JP4948837B2 - スクライブヘッドおよびスクライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板にスクライブラインを形成するために用いられるスクライブヘッドおよびスクライブヘッドを備えたスクライブ装置に関する。

例えば、脆性材料を含むガラス基板を所望の大きさに分断する場合、まず、例えば、カッターホイールの刃先を所定の荷重で脆性材料の表面に圧接させながら、ガラス基板の表面を移動し、スクライブラインを形成する（以下、スクライブ工程）。そして、スクライブラインに沿ってガラス基板に所定の力を付加する（以下、ブレイク工程）ことにより、ガラス基板をスクライブラインに沿って分断する。

図７は、従来のスクライブ装置１０の構成の一例を示す。スクライブ装置１０は、スクライブ工程を実行する。

スクライブ装置１０は、テーブル１１と、第１ガイドレール１２Ａと、第２ガイドレール１２Ｂと、ボールネジ１３とを含む。

テーブル１１は、水平面に沿って回転可能に構成されている。テーブル１１には、真空吸引手段（図示せず）が設けられている。真空吸引手段は、テーブル１１に載置された基板Ｇ（例えば、ガラス板などの脆性基板）をテーブル１１に固定する。第１ガイドレール１２Ａおよび第２ガイドレール１２Ｂは、テーブル１１をＹ方向に移動自在に支持する。第１ガイドレール１２Ａおよび第２ガイドレール１２Ｂは、互いに平行に設けられている。ボールネジ１３は、第１ガイドレール１２Ａおよび第２ガイドレール１２Ｂに沿ってテーブル１１を移動する。

スクライブ装置１０は、第１柱１９Ａと、第２柱１９Ｂと、ガイドバー１４と、
摺動ユニット１５と、第１モーター１６とを更に含む。

第１柱１９Ａおよび第２柱１９Ｂは、スクライブ装置１０のベ−スに第１ガイドレール１２Ａおよび第２ガイドレール１２Ｂを挟んで垂直に設けられている。ガイドバー１４は、Ｘ方向に沿ってテーブル１１の上方に第１柱１９Ａと第２柱１９Ｂとの間に架設されている。摺動ユニット１５は、ガイドバー１４に摺動自在に設けられている。第１モーター１６は、摺動ユニット１５を摺動する。

スクライブ装置１０は、スクライブヘッド９と、スクライブヘッド９を昇降させる第２モータ１７と、第１ＣＣＤカメラ１８Ａと、第２ＣＣＤカメラ１８Ｂとを更に含む。第２モータ１７は、スクライブスクライブ工程においてスクライブヘッド９を所定の高さに保持する。第１ＣＣＤカメラ１８Ａと、第２ＣＣＤカメラ１８Ｂとは、ガイドバー１４の上方に配置されており、基板Ｇに記されたアライメントマークを検出する。

スクライブヘッド９は、摺動ユニット１５に設けられている。スクライブヘッド９は、カッターホイール２９を含む。
スクライブヘッド９はカッターホイール２９を基板Ｇの表面に圧接する。そして、モーター１６が摺動ユニット１５を摺動することによって、スクライブヘッド９は、ガイドバー１４に沿って移動する。その結果、カッターホイール２９は基板Ｇの表面に圧接された状態で基板Ｇの表面を移動し、基板Ｇの表面にスクライブラインが形成される。

国際公開第０３／０１１７７７号公報（特許文献１）には、スクライブヘッドが開示されている。このスクライブヘッドは、サーボモータとカッターホイール２９とを含む。このスクライブヘッドは、サーボモータの回転軸のトルクが直接または歯車を介してカッターホイール２９に伝達し、カッターホイール２９が基板Ｇの表面に圧接するように構成されたている。このサーボモータによってカッターホイール２９を基板Ｇに所定の力で圧接するため、例えば、エアシリンダーによってカッターホイール２９を基板Ｇに所定の力で圧接する場合と比較して、基板Ｇからの反力の変化に対する時間的な追従性並びに反力大きさに対する制御性および応答性が優れている。

図８は、従来のスクライブヘッド９の構成の一例を示す。スクライブヘッド９は、特許文献１に開示のスクライブヘッドである。スクライブヘッド９は、サーボモータの回転軸のトルクを直接的にカッターホイール２９に伝達するように構成されている。

スクライブヘッド９は、サーボモータ４０２と、ホルダ保持部材４０４と、ホルダ保持部材４０４に保持される刃先ホルダ２８と、刃先ホルダ２８の下端に挿通されたピンの周りを回転自在なカッターホイール２９とを含む。

スクライブヘッド９のサーボモータ４０２は、例えば摺動ユニット１５（図７参照）に保持されており、サーボモータ４０２の回転軸４０２Ａが回動することにより、ホルダ保持部材４０４および刃先ホルダ２８を介してカッターホイール２９が昇降する。このような構成により、サーボモータ４０２は、回転軸４０２Ａが時計回りに回動する方向（図８参照）にトルクを発生し、カッターホイール２９を脆性材料基板に圧接する。

図９は、従来のスクライブヘッドの他の例のスクライブヘッド４００の構成を示す。図９（ａ）は、スクライブヘッド４００の側面を示し、図９（ｂ）はスクライブヘッド４００の要部の正面を示す。スクライブヘッド４００は、特許文献１に開示のスクライブヘッドである。図９において、図８に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

スクライブヘッド４００は、第１側壁４０１Ａと、第２側壁４０１Ｂと、第１側壁４０１Ａと第２側壁４０１Ｂとの間に倒立状態で固定されたサーボモータ４０２と、Ｌ字状のホルダ保持部材４０４と、第１側壁４０１Ａおよび第２側壁４０１Ｂの下部でホルダ保持部材４０４を回転自在に支持する支軸４０３と、スクライブライン形成機構２１とを含む。スクライブライン形成機構２１は、回動軸２７と、刃先ホルダ２８と、カッターホイール２９とを含む。刃先ホルダ２８は、回動軸２７に固定されており、回動軸２７を介して回動可能にホルダ保持部材４０４に保持されている。

サーボモータ４０２の出力軸に第１傘歯車４０５Ａが固着されており、支軸４０３に第２傘歯車４０５Ｂが固着されている。第１傘歯車４０５Ａと第２傘歯車４０５Ｂとは、互いに噛み合うように設けられている。したがって、サーボモータ４０２が正回転または逆回転することによって、ホルダ保持部材４０４は支軸４０３を中心に回動し、スクライブライン形成機構２１が上昇または下降する。このような構成により、サーボモータ４０２は、支軸４０３が時計周りに回動する方向（図９参照）にトルクを発生し、カッターホイール２９を脆性材料基板に圧接する。

さらに、特開２００１−２０６７２７号公報（特許文献２）は、従来のスクライブヘッドの他の例のスクライブヘッドＡを開示する。スクライブヘッドＡは、スクライブヘッド４００と同様に、歯車（具体的にはラックアンドピニオン）を介してサーボモータの動力をカッターホイールに伝達する。
国際公開第０３／０１１７７７号公報 特開２００１−２０６７２７号公報

一般に、基板Ｇの主面は完璧な平坦面ではない。基板Ｇは、基板Ｇそのものの厚さの微細なばらつきに加えて基板Ｇ全体に渡るうねりを有する。さらに、カッターホイール２９が数μ〜数１０μｍ程度基板Ｇに食い込んだ状態で、スクライブラインが形成される。したがって、基板Ｇは一見高精度で平坦に形成されているように見えるが、基板Ｇは、数μｍのオーダーで激しい凹凸を有する。その結果、所定の刃先荷重を維持したまま基板Ｇをスクライブするためには、サーボモータ４０２は、カッターホイール２９を基板Ｇ主面の凹凸の変化に追従して上下させなければならない。

スクライブヘッド９に含まれるホルダ保持部材４０４は回転軸４０２Ａを中心に回動する。したがって、基板Ｇの主面の凹凸に起因して、基板Ｇの主面に対するホルダ保持部材４０４の角度が変化し、基板Ｇの主面に垂直な方向成分のカッターホイール２９の刃先荷重は、サーボモータ４０２のトルクとリニアに対応しない。その結果、サーボモータ４０２のトルクを所定値に維持していても、ベアリングケース２５の角度変化により、基板Ｇの主面に垂直な方向成分のカッターホイール２９の刃先荷重が変化する。

この問題を解決するために、基板Ｇの主面に対するホルダ保持部材４０４の角度を検知することによってサーボモータ４０２のトルクを補正することが考えられるが、トルクを補正するための演算の制御処理が複雑になると共にベアリングケース２５の角度を検知してから実際に補正したトルクの変化がサーボモータ４０２に作用するまでのタイムラグが生じる。したがって、基板Ｇの凹凸に対応して刃先荷重を一定に維持することは困難である。

歯車型スクライブヘッド（スクライブヘッド４００およびスクライブヘッドＡ）に含まれる歯車型動力伝達手段（例えば、第１傘歯車４０５Ａおよび第２傘歯車４０５Ｂのうちの少なくとも一方）は、スムーズな動作を確保するためのバックラッシュ（相互に接する刃面間の遊び）を有する。その結果、サーボモータ４０２がカッターホイール２９の上下動作に追従できない場合は刃先荷重が瞬間的に大きく変動する場合がある。サーボモータ４０２を絶えず電気的にチューニングしても基板Ｇの主面の凹凸に対応するように追従性を向上させるには限度があり、また最適な電気的制御特性を有するようにサーボモータ４０２をチューニングすることは時間およびコストの面で現実的ではない。

さらに、歯車型動力伝達手段は、トルクがサーボモータ４０２からカッターホイール２９へ伝達されて荷重に変換される効率（正効率）と、カッターホイール２９から伝達される荷重の変化をサーボモータ４０２に伝える伝達効率（逆効率）とが常に同一であるとはいえない。このため、刃先荷重の増大に対するサーボモータ４０２の応答性が悪くなる。具体的には、基板Ｇの主面の凹凸などに起因して刃先荷重が増加した場合、所定のトルクを保つためにサーボモータ４０２の出力軸が荷重方向と逆方向に押し戻されるように精度よくかつ応答性を確保しながら動作させることが困難である。結果、所定の刃先荷重を超える過大な荷重が基板Ｇの主面に付加されて、形成されたスクライブラインの近傍に基板Ｇに割れや欠けなどの欠陥が生じる危険性がある。

さらに、スクライブヘッド９は、カッターホイール２９の側方にサーボモータ４０２の設置スペースが必要である。したがって、複数のスクライブヘッドをスクライブ工程における移動方向に直交する方向に並べて備え、複数の平行なスクライブラインを同時に形成するマルチスクライブ装置にスクライブヘッド９を使用する場合には、カッターホイール２９の間の離間距離の短縮が困難である。その結果、同時に形成するスクライブラインの間隔の下限が著しく制限される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スクライブライン形成手段（例えば、カッターホイール）を基板に圧接するための荷重を精密に一定に保つことができ、かつスクライブ工程におけるスクライブヘッドの移動方向から見てコンパクトに構成されているスクライブヘッドおよびスクライブヘッドを備えたスクライブ装置を提供することを目的とする。

本発明のスクライブヘッドは、基板にスクライブラインを形成するように構成されたスクライブライン形成手段と、前記スクライブライン形成手段が前記基板を一定の大きさで押圧するように、前記スクライブライン形成手段を移動する移動手段とを備え、前記移動手段は、回転軸の周りを回転する回転手段であって、前記スクライブライン形成手段が移動する所定の方向に前記回転軸の軸心が沿うように設けられている回転手段と、前記スクライブライン形成手段が前記回転手段の回転に応じて前記回転軸の軸心に沿った直線上を移動するように、前記スクライブライン形成手段との間で動力を伝達する動力伝達手段であって、前記所定の方向に沿って設けられている動力伝達手段とを備え、これにより、上記目的が達成される。

本発明のスクライブヘッドによれば、スクライブライン形成手段が移動する方向に沿って、回転手段と動力伝達手段とスクライブライン形成手段とが並んで設けられる。したがって、回転手段または動力伝達手段がスクライブライン形成手段の側方に設けられることがない。その結果、スクライブライン形成手段の側方の省スペース化が可能になる。

前記動力伝達手段が前記動力伝達手段と前記スクライブライン形成手段との間の動力の伝達を継続しつつ、前記スクライブライン形成手段が前記基板に前記スクライブラインを形成してもよい。

このように、動力伝達手段とスクライブライン形成手段との間の動力の伝達が途切れることなく、スクライブライン形成手段が基板にスクライブラインを形成することができる。その結果、スクライブライン形成手段が常に基板を押圧することができる。

前記動力伝達手段は、前記動力伝達手段から前記スクライブライン形成手段へ伝達される力の伝達効率と前記スクライブライン形成手段から前記動力伝達手段へ伝達される力の伝達効率とがほぼ同じになるように構成されていてもよい。

動力伝達手段がスクライブライン形成手段から受ける力の変化を効率よく回転方向に変換し、回転手段に伝えることができ、さらに、動力伝達手段が回転手段から受ける力の変化を効率よく直線方向に変換し、スクライブライン形成手段に伝えることができる。その結果、スクライブライン形成手段は基板を効率的に一定の大きさで押圧できる。

前記動力伝達手段は、回転する方向に沿って回転軸の円周方向に対して略４５度に傾斜した面を含んでよい。動力伝達手段がスクライブライン形成手段から受ける動力の変化を最も効率よく回転方向に変換し、回転手段に伝えることができ、さらに、動力伝達手段が回転手段から受ける動力の変化を最も効率よく直線方向に変換し、スクライブライン形成手段に伝えることができる。その結果、スクライブライン形成手段は基板を最も効率的に一定の大きさで押圧できる。

前記動力伝達手段は円筒カムを含んでもよい。

前記動力伝達手段はボールネジを含んでもよい。

前記基板は、ガラス板、ガラス基板、石英板、石英基板、サファイア板、サファイア基板、半導体ウェハ、セラミック板、セラミック基板、太陽電池基板、液晶表示パネル、有機ＥＬパネル、無機ＥＬパネル、透過型プロジェクター基板、反射型プロジェクター基板のうちの１種類の基板でよい。

本発明のスクライブ装置は、少なくとも１つの前記スクライブヘッドと、前記スクライブライン形成手段が前記基板に前記スクライブラインを形成するように、前記基板に対して略平行な面上で前記スクライブヘッドを移動する第１移動手段とを備え、これにより、上記目的が達成される。

本発明のスクライブ装置には、本発明のスクライブヘッドが設けられている。したがって、スクライブライン形成手段が移動する方向に沿って、回転手段と動力伝達手段とスクライブライン形成手段とが並んで設けられ、動力伝達手段がスクライブライン形成手段の側方に設けられることがない。その結果、スクライブライン形成手段の側方の省スペース化が可能になる。

前記少なくとも１つの前記スクライブヘッドのうちの少なくとも２つのスクライブヘッドは、スクライブ方向に略垂直に設けられていてもよい。

本発明のスクライブ装置には、取付けスペースが少なくて済む本発明のスクライブヘッドが設けられている。従って、従来のスクライブヘッドを備え付けるよりも小さいスペースで、複数の本発明のスクライブヘッドを備え付けることができる。

さらに、少なくとも２つの本発明のスクライブヘッドが、スクライブ方向に略垂直に設けられているため、複数のスクライブヘッドに対応する数のスクライブラインを狭い間隔で同時に形成できる。その結果、一枚の基板から多数の単位基板を一度に分断することが可能になりに、生産効率を向上し得る。

本発明のスクライブヘッドおよびスクライブ装置によれば、スクライブライン形成手段が移動する方向に沿って、回転手段と動力伝達手段とスクライブライン形成手段とが並んで設けられる。したがって、回転手段または動力伝達手段がスクライブライン形成手段の側方に設けられることがない。その結果、スクライブライン形成手段の側方の省スペース化が可能になる。

図１は、本発明の実施の形態のスクライブ装置１００の構成の一例を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態の円筒カム型スクライブヘッド７００の構成を示す図である。 図３は、スクライブヘッド７００に含まれたスクライブライン形成機構５１０の構成を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態のスクライブヘッド７００を制御する制御処理手順を示す図である。 図５は、ボールネジ５１３の構成を示す図である。 図６は、スクライブ装置の他の例のスクライブ装置８００の構成を示す図である。 図７は、従来のスクライブ装置１０の構成の一例を示す図である。 図８は、従来のスクライブヘッド９の構成の一例を示す図である。 図９は、従来のスクライブヘッドの他の例のスクライブヘッド４００の構成を示す図である。

符号の説明

２６ 軸受
２７ 回動軸
２８ ホルダ
２９ スクライブライン形成手段
５０１ 側壁
５０２ サーボモータ
５０３ 円筒カム
５０４ ホルダ保持部材
５０５ 弾性部材
５０６ ベアリング
５０７ リニアベアリング
５１０ スクライブライン形成機構
７００ 円筒カム型スクライブヘッド

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

１．スクライブ装置
図１は、本発明の実施の形態のスクライブ装置１００の構成の一例を示す。スクライブ装置１００は、テーブル１１１と、第１ガイドレール１１２Ａと、第２ガイドレール１１２Ｂと、ボールネジ１１３とを含む。

テーブル１１１は、水平面に沿って回転可能に構成されている。テーブル１１１には、真空吸引手段が設けられている（図示せず）。真空吸引手段は、テーブル１１１に載置された基板Ｇ（例えば、ガラス板などの脆性基板）をテーブル１１１に固定する。第１ガイドレール１１２Ａおよび第２ガイドレール１１２Ｂは、テーブル１１１をＹ方向に移動自在に支持する。第１ガイドレール１１２Ａおよび第２ガイドレール１１２Ｂは、互いに平行に設けられている。ボールネジ１１３は、第１ガイドレール１１２Ａおよび第２ガイドレール１１２Ｂに沿ってテーブル１１１を移動する。

スクライブ装置１００は、第１柱１１９Ａと、第２柱１１９Ｂと、ガイドバー１１４と、摺動ユニット１１５と、第１モーター１１６とを更に含む。

スクライブ装置１００は、スクライブヘッド７００と、スクライブヘッド７００を昇降する第２モータ１１７と、第１ＣＣＤカメラ１１８Ａと、第２ＣＣＤカメラ１１８Ｂとを更に含む。スクライブヘッド７００は、摺動ユニット１１５に設けられている。第２モータ１１７は、スクライブ工程の前後にスクライブヘッド７００を昇降させ、スクライブ工程においてスクライブヘッド７００を所定の高さに固定して保持する。第１ＣＣＤカメラ１８Ａと、第２ＣＣＤカメラ１８Ｂとは、ガイドバー１４の上方に配置されており、基板Ｇに記されたアライメントマークを検出する。

第１柱１１９Ａおよび第２柱１１９Ｂは、スクライブ装置１００のベースに第１ガイドレール１１２Ａおよび第２ガイドレール１１２Ｂを挟んで垂直に設けられている。ガイドバー１１４は、Ｘ方向に沿ってテーブル１１１の上方に第１柱１１９Ａと第２柱１１９Ｂとの間に架設されている。摺動ユニット１１５は、ガイドバー１１４に摺動自在に設けられている。第１モーター１１６は、摺動ユニット１１５をガイドバー１１４に沿って摺動する。

スクライブヘッド７００はカッターホイール２９を基板Ｇの表面に圧接する。そして、モーター１１６が摺動ユニット１１５を摺動することによって、スクライブヘッド７００は、ガイドバー１１４に沿って移動する。その結果、カッターホイール２９が基板Ｇの表面に圧接された状態で、カッターホイール２９が基板Ｇの表面を移動し、基板Ｇの表面にスクライブラインが形成される。

なお、後述するスクライブヘッド７００の動作によって、スクライブ工程の前後においてもスクライブライン形成手段２９を昇降させることとして、第２モータ１１７を省略した構成としてもよい。

２．スクライブヘッド
図２は、本発明の実施の形態のスクライブヘッド７００の構成を示す。図３は、スクライブヘッド７００に含まれたスクライブライン形成機構５１０の構成を示す。以下、図２と図３とを参照して、本発明の実施の形態のスクライブヘッド７００の構成を説明する。

円筒カム型スクライブヘッド７００は、側壁５０１と、側壁５０１に倒立状態で固定されたサーボモータ５０２と、サーボモータ５０２の出力軸に連結された円筒カム５０３と、円筒カム５０３が有するカム面５３２に当接するカムフォロア５０６と、カムフォロア５０６を回転自在に軸支するホルダ保持部材５０４と、カムフォロア５０６が円筒カム５０３に接近する方向にホルダ保持部材５０４を付勢する弾性部材５０５と、側壁５０１に固定されてホルダ保持部材５０４を昇降自在に嵌挿するリニアベアリング５０７と、スクライブライン形成機構５１０とを含む。なお、スクライブライン形成機構５１０とカムフォロア５０６とは、ホルダ保持部材５０４などを介して一体的に昇降し、またカム５０３および基板Ｇから加えられた昇降方向の外力をそれぞれ基板Ｇおよびカム５０３に伝達する。

スクライブライン形成機構５１０は、ホルダ保持部材５０４に取り付けられた軸受２６と、軸受２６に回転自在に軸支された回動軸２７と、回動軸２７の周りを回動可能なホルダ２８と、ホルダ２８の下端に挿通されたピンの周りを回転自在なスクライブライン形成手段２９とを含む（図３参照）。スクライブライン形成手段２９は、例えばカッターホイールを含む。

以下、再び図２を参照して、スクライブヘッド７００に含まれる複数の構成要素を詳細に説明する。

サーボモータ５０２は、スクライブライン形成手段２９が基板Ｇを一定の荷重で押圧するように、円筒カム５０３を介してカムフォロア５０６を付勢する。なお、本発明の形態においてサーボモータ５０２の動作を説明する便宜上、サーボモータ５０２の回転軸の回転方向について、カムフォロア５０６を下降させる方向を正方向、カムフォロア５０６を上昇させる方向を逆方向とし、回転軸の正方向および逆方向の回転動作をそれぞれ正回転および逆回転と呼ぶこととする。

サーボモータ５０２は、サーボモータ５０２の回転軸の軸心がホルダ保持部材５０４の昇降する方向に沿うように設けられている。

円筒カム５０３は、サーボモータ５０２の出力軸に連結され、サーボモータ５０２とホルダ保持部材５０４との間に設けられている。円筒カム５０３は、スクライブライン形成手段２９がサーボモータ５０２の回転に応じて回転軸の軸心に沿った直線上を移動するように、スクライブライン形成手段２９との間で動力を伝達する。具体的には、円筒カム５０３のカム面５３２は、円筒カム５０３のの回転方向に沿って所定の角度（以下、リード角）で傾斜しており、円筒カム５０３の回転にともなって、カムフォロア５０６が昇降する方向におけるカムフォロア５０６と当接する箇所のカム面５３２の位置が変化する。したがって、サーボモータ５０２の回転軸が回転することにより、カムフォロア５０６と一体的にスクライブ形成手段２９が昇降する。またカム５０３の機能をその伝達する力の観点から見れば、円筒カム５０３を介してカムフォロア５０６に伝えられたサーボモータ５０２の出力のうち、カム面５３２の傾斜角度に応じてカムフォロア５０６が昇降する方向の分力によって、カムフォロア５０６はその昇降する方向に付勢される。

このように、スクライブヘッド７００によれば、スクライブライン形成手段２９が昇降する方向に沿って、サーボモータ５０２と円筒カム５０３とスクライブライン形成手段２９とが並んで設けられる。したがって、サーボモータ５０２またはサーボモータ５０２とスクライブライン形成手段２９との間の動力伝達手段がスクライブライン形成手段２９の側方に設けられることがない。その結果、スクライブライン形成手段２９の側方の省スペース化が可能になる。

また、スクライブ工程において、カム５０３とカムフォロア５０６とは、サーボモータ５０２による付勢力と当該付勢力に対する基板Ｇからの反力によって相互に押しあっている。このため、カムフォロア５０６はカム面５３２と常に当接している。円筒カム５０３がサーボモータ５０２とスクライブライン形成手段２９との間の動力の伝達を継続しつつ、スクライブライン形成手段２９が基板Ｇにスクライブラインを形成する。このように、サーボモータ５０２とスクライブライン形成手段２９との間の動力の伝達が途切れることなく、スクライブライン形成手段２９が基板Ｇにスクライブラインを形成することができる。その結果、スクライブライン形成手段２９が常に基板Ｇを押圧することができる。

また、円筒カム５０３のカム面５３２は、サーボモータ５０２からスクライブライン形成手段２９へ伝達される加圧力の伝達効率とスクライブライン形成手段２９からサーボモータ５０２へ伝達される反力の伝達効率とがほぼ同じになるように構成されている。

基板Ｇの表面の凹凸に起因して、基板Ｇからスクライブライン形成手段２９に加えられる反力が増加してカムフォロア５０６がカム面５３２を押圧する力が増加することによりカム５０３およびサーボモータ５０２が逆回転する場合と、逆に基板Ｇに対するスクライブライン形成手段２９の荷重が減少してカムフォロア５０６がカム面５３２を押圧する力が減少することによりカム５０３およびサーボモータ５０２が回転する場合との双方の場合において、サーボモータ５０２の応答性をほぼ同じにできる。したがって、サーボモータ５０２の回転軸のトルクを一定に保つことにより、スクライブライン形成手段２９は基板Ｇの表面の凹凸に沿って昇降し、スクライブライン形成手段２９から基板Ｇに加えられる荷重を一定の所定値に保つことができる。その結果、スクライブライン形成手段２９は基板Ｇを一定の荷重で押圧できる。

円筒カム５０３のリード角は、約４５度が望ましい。この場合に、円筒カム５０３がカムフォロア５０６から受けて回転方向に変換してサーボモータ５０２に伝える力の伝達効率と、円筒カム５０３がサーボモータ５０２から受けて昇降方向に変換してカムフォロア５０６に伝える力の伝達効率とをほぼ同じに出来る。

さらに、スクライブライン形成手段２９の昇降方向の荷重とサーボモータ５０２のモータ軸の回転トルクとをリニアな関係に維持できる。さらに、スクライブライン形成手段２９の昇降方向の位置とサーボモータ５０２のモータ軸の回転位置とをリニアな関係に維持できる。このためスクライブヘッド７００は、従来のスクライブヘッド９およびスクライブヘッド４００と比較して、スクライブライン形成手段２９の荷重制御および位置制御を容易にかつ応答性を損なわずに実行できる。

本発明のスクライブヘッド７００によれば、サーボモータ５０２が正回転あるいは逆回転することによって円筒カム５０３を回転させる。したがって、ベアリング５０６を介してホルダ保持部材５０４をリニアベアリング５０７に沿って昇降させることができる。その結果、スクライブライン形成機構５１０を上昇あるいは下降させることができる。

本発明のスクライブヘッド７００によれば、サーボモータ５０２の回転駆動によって円筒カム５０３を回転させ、カムフォロア５０６を介してホルダ保持部材５０４を移動する。したがって、ホルダ保持部材５０４の昇降方向の位置が滑らかに変位する。その結果、歯車を用いてカッターホイールを付勢する従来のスクライブヘッド４００（図９参照）およびスクライブヘッドＡ（特許文献２参照）と比較して、基板Ｇの表面のうねりに対するスクライブライン形成手段２９の良好な追従性を得ることができる。

さらに、本発明のスクライブヘッド７００によれば、スクライブライン形成機構５１０を直線的に昇降できることから、従来のスクライブヘッド９やスクライブヘッド４００のように回動するホルダ保持部材４０４にスクライブライン形成機構２１を設ける場合と比較して、スクライブライン形成手段２９に伝達されるトルクの変動が少なくなり、さらに、スクライブライン形成機構５１０の昇降動作の応答性が向上する。

さらに、円筒カム型スクライブヘッド７００によれば、スクライブヘッドの構造をコンパクトにできるため、小さな設置スペースに納めることができる利点がある。

以上、図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態のスクライブヘッドおよびスクライブ装置を説明した。

図１〜図３に示された例では、スクライブライン形成手段２９が「基板にスクライブラインを形成するように構成されたスクライブライン形成手段」に対応し、サーボモータ５０２と円筒カム５０３とが「スクライブライン形成手段が基板を一定の大きさで押圧するように、スクライブライン形成手段を移動する移動手段」に対応し、サーボモータ５０２が「回転軸の周りを回転する回転手段であって、スクライブライン形成手段が移動する所定の方向に回転軸の軸心が沿うように設けられている回転手段」に対応し、円筒カム５０３が「スクライブライン形成手段が回転手段の回転に応じて回転軸の軸心に沿った直線上を移動するように、スクライブライン形成手段との間で動力を伝達する動力伝達手段であって、前記所定の方向に沿って設けられている動力伝達手段」に対応する。さらに、第１モーター１１６が「スクライブライン形成手段が基板にスクライブラインを形成するように、基板に対して略平行な面上でスクライブヘッドを移動する第１移動手段」に対応する。

しかし、本発明の実施の形態のスクライブヘッドおよびスクライブ装置が図１〜図３に示されるものに限定されるわけではない。上述した各手段の機能が達成される限りは、任意の構成を有するスクライブヘッドおよびスクライブ装置が本発明の範囲に含まれ得る。

３．スクライブヘッドの動作の制御
図４は、本発明の実施の形態のスクライブヘッド７００を制御する制御処理手順を示す。以下、図４を参照して、スクライブヘッド７００によって基板Ｇをスクライブするためにスクライブヘッド７００を制御する制御処理手順を説明する。

具体的には、図４には、１本のスクライブラインを形成するためのスクライブライン形成手段２９の動作のタイミングチャートが示される。項目は、Ｘ軸動作（スクライブヘッド７００が基板上を移動する動作）、Ｚ軸位置設定（スクライブライン形成手段２９の鉛直方向の設定位置）、Ｚ軸動作（スクライブライン形成手段２９の鉛直方向に移動する動作）およびトルク制限値の変化（サーボモータ５０２のトルク制限値の変化）である。

Ｘ軸の位置データが増加する方向にスクライブするために、スクライブライン形成手段２９が基板Ｇの上を左（位置ａ）から右（位置ｅ）に移動する例を示す。図７を参照して説明する例では、Ｘ軸の位置データに基づいてサーボモータ５０２のトルクを制限する。

始めに、Ｘ軸の位置データが、歯車型スクライブヘッド７００の含まれる制御部に設定される。Ｘ軸の位置データは、Ｘ軸切込位置（位置ａ）を示すデータ、Ｘ軸押込位置（位置ｃ）を示すデータ、Ｘ軸押込終了位置（位置ｄ）を示すデータ、Ｘ軸切込終了位置（位置ｅ）を示すデータおよびＸ軸スクライブ終了位置（位置ｆ）を示すデータである。Ｘ軸切込位置（位置ａ）、Ｘ軸押込位置（位置ｃ）、Ｘ軸押込終了位置（位置ｄ）、Ｘ軸切込終了位置（位置ｅ）およびＸ軸スクライブ終了位置（位置ｆ）は、Ｘ軸動作開始位置（位置Ｓ１）とＸ軸動作終了位置（位置Ｅ１）との間にある。

Ｘ軸の位置データを制御部に設定した後で、処理は、ステップ１に進む。

ステップ１：１本のスクライブラインを形成するためのスクライブライン形成手段２９の動作においては、まず位置決めトルクの値を出力する。位置決めトルクの値が出力された後、処理は、ステップ２に進む。

ステップ２：スクライブライン形成手段２９をＺ軸待機位置（位置Ｚ１）に移動する。スクライブライン形成手段２９が移動後、処理は、ステップ３に進む。

ステップ３：スクライブライン形成手段２９がＸ軸切込位置（位置ａ）に移動した時点で、Ｚ軸切込位置（位置Ｚ２）に移動し、スクライブライン形成手段２９が保持される。Ｚ軸切込位置（位置Ｚ２）は、スクライブライン形成手段２９が０点位置（基板Ｇの表面）から鉛直方向にＥだけ降下した位置である。保持後、処理は、ステップ４に進む。

ステップ４：乗り上げトルク制限値を設定し、サーボモータ５０２は乗り上げトルク制限値を出力する。すなわちスクライブライン形成手段２９が水平方向に移動し、基板Ｇに乗り上げる時（位置ｂ）、Ｚ軸切込位置のスクライブライン形成手段２９の位置がずれるため、サーボモータ５０２はサーボアンプから出力されるＩＮ−ＰＯＳ（インポジ）信号がＯＮの間は、スクライブライン形成手段２９の位置を元のＺ軸切込位置へ戻そうとし、トルクを増加させるため、乗り上げトルクを制限する必要が生じる。このために乗り上げトルク制限値を設定する。乗り上げトルク制限値は、スクライブライン形成手段２９が基板Ｇに乗り上げるときに基板Ｇの端部に欠けを生じさせないような小さい値である。

ステップ５：スクライブライン形成手段２９が基板Ｇ上に乗り上がった時（位置ｂ）、Ｚ軸切込位置のスクライブライン形成手段２９の位置がずれる。サーボアンプから出力されるＩＮ−ＰＯＳ（インポジ）信号がＯＦＦになると、スクライブライン形成手段２９は予め設定された所定の距離を移動した後、位置ｃでＮＣやシーケンサ等のサーボアンプに指令を出すコントローラによって押込トルク制限値を設定する。サーボモータ５０２は押込トルク制限値を出力する。Ｚ軸の設定位置がＺ軸切込位置のままであると変位が少なく、スクライブに適切な押込トルクを得ることが出来ないため、Ｚ軸の設定位置は基板Ｇの上面からＺ軸切込位置よりもさらに下方のＺ軸押込位置に設定される。

ステップ６：Ｚ軸押込位置に移動しようとする駆動トルク（押込トルク制限値に制限されたトルク）をスクライブ圧として、予め設定されたスクライブ速度で歯車型スクライブヘッド７００をＸ軸方向（位置ｄ）に移動する。歯車型スクライブヘッド４００が位置ｄに達すると、処理は、ステップ７に進む。

ステップ７：基板Ｇを切り抜ける速度に減速される。この速度は、予め設定されている。切り抜けトルク制限値が設定され、サーボモータ５０２は切り抜けトルク制限値を出力し、Ｚ軸の位置をＺ軸切込位置にする。切り抜けトルク制限値はスクライブライン形成手段２９が基板Ｇから切り抜けるとき（Ｘ軸切込終了位置、位置ｅ）に基板Ｇの端部に欠けを生じさせないように、乗り上げ時と同様に低い値に設定される。

ステップ８：スクライブライン形成手段２９が基板Ｇから切り抜けると（位置ｅ）、再びスクライブライン形成手段２９の鉛直方向の位置はＺ軸切込位置に戻る。

ステップ９：歯車型スクライブヘッド７００が位置ｆに到達すると位置決めトルクが設定され、サーボモータはそのトルクの値を出力し、再びスクライブライン形成手段２９はＺ軸待機位置へ移動し、一連のスクライブ動作が終了する。

歯車型スクライブヘッド７００によって基板Ｇにスクライブラインを形成する場合は、既に説明したように、スクライブライン形成手段２９の刃先稜線が歯車型スクライブヘッド７００の移動による第２回動軸２の軸心Ｑの移動軌跡と重なる位置を保持するため、スクライブラインは、直線精度の良好なものとなる。

なお、サーボモータ５０２を回転駆動させることにより、ホルダ保持部材４０４を介してスクライブライン形成手段２９を昇降させることができる。したがって、サーボモータ５０２を介して回転トルクをスクライブ圧として直接作用させることができ、基板Ｇに適したスクライブ圧を任意に選択できる。

４．ボールネジ型スクライブヘッド
なお、本発明の実施の形態のスクライブヘッド７００は、動力伝達手段として円筒カム５０３およびカムフォロア５０６を用いたが、これに代えてボールねじを用いることがあり得る。

図５は、ボールネジ５１３の構成を示す。ボールねじ５１３は、ボールねじナット５１５と、ねじ軸５１６とを含む。以下、図２を一部援用して、円筒カム５０３およびカムフォロア５０６に代えてボールねじ５１３を備えるスクライブヘッドの構成を説明する。なお、動力伝達手段としてボールねじ５１３を用いたスクライブヘッドの構成は、円筒カム５０３およびカムフォロア５０６がボールねじ５１３に変更されていることを除けば、図２に示されたスクライブヘッド７００の構成と同じである。
ボールねじナット５１５は、ホルダ保持部材５０４に固定される。ねじ軸５１６は、サーボモータ５０２の回転軸に連結される。このため、サーボモータ５０２の回転軸を回転させると、当該回転軸と共にねじ軸５１６は回転する、そして、ボールねじナット５１５がねじ軸５１６の軸方向に沿って昇降し、ボールねじナット５１５が固定されているホルダ保持部材５０４が昇降する。
また上記のように構成された動力伝達手段を、作用する力の観点から説明すれば、サーボモータ５０２の回転軸のトルクは、ねじ軸５１６を介してボールねじナット５１５およびスクライブライン形成手段２９を降下させようとする力として伝達される。また、スクライブライン形成手段２９を基板Ｇに押圧した際の反力は、ボールねじナット５１５を介してねじ軸５１６およびサーボモータ５０２の回転軸を逆回転させようとする力として伝達される。

５．マルチヘッドを備えたスクライブ装置
図６は、スクライブ装置の他の例のスクライブ装置８００の構成を示す。なお、図６において、図１に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

スクライブ装置８００は、図１を参照して説明されたスクライブ装置１００に含まれる１つのスクライブヘッド７００に替えて、複数のスクライブヘッドを備える他は、スクライブ装置１００の構成と同じである。複数のスクライブヘッドは、Ｘ方向（図６における横方向）に並べて配置されており、基板Ｇを載置したテーブル１１１をＹ方向に移動させることにより、基板ＧにＹ方向に沿った複数のスクライブラインを形成する。

上記複数のスクライブヘッドは、図２を参照して説明されたスクライブヘッド７００および図５を参照して説明されたボールネジ型の動力伝達手段を用いたスクライブヘッドのうちの少なくとも一方を含む。

本実施の形態に係るスクライブヘッドのいずれも、サーボモータ５０２が縦に取付けられているので、特にスクライブヘッドの移動方向から見た取付けスペースが少なくて済む。従って、サーボモータを押圧手段に用いる従来のスクライブヘッドと比較して。各スクライブヘッドに含まれるスクライブライン形勢手段２９の間隔を短縮することができる。また、スクライブ装置に複数のスクライブヘッドを備え付ける場合には、従来のモータ搭載のスクライブヘッドよりも、小さいスペースで、数多くのスクライブヘッドを取付けることができる。

本発明のスクライブ装置８００は、複数のスクライブヘッドを同時に走行させる。したがって、複数のスクライブヘッドに対応する数のスクライブラインを狭い間隔で同時に形成できる。その結果、一枚の基板から多数の単位基板を分断する場合に、生産効率を向上し得る。
なお、スクライブ装置８００には、複数のスクライブヘッドをＸ方向に並べて配置され、基板Ｇを載置したテーブル１１１がＹ方向に移動することにより、スクライブ装置８００は基板ＧにＹ方向に平行なスクライブラインを形成する。これに代えて、スクライブ装置８００には、複数のスクライブヘッドをＹ方向に並べて配置し、複数のスクライブヘッドがガイドバー１１４に沿って移動することにより、スクライブ装置８００が基板ＧにＸ方向に平行なスクライブラインを形成することがあり得る。
また、本実施の形態のスクライブ装置８００は、複数のスクライブヘッドを並べて備えており、基板の１面に同時に複数のスクライブラインを形成する。これに加えて、例えば２枚の脆性材料基板を貼り合わせた貼り合わせ基板の各基板にスクライブライン形成手段２９を当接し、各基板に同時に１つ以上のスクライブラインを形成するようにスクライブ装置８００にスクライブヘッドが配置されることがあり得る。

以上、図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態を説明した。

図１〜図６に示される実施の形態で説明した各手段は、ハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアによって実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとによって実現されてもよい。ハードウェアによって実現される場合でも、ソフトウェアによって実現される場合でも、ハードウェアとソフトウェアとによって実現される場合でも、本発明のスクライブヘッドまたは本発明のスクライブ装置の機能を実行させるためのスクライブライン形成処理が実行され得る。本発明のスクライブライン形成処理は、本発明のスクライブヘッドまたは本発明のスクライブ装置の機能を実行し得る限り、任意の手順を有し得る。

例えば、本発明のスクライブヘッドまたは本発明のスクライブ装置には、本発明のスクライブヘッドまたは本発明のスクライブ装置の機能を実行させるためのスクライブライン形成処理プログラムが格納されている。

処理プログラムは、スクライブヘッドまたはスクライブ装置の出荷時に、スクライブヘッドまたはスクライブ装置に含まれる格納手段に予め格納されていてもよい。あるいは、スクライブヘッドまたはスクライブ装置の出荷後に、処理プログラムを格納手段に格納するようにしてもよい。例えば、ユーザがインターネット上の特定のウェブサイトから処理プログラムを有料または無料でダウンロードし、そのダウンロードされた処理プログラムをスクライブヘッドまたはスクライブ装置にインストールするようにしてもよい。

処理プログラムがフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている場合には、入力装置を用いて処理プログラムをスクライブヘッドまたはスクライブ装置にインストールするようにしてもよい。インストールされた処理プログラムは、格納手段に格納される。

なお、本発明のスクライブヘッドおよびスクライブ装置は、例えば、フラットディスプレイパネルの一種である液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル、無機ＥＬパネル、透過型プロジェクター基板、反射型プロジェクター基板の分断に適用可能である。

さらに、本発明のスクライブヘッドおよびスクライブ装置は、例えば、一枚の基板（例えば、ガラス板、ガラス基板、石英板、石英基板、サファイヤ板、サファイヤ基板、半導体ウエハ、セラミックス板、セラミックス基板）の分断にも適用可能である。さらに、複数の基板を貼り合わせた貼り合わせ基板の分断にも有効に適用できる。

以上、図１〜図６を参照して、本発明のスクライブヘッドおよびスクライブ装置を説明したが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明のスクライブヘッドおよびスクライブ装置によれば、スクライブライン形成手段が移動する方向に沿って、回転手段と動力伝達手段とスクライブライン形成手段とが並んで設けられる。したがって、回転手段または動力伝達手段がスクライブライン形成手段の側方に設けられることがない。その結果、スクライブライン形成手段の側方の省スペース化が可能になる。

Claims (7)

1. 基板にスクライブラインを形成するように構成されたスクライブライン形成手段と、
   前記スクライブライン形成手段が前記基板を一定の大きさで押圧するように、前記スクライブライン形成手段を移動する移動手段と
   を備え、
   前記移動手段は、
   回転軸の周りを回転する回転手段であって、前記スクライブライン形成手段が移動する所定の方向に前記回転軸の軸心が沿うように設けられている回転手段と、
   前記スクライブライン形成手段が前記回転手段の回転に応じて前記回転軸の軸心に沿った直線上を移動するように、前記スクライブライン形成手段との間で動力を伝達する動力伝達手段であって、前記所定の方向に沿って設けられている、円筒カムを含む動力伝達手段と
   を備え、
   前記回転手段の回転軸が正回転することにより、前記円筒カムが前記スクライブライン形成手段を前記基板の方向に移動させて前記基板を押圧し、前記スクライブライン形成手段が前記基板からの反力によって前記回転手段の方向に押し返されることにより前記円筒カムに回転力が生じて前記回転手段の回転軸が逆回転するよう構成されている、スクライブヘッド。
2. 前記動力伝達手段が前記動力伝達手段と前記スクライブライン形成手段との間の、前記円筒カムによる動力の伝達を継続しつつ、前記スクライブライン形成手段が前記基板に前記スクライブラインを形成する、請求項１に記載のスクライブヘッド。
3. 前記動力伝達手段は、前記動力伝達手段から前記スクライブライン形成手段へ伝達される力の伝達効率と前記スクライブライン形成手段から前記動力伝達手段へ伝達される力の伝達効率とがほぼ同じになるように前記円筒カムのカム面を構成したものである、請求項１に記載のスクライブヘッド。
4. 前記動力伝達手段は、回転する方向に沿って回転軸の円周方向に対して略４５度に傾斜した面を前記円筒カムのカム面として含む、請求項２に記載のスクライブヘッド。
5. 前記基板は、ガラス板、ガラス基板、石英板、石英基板、サファイア板、サファイア基板、半導体ウェハ、セラミック板、セラミック基板、太陽電池基板、液晶表示パネル、有機ＥＬパネル、無機ＥＬパネル、透過型プロジェクター基板、反射型プロジェクター基板のうちの１種類の基板である、請求項１に記載のスクライブヘッド。
6. 少なくとも１つの請求項１に記載のスクライブヘッドと、
   前記スクライブライン形成手段が前記基板に前記スクライブラインを形成するように、前記基板に対して略平行な面上で前記スクライブヘッドを移動する第１移動手段と
   を備えたスクライブ装置。
7. 前記少なくとも１つの請求項１に記載のスクライブヘッドのうちの少なくとも２つのスクライブヘッドは、スクライブ方向に略垂直に設けられている、請求項６に記載のスクライブ装置。

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