３ａに沿った切断を実施する。なお、このとき、吸着保持部２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄは非駆動とする。以上により、被加工脆性板５０から周辺残材領域５２ａが製品領域を破損することなく切り離されることになる。

次に、図９に示すように、被加工脆性板５０を吸着保持する吸着保持部を切り換える。すなわち、吸着保持部２７Ａを非駆動とし、これに代えて第２段階目の切断作業において切断する部分である被加工脆性板５０の切断予定領域５３ｂを中央に挟んで吸着保持部２６と相対することとなる吸着保持部２７Ｂを駆動する。これにより、被加工脆性板５０がこれら吸着保持部２６，２７Ｂによって吸着保持されることになり、被加工脆性板５０の切断予定領域５３ｂ近傍の部位が支持部２１，２２Ｂの上部に設けられたクッション部２３ａ，２３ｂに適度な押し付け力にて押し当てられることになる。そして、この状態を維持しつつレーザーを照射し、被加工脆性板５０の切断予定領域５３ｂに沿った切断を実施する。以上により、被加工脆性板５０から周辺残材領域５２ｂが製品領域を破損することなく切り離されることになる。

次に、図１０に示すように、吸着保持部２７Ｂを非駆動とし、これに代えて第３段階目の切断作業において切断する部分である被加工脆性板５０の切断予定領域５３ｃを中央に挟んで吸着保持部２６と相対することとなる吸着保持部２７Ｃを駆動する。そして、この状態を維持しつつレーザーを照射し、被加工脆性板５０から周辺残材領域５２ｃを切り離す。

つづいて、図１１に示すように、吸着保持部２７Ｃを非駆動とし、これに代えて第４段階目の切断作業において切断する部分である被加工脆性板５０の切断予定領域５３ｄを中央に挟んで吸着保持部２６と相対することとなる吸着保持部２７Ｄを駆動する。そして、この状態を維持しつつレーザーを照射し、被加工脆性板５０から周辺残材領域５２ｄを切り離す。

以上の工程を経ることにより、被加工脆性板５０から製品領域５１ａが製品５１Ａとして反りの影響を受けることなく歩留まりよく切り出されることになる。

なお、上述の実施の形態１および２においては、いずれもレーザーを照射することによって被加工脆性板を溶断する熱溶断法を用いた場合を例示して説明を行なったが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。すなわち、レーザーを用いた熱衝撃法、ダイヤモンド砥石や超硬チップ等の工具を用いた切断方法、燃焼ガスやプラズマを用いた切断方法、ウォータージェットを用いた切断方法など、すべての切断方法に適用が可能である。

このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

被加工脆性板から製品を切り出す際の態様を示す図である。 本発明の実施の形態１における被加工脆性板の切断装置の構成を示した模式図である。 図２に示す載置台の上面図である。 図２に示す吸着保持部の拡大図である。 図４に示す吸着保持部に角度可変機構を具備させた場合の拡大図である。 図２に示す吸着保持部としてベルヌーイチャックを利用した場合の図である。 本実施の形態における被加工脆性板の切断装置の変形例における載置台の断面図である。 本発明の実施の形態２における被加工脆性板の切断装置および切断方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における被加工脆性板の切断装置および切断方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における被加工脆性板の切断装置および切断方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における被加工脆性板の切断装置および切断方法を説明するための図である。

符号の説明

１ レーザー切断装置、１１ レーザー発振器、１２ ミラー、１３ レーザー照射ノズル、１４ 集光レンズ、１５ 導入管、２０Ａ〜２０Ｃ 載置台、２１，２２，２２Ａ〜２２Ｄ 支持部、２３ａ，２３ｂ クッション部、２３ａ１，２３ｂ１ 開口部、２４，２４Ａ〜２４Ｄ 切り溝、２６，２７，２７Ａ〜２７Ｄ 吸着保持部、２６Ａ，２６Ｂ ベロウ型吸着パッド、２６Ｃ ベルヌーイチャック、２６ａ 吸着部、２６ｂ 配管、２６ｃ 流路、２６ｄ 吸着面、２６ｅ 自在継手、２６ｆ 吹き出し部、５０ 被加工脆性板、５１Ａ 製品、５１ａ 製品領域、５２Ａ〜５２Ｄ 周辺残材、５２ａ〜５２ｄ 周辺残材領域、５３，５３ａ〜５３ｄ 切断予定領域、１００ 水平面。

Claims (7)

1. 被加工脆性板を製品領域と周辺残材領域とに切断するための切断装置であって、
   被加工脆性板を保持する保持機構および前記保持機構によって保持された被加工脆性板に当接することによって被加工脆性板を支持する支持部を含む載置台と、
   前記載置台上に載置された被加工脆性板を切断する切断機構とを備え、
   前記支持部は、被加工脆性板の製品領域に当接する第１支持部と、被加工脆性板の周辺残材領域に当接する第２支持部とを含み、
   前記第１支持部と前記第２支持部との間には、切り溝が形成され、
   前記保持機構は、被加工脆性板の製品領域を吸着保持する第１吸着保持部と、被加工脆性板の周辺残材領域を吸着保持する第２吸着保持部とを含み、
   前記第１吸着保持部および前記第２吸着保持部の各々が、蛇腹状の吸着部を有し、自身が縮むように変形することによって被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドにて構成されている、被加工脆性板の切断装置。
2. 前記支持部は、被加工脆性板に接触する部位にクッション部を有している、請求項１に記載の被加工脆性板の切断装置。
3. 前記保持機構は、前記ベロウ型吸着パッドの吸着面を水平面に対して所定の角度にまで傾斜可能とする角度可変機構を含んでいる、請求項１または２に記載の被加工脆性板の切断装置。
4. 前記保持機構は、前記ベロウ型吸着パッドを昇降させる昇降機構を含み、
   前記昇降機構は、前記ベロウ型吸着パッドを前記載置台の内部に収容可能にする、請求項１から３のいずれかに記載の被加工脆性板の切断装置。
5. 前記ベロウ型吸着パッドは、前記載置台に複数配置され、
   前記切断機構による被加工脆性板の切断の際に、前記複数のベロウ型吸着パッドのうちのいずれを被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドとし且ついずれを被加工脆性板を保持しないベロウ型吸着パッドとするかを切断作業の進行状態にあわせて選択的に切り換え可能である、請求項１から４のいずれかに記載の被加工脆性板の切断装置。
6. 前記切断機構は、被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射することにより被加工脆性板を切断するレーザー切断機構である、請求項１から５のいずれかに記載の被加工脆性板の切断装置。
7. 請求項５に記載の被加工脆性板の切断装置を用いて被加工脆性板を切断する被加工脆性板の切断方法であって、
   前記載置台に配置された複数のベロウ型吸着パッドのうちのいずれを被加工脆性板を保持するベロウ型吸着パッドとし且ついずれを被加工脆性板を保持しないベロウ型吸着パッドとするかを順次選択的に切り換え、これにより被加工脆性板の保持されている領域を順次切り換えつつ前記切断機構による被加工脆性板の切断を行なうことを特徴とする、被加工脆性板の切断方法。

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