JP6798298B2 - ガラス基板の切断方法及びその切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板を切断する切断方法及び切断装置に関するものである。

半導体装置等で使用されるインターポーザは樹脂系またはシリコン（Ｓｉ）系の基板から成るのが主流であるが、所望の特性やコストを得るためにガラスから成るインターポーザが注目されている。

しかし、ガラスは脆く加工が難しいため、ガラス基板の薄型化や小型化への要求に対して様々な手法が模索されている。例えば、ガラス基板を個片に小型化する場合については、ガラス基板の個片化への加工が難しくなってきている。従来のスクライブ及びブレイク方式では、ガラス基板の短冊化は可能だが、ブレイクバーの太さよりインターポーザの方が小さくなってきており、極小な個片への切断は機械での加工ができず、作業者により手割りする必要があった。しかし、手割りではガラス基板を個片に切断することはできるが、安定した加工精度を出すのは困難である。また、例えば多数のローラーをガラス基板の上下に正対しない位置に配置し、連続的にガラス基板を曲げて個片化していく手法が提案されている。しかしながら、この手法では、ガラス個片よりも狭いピッチでローラーを配置する必要があるため個片化が困難であり、また加工装置が大型になり、非常に高精度で高価な装置が必要になる。

特開平２−２７９５３２号公報

本発明は、安定した高い加工精度でガラス基板を個片に連続的に切断することができるガラス基板の切断方法及びその切断装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るガラス基板の切断方法は、第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を持ち、前記第１主面にスクライブラインを有するガラス基板を、弾性を有する第１及び第２シートで前記第１主面と前記第２主面とからそれぞれ挟む工程と、前記第２主面上の前記第２シート上から前記ガラス基板に圧力を掛け、前記ガラス基板を前記スクライブラインから複数の個片に切断する工程と、を具備し、前記ガラス基板を切断する工程は、前記第２シート上に前記スクライブラインに平行に配置されたローラーにより前記ガラス基板に圧力を掛ける工程を含み、前記ガラス基板に圧力を掛ける工程は、前記ローラーが前記第２シート上を前記スクライブラインと直交する方向に移動する工程を含む。

本発明によれば、安定した高い加工精度でガラス基板を個片に連続的に切断することができるガラス基板の切断方法及びその切断装置を提供できる。

実施形態で用いる切断位置を示すスクライブラインを表したガラス基板の平面図である。 図１に示したガラス基板を切断した細長い短冊状のガラス片（短冊）を示す図である。 第１実施形態における短冊をシートで挟み込んだ平面図である。 図３Ａに示した平面図のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 第１実施形態における短冊を挟んだシート及びローラーを示す平面図である。 図４Ａに示した平面図のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 第２実施形態におけるガラス基板をシートで挟み込んだ平面図である。 図５Ａに示した平面図のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。 第２実施形態におけるガラス基板を挟んだシート及びローラーを示す平面図である。 図６Ａに示した平面図のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。 第２実施形態における複数の短冊を挟んだシート及びローラーを示す平面図である。 図７Ａに示した平面図のＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［１］第１実施形態
本発明の第１実施形態のガラス基板の切断方法について説明する。図１，図２，図３Ａ，図３Ｂ，図４Ａ及び図４Ｂは、第１実施形態のガラス基板の切断方法を示す図である。

まず、スクライブ装置を用いて、図１に示すように、ガラス基板１０の表面（第１主面）にスクライブライン１１を形成する。図１は、ガラス基板１０における切断位置を示すスクライブライン１１を表した平面図である。

ガラス基板１０は、第１主面とこの第１主面に対向する第２主面を持ち、第１主面の第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）にスクライブライン１１を有する。ガラス基板１０は、例えば外形サイズが２００〜５００ｍｍ程度である。ガラス基板１０の厚さは、例えば０．０５〜０．５ｍｍ程度である。

スクライブライン１１は、ガラス基板１０を切断するためのライン状の溝である。スクライブライン１１の両側のガラス基板に圧力をかけることにより、スクライブライン１１にてガラス基板１０を切断可能である。スクライブライン１１の配列ピッチは、第１方向及び第２方向共に、例えば０．５〜２ｃｍ程度である。

次に、第１方向あるいは第２方向のスクライブライン１１に沿って、ガラス基板１０をブレイク装置にて切断する。これにより、ガラス基板１０を、図２に示すような細長い短冊状のガラス片（以下、短冊と記す）１２に切断する。

続いて、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、短冊１２を第１主面と第２主面とから弾性あるいは柔軟性あるいは両方を持つシート１３Ａ，１３Ｂで挟み込む。シート１３Ａは短冊１２の第１主面に接触し、シート１３Ｂは短冊１２の第２主面に接触している。シート１３Ａ，１３Ｂは例えばゴムから成る。図３Ａは短冊１２をシート１３Ａ，１３Ｂで挟んだ平面図であり、図３Ｂは平面図のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。なお、シート１３Ａ，１３Ｂは、短冊１２を切断するための正しい位置に固定するジグを兼ねる構造を有していてもよい。

次に、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、短冊１２を挟んだシート１３Ａ，１３Ｂを台２０上に配置する。さらに、短冊１２の第２主面上のシート１３Ｂ上に、短冊１２のスクライブライン１１のライン方向に沿ってローラー１４を配置する。すなわち、ローラー１４の回転軸１４Ａをスクライブライン１１のライン方向と平行になるように配置する。図４Ａは短冊１２を挟んだシート１３Ａ，１３Ｂ及びローラー１４を示す平面図であり、図４Ｂは平面図のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

次に、図４Ｂに示すように、ローラー１４からシート１３Ｂに圧力が係るようにし、ローラー１４をスクライブライン１１と直交する方向に転がす。ローラー１４にてシート１３Ｂを介して短冊１２に圧力を掛けることにより、シート１３Ｂ，１３Ａの弾性あるいは柔軟性あるいは両方を利用して、短冊１２のスクライブライン１１の両側のガラス基板部分を曲げる。これにより、短冊１２をスクライブライン１１から切断して、短冊１２を連続的に個片化する。この結果、ガラスから成る極小なガラスの個片１２Ａが形成される。個片１２Ａは、例えば１辺が０．５〜２ｃｍ程度の矩形である。切断された個片１２Ａは、例えば半導体装置等においてインターポーザとして使用される。

なお、ローラー１４によるシート１３Ｂを介した短冊１２への圧力は、個片１２Ａの切断状況により適する圧力に調整される。また、ローラー１４の回転速度あるいは移動速度も、個片１２Ａの切断状況により適する速度に調整される。

また、短冊１２の下側（第１主面側）のシート１３Ａの厚さは、上側（第２主面側）のシート１３Ｂの厚さより厚いのが好ましい。短冊１２の下側のシート１３Ａの弾性は、上側のシート１３Ｂの弾性より大きいのが好ましい。短冊１２の下側のシート１３Ａの柔軟性は、上側のシート１３Ｂの柔軟性より大きいのが好ましい。さらに、短冊１２の下側のシート１３Ａは積層された複数のシートから構成され、複数のシートの各々の厚さは、上側のシート１３Ｂの厚さ以下である構成としてもよい。シート１３Ａ，１３Ｂが前述した少なくともいずれかの構成を備えれば、短冊１２が曲がりやすく、短冊１２に圧力を掛けやすくなり、短冊１２の個片化が容易になる。また、短冊１２の上側にシート１３Ｂを被せることにより、ローラー１４が通り過ぎた時に個片化されたガラスの個片１２Ａが下側のシート１３Ａの弾性力で弾かれないように抑えることができる。

次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、前述した切断方法にて用いるガラス基板の切断装置について説明する。

図示するように、台２０上に短冊１２を挟んだシート１３Ａ，１３Ｂが配置される。さらに、短冊１２の第２主面上のシート１３Ｂ上に、短冊１２のスクライブライン１１のライン方向に沿ってローラー１４が配置される。図４Ｂに示すように、ローラー１４からシート１３Ｂに圧力が係るようにし、ローラー１４がスクライブライン１１と直交する方向に転がるように構成されている。このような切断装置を用いて前述した切断方法が実行され、短冊１２が連続的に個片化される。この結果、ガラスから成る個片１２Ａが形成できる。

前述した第１実施形態のガラス基板の切断方法及び切断装置によれば、安定した高い加工精度で製造効率良くガラス基板を個片に連続的に切断することができる。

［２］第２実施形態
次に、第２実施形態のガラス基板の切断方法について説明する。前記第１実施形態では、ガラス基板を細長い短冊状（短冊１２）に切断した後、短冊１２をローラー１４にて切断した。この第２実施形態では、ガラス基板１０をローラー１４にて短冊１２に切断し、続いて短冊１２をローラー１４にて個片１２Ａに切断する例を説明する。

図５Ａ，図５Ｂ，図６Ａ，図６Ｂ，図７Ａ及び図７Ｂは、第２実施形態のガラス基板の切断方法を示す図である。

まず、第１実施形態と同様に、スクライブ装置を用いて、図１に示すように、ガラス基板１０の第１主面に第１方向及び第２方向にスクライブライン１１を形成する。

次に、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、スクライブライン１１を有するガラス基板１０を、第１主面と第２主面とから弾性あるいは柔軟性あるいは両方を持つシート１３Ａ，１３Ｂで挟み込む。シート１３Ａはガラス基板１０の第１主面に接触し、シート１３Ｂはガラス基板１０の第２主面に接触している。シート１３Ａ，１３Ｂは例えばゴムから成る。図５Ａはガラス基板１０をシート１３Ａ，１３Ｂで挟んだ平面図であり、図５Ｂは平面図のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。なお、シート１３Ａ，１３Ｂは、短冊１２を切断するための正しい位置に固定するジグを兼ねる構造を有していてもよい。

次に、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ガラス基板１０を挟んだシート１３Ａ，１３Ｂを台２０上に配置する。さらに、ガラス基板１０の第２主面上のシート１３Ｂ上に、スクライブライン１１のライン方向、例えば第１方向に沿ってローラー１４を配置する。すなわち、ローラー１４の回転軸１４Ａをスクライブライン１１のライン方向（第１方向）と平行になるように配置する。図６Ａはガラス基板１０を挟んだシート１３Ａ，１３Ｂ及びローラー１４を示す平面図であり、図６Ｂは平面図のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。

次に、図６Ｂに示すように、ローラー１４からシート１３Ｂに圧力が係るようにし、ローラー１４を第１方向のスクライブライン１１と直交する第２方向に転がす。ローラー１４にてシート１３Ｂを介してガラス基板１０に圧力を掛けることにより、シート１３Ｂ，１３Ａの弾性あるいは柔軟性あるいは両方を利用して、ガラス基板１０のスクライブライン１１の両側のガラス基板部分を曲げる。これにより、ガラス基板１０をスクライブライン１１から切断して、ガラス基板１０から短冊１２を連続的に形成する。

次に、図７Ａに示すように、シート１３Ｂ上のローラー１４を９０°回転し、短冊１２のスクライブライン１１のライン方向、すなわち第２方向に沿ってローラー１４を配置する。言い換えると、ローラー１４の回転軸１４Ａを短冊１２のスクライブライン１１のライン方向（第２方向）と平行になるように配置する。図７Ａは複数の短冊１２を挟んだシート１３Ａ，１３Ｂ及びローラー１４を示す平面図であり、図７Ｂは平面図のＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。

次に、図７Ｂに示すように、ローラー１４からシート１３Ｂに圧力が係るようにし、ローラー１４を第２方向のスクライブライン１１と直交する第１方向に転がす。ローラー１４にてシート１３Ｂを介して短冊１２に圧力を掛けることにより、シート１３Ｂ，１３Ａの弾性あるいは柔軟性あるいは両方を利用して、短冊１２のスクライブライン１１の両側のガラス基板部分を曲げる。これにより、短冊１２をスクライブライン１１から切断して、短冊１２を連続的に個片化する。この結果、ガラスから成る極小なガラスの個片１２Ａが形成される。

なお、ローラー１４によるシート１３Ｂを介したガラス基板１０への圧力は、短冊１２の切断状況により適する圧力に調整される。また、ローラー１４の回転速度あるいは移動速度も、短冊１２の切断状況により適する速度に調整される。同様に、ローラー１４によるシート１３Ｂを介した短冊１２への圧力は、個片１２Ａの切断状況により適する圧力に調整される。また、ローラー１４の回転速度あるいは移動速度も、個片１２Ａの切断状況により適する速度に調整される。

次に、図６Ａ，図６Ｂ，図７Ａ及び図７Ｂを参照して、前述した切断方法にて用いるガラス基板の切断装置について説明する。

図６Ａに示すように、台２０上にガラス基板１０を挟んだシート１３Ａ，１３Ｂが配置される。さらに、ガラス基板１０の第２主面上のシート１３Ｂ上に、ガラス基板１０のスクライブライン１１のライン方向（例えば第１方向）に沿ってローラー１４が配置される。図６Ｂに示すように、ローラー１４からシート１３Ｂに圧力が係るようにし、ローラー１４がスクライブライン１１と直交する方向（例えば第２方向）に転がるように構成されている。

さらに、図７Ａに示すように、短冊１２の第２主面上のシート１３Ｂ上に、短冊１２のスクライブライン１１のライン方向（例えば第２方向）に沿ってローラー１４が配置される。図７Ｂに示すように、ローラー１４からシート１３Ｂに圧力が係るようにし、ローラー１４がスクライブライン１１と直交する方向（例えば第１方向）に転がるように構成されている。

このような切断装置を用いて前述した切断方法が実行され、ガラス基板１０が短冊１２を連続的に切断される。さらに、短冊１２が連続的に個片１２Ａに切断される。この結果、ガラスから成る個片１２Ａが形成できる。

前述した第２実施形態のガラス基板の切断方法及び切断装置によれば、第１実施形態よりもさらに安定した高い加工精度で製造効率良くガラス基板を個片に連続的に切断することができる。すなわち、第２実施形態では、ローラー１４を用いてガラス基板１０を短冊１２に連続的に切断できるため、第１実施形態よりもさらに高い加工精度でかつ製造効率良く、ガラス基板１０を個片化することが可能である。その他の効果及び作用等は、前述した第１実施形態と同様である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

１０…ガラス基板、１１…スクライブライン、１２…短冊、１２Ａ…個片、１３Ａ，１３Ｂ…シート、１４…ローラー、１４Ａ…ローラーの回転軸、２０…台。

Claims (15)

1. 第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を持ち、前記第１主面にスクライブラインを有するガラス基板を、弾性を有する第１及び第２シートで前記第１主面と前記第２主面とからそれぞれ挟む工程と、
   前記第２主面上の前記第２シート上から前記ガラス基板に圧力を掛け、前記ガラス基板を前記スクライブラインから複数の個片に切断する工程と、を具備し、
   前記ガラス基板を切断する工程は、前記第２シート上に前記スクライブラインに平行に配置されたローラーにより前記ガラス基板に圧力を掛ける工程を含み、
   前記ガラス基板に圧力を掛ける工程は、前記ローラーが前記第２シート上を前記スクライブラインと直交する方向に移動する工程を含む、
   ガラス基板の切断方法。
2. 第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を持ち、前記第１主面に第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とにスクライブラインを有する第１ガラス基板を、弾性を有する第１及び第２シートで前記第１主面と前記第２主面とからそれぞれ挟む工程と、
   前記第１方向と平行に配置されたローラーにより、前記第２主面上の前記第２シート上から前記第１ガラス基板に圧力を掛け、前記第１ガラス基板を前記第１方向の前記スクライブラインから複数の第２ガラス基板に切断する工程と、
   前記第２方向と平行に配置されたローラーにより、前記第２主面上の前記第２シート上から前記第２ガラス基板に圧力を掛け、前記第２ガラス基板を前記第２方向の前記スクライブラインから複数の個片に切断する工程と、
   を具備するガラス基板の切断方法。
3. 前記第１及び第２シートは前記第１主面及び前記第２主面に接触している請求項１又は２に記載のガラス基板の切断方法。
4. 前記第１及び第２シートは柔軟性を有する請求項１乃至３のいずれかに記載のガラス基板の切断方法。
5. 前記第１及び第２シートはゴムで形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載のガラス基板の切断方法。
6. 前記第１シートの厚さは、前記第２シートの厚さより厚い請求項１乃至５のいずれかに記載のガラス基板の切断方法。
7. 前記第１シートは、前記第２シートより弾性が大きい請求項１乃至６のいずれかに記載のガラス基板の切断方法。
8. 前記第１シートは、前記第２シートより柔軟性が大きい請求項４乃至６のいずれかに記載のガラス基板の切断方法。
9. 前記第１シートは積層された複数のシートから構成され、前記複数のシートの各々の厚さは、前記第２シートの厚さ以下である請求項１乃至８のいずれかに記載のガラス基板の切断方法。
10. 前記ガラス基板は、短辺と長辺を持つ矩形を有し、前記短辺の方向に前記スクライブラインが設けられた短冊状である請求項１に記載のガラス基板の切断方法。
11. 前記個片はインターポーザである請求項１乃至１０のいずれかに記載のガラス基板の切断方法。
12. 第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を持ち、前記第１主面にスクライブラインを有するガラス基板を、前記第１主面と前記第２主面とからそれぞれ挟む、弾性を有する第１及び第２シートと、
    前記第２主面上の前記第２シート上から前記ガラス基板に圧力を掛け、前記ガラス基板を前記スクライブラインから複数の個片に切断するローラーと、を具備し、
    前記ローラーは前記第２シート上を前記スクライブラインと直交する方向に移動する、
    ガラス基板の切断装置。
13. 前記第１及び第２シートは前記ガラス基板の前記第１主面及び前記第２主面にそれぞれ接触している請求項１２に記載のガラス基板の切断装置。
14. 前記第１及び第２シートは柔軟性を有する請求項１２又は１３に記載のガラス基板の切断装置。
15. 前記第１及び第２シートはゴムで形成されている請求項１２乃至１４のいずれかに記載のガラス基板の切断装置。