JP6967276B2

JP6967276B2 - ブレーク装置

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Publication number: JP6967276B2
Application number: JP2017252868A
Authority: JP
Inventors: 真和武田; 和夫林; 淳山本
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2021-11-17
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: KR20190080741A; JP2019119053A; KR102585416B1; CN110000936A; CN110000936B; TW201931450A; TWI774876B

Description

本発明は、脆性材料基板をブレークする装置に関し、特にブレークプレートの検査に関する。

ガラス基板、半導体基板などの脆性材料基板、さらには同種または異種の脆性材料基板を貼り合わせた貼り合わせ基板などの分断手法として、脆性材料基板の一方主面にカッターホイール（スクライビングホイール）などのスクライブツールにてスクライブラインを形成したうえで、当該脆性材料基板の他方主面側にスクライブラインに沿ってブレークプレート（ブレークバー）を押し当て、これによってスクライブラインから亀裂を伸展させて基板をブレークする（分断する）、という手法が広く知られている。近年、ブレークに際して脆性材料基板が載置されるテーブルが弾性体にて構成されたブレーク装置も、公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−０４７６２８号公報

ブレーク装置において脆性材料基板のブレークを良好に行うには、ブレークプレートの刃先が、テーブルと（あるいは水平載置された脆性材料基板と）平行である必要がある。一方で、ブレークプレートは、継続的な使用により刃先が磨耗する消耗品であり、適宜にタイミングで取り替えられる。それゆえ、ブレーク装置においてブレークの精度を保つには、新規なブレークプレートを取り付ける都度、刃先の平行度を確認することが求められる。また、継続的な使用を行うなかで取付部に緩みが生じるなどして、当初は好適に取り付けられていたブレークプレートの平行度が劣化する可能性もある。そのため、使用を継続する間においても、定期的に刃先の平行度を確認することが求められる。

従来の平行度の確認は、ブレーク装置とは別個の独立した検査装置を用い、検査者の手作業で行われるのが通常であった。例えば、物体の接触を圧力変化や電気的特性の変化として検知可能な接触検知センサを、ブレーク装置のステージ上のブレークバー下降位置に載置したうえでブレークバーを下降させ、接触検知センサがブレークバーの接触を検知したときのブレークバーの高さを測定する、という作業を、刃先の何カ所かで繰り返すことにより、平行度が確認されていた。

しかしながら、係る態様は、測定箇所の調整やブレーク装置の操作に熟練を要するため再現性や作業効率が悪いという問題があるほか、作業の途中において刃先が検査者の手に触れて検査者が怪我をする恐れがあるなどの問題もあった。また、ブレーク装置への検査データの蓄積という面でも手間を要するものであった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ブレークプレートの刃先の平行度を好適に検査することが可能なブレーク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、ブレーク対象物を分断するブレーク装置であって、水平方向において一の方向に進退自在に設けられたテーブルと、前記テーブル上に設けられた、水平面内において回転自在な面内回転部と、前記面内回転部上に設けられた、ブレーク対象物が載置される水平な被載置面を有するステージと、前記ステージの上方に、刃先が鉛直方向最下端部に位置する姿勢にて昇降自在に設けられ、前記ステージに載置された前記ブレーク対象物の所定位置に当接されることにより前記ブレーク対象物を前記所定位置にて分断するブレークプレートと、前記面内回転部において前記ステージの外縁部よりも外側に、検知面が鉛直上方を向く姿勢にて設けられてなり、鉛直上方からの前記刃先の前記検知面への接触または近接を検知可能な刃先位置検出センサと、前記刃先の平行度検査のための前記ブレーク装置の各部の処理動作を制御する刃先検査処理部と、を備え、前記刃先検査処理部は、前記刃先の相異なる複数の測定ポイントのそれぞれについて、前記テーブルの水平移動と前記面内回転部の面内回転とによって前記検知面が当該測定ポイントの直下に位置するように前記刃先位置検出センサを配置した状態で、前記ブレークプレートを所定の初期位置から下降させ、前記ブレークプレートが前記検知面に接触または近接したときの前記初期位置から前記ブレークプレートの変位量を測定し、前記複数の測定ポイントについての前記変位量に基づいて前記刃先の平行度を判定する、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のブレーク装置であって、前記ブレークプレートは水平面内においては固定的に設けられてなり、前記テーブルの水平移動と前記面内回転部の面内回転とを同期的に行うことにより、前記検知面が前記複数の測定ポイントのうちの第１の測定ポイントの直下から第２の測定ポイントの直下へと移動する際の相対移動方向が、前記ブレークプレートの刃渡り方向に沿っている、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のブレーク装置であって、前記刃先検査処理部は、前記複数の測定ポイントのうちからあらかじめ定められた一の測定ポイントについての前記変位量を基準変位量としたときの他の測定ポイントにおける変位量と前記基準変位量との差分値の最大値である最大差分値を求め、前記最大差分値があらかじめ定めた閾値以内である場合に、前記刃先の平行度が十分であると判定し、前記最大差分値が前記閾値を超えている場合に、前記刃先の平行度が十分ではないと判定する、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項３の発明によれば、従来に比して効率的にかつ再現性よく、さらには検査者の安全を確保しつつ、刃先の平行度を検査することができる。

特に、請求項２の発明によれば、検査時間の短縮が図れる。

ブレーク装置１００の要部を示す斜視図である。ブレーク装置１００の動作制御に係るブロック図である。刃先の平行度検査の様子を概略的に示す図である。刃先位置検出センサ８の移動の様子を示す平面図である。刃先位置検出センサ８の移動の様子を示す平面図である。

＜ブレーク装置の概要＞
図１は、本実施の形態に係るブレーク装置１００の要部を示す斜視図である。図２は、ブレーク装置１００の動作制御に係るブロック図である。

ブレーク装置１００は、あらかじめ一方主面にスクライブラインが形成されたブレーク対象物（図示省略、以下、ワークとも称する）を該スクライブラインに沿ってブレークする（分断する）装置である。ブレーク装置１００は、ステージ１と、ブレークプレート２とを主として備える。

ステージ１は、その上面が一様に平坦な被載置面１ａとされ、被戴置面１ａを支持する一様に平坦な支持部１ｂを有しており、ブレークに際しては係る被載置面にワークが載置固定される。

ブレークプレート２は、ステージ１の上方に、一の方向（以下、刃渡り方向）に延在する刃先２ａが鉛直方向下端部に位置する姿勢にて設けられた、薄板状の部材である。刃先２ａは概略、２つの刃面が所定の刃先角（例えば５°〜９０°）をなすことで、刃渡り方向に垂直な断面が三角形状をなすように設けられてなる。ブレークプレート２は、図１においては図示を省略するが、ホルダ２ｂ（図３参照）にねじ２ｃ（図３参照）によって固定されたうえで、昇降機構３によって鉛直方向に昇降自在とされてなる。ただし、ブレークプレート２は、水平面内においては固定的に設けられる。なお、図１においては、ブレークプレート２の刃渡り方向をｘ軸とし、鉛直上向きをｚ軸正方向とする右手系のｘｙｚ座標を付している（図３以降も同様）。

より詳細には、ステージ１はテーブル４上に設けられてなる。テーブル４は、水平移動機構５（例えばボールネジやリニアモータなど）によって、水平面内においてブレークプレート２の刃渡り方向に垂直な方向（図１の場合であればｙ軸方向）に進退自在とされてなる。さらに、テーブル４は水平面内で正逆両方向に回転自在な面内回転部６を備えており、ステージ１は係る面内回転部６上に設けられている。面内回転部６は、ステージ１の中央位置を通り鉛直方向に延在する仮想的な回転軸Ｃを回転中心として水平面内で回転する。係る面内回転部６の回転は、回転機構７が作動することによって実現される。

また、ブレーク装置１００は、装置全体の動作を制御する制御部１０と、装置の操作者が種々の実行指示やデータ入力などを行うための入力操作部１１と、種々の処理メニューや動作状態、処理経過および処理結果などを表示するための表示部１２と、装置の動作プログラムや種々のデータが格納される記憶部１３とを備える。

さらに、ブレーク装置１００においては、記憶部１３に格納されている所定のプログラムが制御部１０によって実行されることで、一連のブレーク処理の動作を制御するブレーク処理部１０ａが、制御部１０において仮想的構成要素として実現されるようになっている。ブレーク処理部１０ａは、ブレーク処理に係る装置各部の動作、具体的には、ブレークプレート２の昇降動作、テーブル４の水平動作、および面内回転部６の回転動作を制御する。係るブレーク処理部１０ａの制御により、ブレーク装置１００におけるブレーク処理が可能とされてなる。

以上のような構成を有するブレーク装置１００におけるワークのブレーク（分断）にあたっては、まず、ワークがスクライブラインを下方とする姿勢にてステージ１の被載置面１ａに載置固定される。係る載置固定がなされると、ブレーク処理部１０ａが水平移動機構５と回転機構７を制御することにより、テーブル４の水平移動と面内回転部６の回転移動とが適宜に組み合わせられて、ステージ１に載置されているワークの位置決めが行われる。具体的には、ブレークプレート２の水平面内における配置位置は一定であることから、分断しようとするスクライブラインがブレークプレート２の鉛直下方に位置するように、ワークが位置決めされる。

係る位置決めがなされると、ブレーク処理部１０ａの制御に従い昇降機構３が鉛直上方からブレークプレート２を下降させる。やがてその刃先２ａはスクライブラインの上方位置においてワークに当接する。係る当接の後も係る刃先２ａの下降を所定距離（所定時間）続けると、スクライブラインから亀裂が伸展し、その結果、ワークが分断されるようになっている。

なお、図１においては、ステージ１の被載置面１ａが一様に平坦であり、かつ、少なくとも該被載置面１ａ全体を含む部分が弾性体にて構成される場合を想定しているが、ステージ１の構成はこれに限られるものではない。ワークが確実に固定され、分断が好適に行われるのであれば、他の構成が採用されてもよい。例えば、所定距離離隔した一対の支持部及び被戴置面にてステージが構成され、スクライブラインがそれら支持部の間の空隙部分に位置するように、ワークが載置される態様であってもよい。

また、ステージ１が光学的に透明の部材にて設けられており、図示しないカメラにて、ステージ１の下方から被載置面１ａに載置されたワークの一方主面が観察可能とされていてもよい。

＜刃先の平行度検査＞
次に、本実施の形態に係るブレーク装置１００において行われる刃先の平行度検査について説明する。図３は、係る刃先の平行度検査の様子を概略的に示す図である。

本実施の形態において、刃先の平行度とは、ブレークを実行するときと同様に、ステージ１の支持部１ｂの表面を基準として、ブレークプレート２を刃先２ａが鉛直下方となる向きの水平姿勢とした状態における、水平面に対する刃先２ａの傾きの度合いである。本実施の形態においては、刃先２ａの相異なる位置における高さの一致度である。すなわち、刃先２ａの相異なる複数の測定ポイントで高さを測定したうえで、そのうちの１つのポイントにおける刃先２ａの高さを基準としたときの他の測定ポイントにおける高さのずれ量の最大値により、平行度を評価する。すなわち、係るずれ量が小さいほど、平行度は優れているということになる。

平行度の善し悪しはブレークの精度に直接的に関わることから、平行度検査は通常、新規なブレークプレート２を取り付ける都度行われる。また、継続的な使用を行うなかでブレークプレート２をホルダ２ｂに固定しているねじ２ｃに緩みが生じるなどして、当初は良好であった平行度が劣化する可能性もあることから、使用を継続する間においても定期的に、平行度検査は行われる。

なお、図３においてはｘ＝ｘ１〜ｘ５の５箇所の測定ポイントにて測定を行う場合を例示しているが、測定ポイントの個数はこれにかぎられるものではない。その個数は、要求される平行度の精度や刃先２ａの長さなどに応じて適宜に定められてよい。

理想的には、全てのポイントにおける刃先２ａの高さ位置が同じであることが、すなわちずれ量が０であることが好ましいが、実用的には、求められたずれ量があらかじめ定めた閾値の範囲内であれば、平行度は確保されていると判定される。

例えばねじ２ｃの緩みなどでブレークプレート２がホルダ２ｂに適切に取り付けられていない場合や、刃先２ａに欠損がある場合などは、当該ずれ量が閾値を超えた値として得られ、平行度が確保されていないと判定されることになる。

ブレーク装置１００は、このような刃先２ａの平行度検査を行うための構成要素として、刃先位置検出センサ８を備える。加えて、記憶部１３に格納されている所定のプログラムが制御部１０によって実行されることで、ブレーク装置１００における刃先の平行度検査のための各部の処理動作を制御する刃先検査処理部１０ｂが、制御部１０において仮想的構成要素として実現されるようになっている。

刃先位置検出センサ８は、精密接触測定機とも称され、検知面８ａに検知対象物が接触したときの力の変化から、当該接触があったことを検知するセンサである。あるいは、刃先位置検出センサ８は、当該接触（または近接）が生じたときの電気的特性の変化から、当該接触（または近接）があったことを検知するセンサであってもよい。なお、以降においては、説明の簡単のため、刃先位置検出センサ８として検知面８ａに検知対象物が近接したことを検知するものを用いる場合を含め、検知対象物が検知面８ａに「接触」したと表現することとする。刃先位置検出センサ８は、テーブル４の面内回転部６上であって、ステージ１の外縁部よりもさらに外側の位置に、検知面８ａが鉛直上方を向く姿勢にて設けられてなる。より詳細には、刃先位置検出センサ８は、検知面８ａの高さ位置がステージ１にワークが載置された際のワーク上面の高さ位置と概ね一致するように、配置されてなる。

また、刃先位置検出センサ８は、面内回転部６上に設けられることで、面内回転部６が水平面内で回転軸Ｃを回転中心として回転する際、これに合わせて回転軸Ｃの周りを回転するようになっている。

実際に平行度検査が刃先検査処理部１０ｂによる制御のもとで行われる場合は、まず、ブレークプレート２の高さを初期位置（あるいは検査基準位置）とした状態で、検知面８ａが刃先２ａの最初の測定ポイント（図３の場合であれば、ｘ＝ｘ１）の直下に位置するように、刃先位置検出センサ８の配置位置が調整される。刃先位置検出センサ８が、係る位置に配置されると、図３において矢印ＡＲ１にて示すようにブレークプレート２が当該検知面８ａに向けて下降させられ、やがてはその刃先２ａが検知面８ａに接触する。刃先位置検出センサ８が係る接触を検知すると、その旨の検知信号が刃先検査処理部１０ｂに与えられ、直ちにブレークプレート２の下降が停止され、ブレークプレート２は初期位置に復帰させられる。そして、この場合におけるｚ軸方向におけるブレークプレート２の初期位置からの変位量が、制御部１０（刃先検査処理部１０ｂ）を通じて記憶部１３に記憶される。

ｘ＝ｘ１についての測定が終わると、矢印ＡＲ２に示すように、刃先位置検出センサ８は次の測定ポイントｘ＝ｘ２での測定を行うべく、移動させられる。以降、刃先位置検出センサ８の移動とブレークプレート２が検知面８ａと接触するまでの変位量の測定とが、全ての測定ポイント（ｘ＝ｘ１〜ｘ５）にて繰り返される。

全ての測定ポイントについて変位量の測定が終了すると、刃先検査処理部１０ｂは、あらかじめ定めた一の測定ポイント（例えば中間の測定ポイント）における変位量を基準変位量として、他の測定ポイントにおける変位量と基準変位量との差分値を算出する。それらの差分値の最大値（最大差分値）があらかじめ定めた閾値以下であれば、ブレークプレート２は充分な平行度を有していると判定される。一方、最大差分値が閾値を超えている場合には、ブレークプレート２は平行度が十分ではないと判定される。これらの判定結果は表示部１２に表示される。後者の場合は、取り付け状態の再調整あるいは交換を促す表示についても、適宜表示されてもよい。

このように、本実施の形態に係るブレーク装置１００においては、刃先２ａの平行度検査が、刃先検査処理部１０ｂによる制御のもと、当該装置に備わる刃先位置検出センサ８を用いて自動的に行われるようになっている。これにより、従来のような、ブレーク装置とは別個の独立した検査装置を用いた、検査者の手作業による検査に比して、検査の再現性および作業効率の向上が実現される。また、検査者の安全性も確保される。

さらに、本実施の形態に係るブレーク装置１００においては、係る平行度検査の際の、測定ポイント間における刃先位置検出センサ８の移動の仕方に、特徴を有する。図４および図５は、係る刃先位置検出センサ８の移動の様子を示す平面図である。

まず、刃先２ａのｘ＝ｘ１なる測定ポイントにおける変位量の測定は、刃先位置検出センサ８は、図４（ａ）に示すように、その検知面８ａが（好ましくはその中心が）ｘ＝ｘ１の直下の位置に配置された状態で行われる。

係る測定が終わると、検知面８ａをｘ＝ｘ２なる測定ポイントの直下に移動させることになるが、ブレーク装置１００は刃先位置検出センサ８あるいはこれが付設されたテーブル４を刃先２ａの刃渡り方向でもあるｘ軸方向へと移動させる構成を有してはいない。刃先位置検出センサ８の移動は、ブレークの際のブレーク箇所の移動や位置決めの際にも使用される、テーブル４の水平移動と面内回転部６の水平面内での回転移動とを組み合わせることで実現される。

より具体的には、面内回転部６が回転軸Ｃの周りに水平面内回転することによる、刃先位置検出センサ８の検知面８ａが（より厳密にはその中心が）図４において二点鎖線にて示す回転軌跡Ｌに沿って水平面内でθ回転させられる動作と、図４（ｂ）において矢印ＡＲ３にて示す、テーブル４の水平移動動作（図４（ｂ）においては回転軸Ｃの移動として代表させている）とが組み合わせられることで、検知面８ａは、図４（ｃ）に示すように、ｘ＝ｘ２へと移動させられる。

このように、刃先位置検出センサ８の検知面８ａの移動が、テーブル４と面内回転部６の移動により実現されることで、本実施の形態に係るブレーク装置１００においては、ブレーク時にワークを位置決めする際と同様の位置決め精度で、平行度検査の際の測定ポイントの位置決めを、行うことができる。より詳細には、係る位置決めは、刃先位置検出センサ８（の検知面８ａ）の回転軸Ｃ周りの回転半径が、刃先２ａにおける最も離れた測定ポイント（図３〜図５の場合であればｘ＝ｘ１とｘ＝ｘ５）の間の距離（ｘ５−ｘ１）の１／２倍以上の場合に可能であることから、本実施の形態に係るブレーク装置１００においても、係る要件をみたすように、刃先位置検出センサ８が配置されてなる。

好ましくは、その際の面内回転部６とテーブル４の移動開始タイミング、および、面内回転部６の回転速度とテーブル４の水平移動速度とが好適に調整されることにより、すなわち、面内回転部６とテーブル４の動作が同期的になされることにより、刃先位置検出センサ８の検知面８ａは相対的に、刃先２ａの刃渡り方向であるｘ軸方向に沿ってｘ＝ｘ１からｘ＝ｘ２に向けて直線的に移動させられる。係る場合、両者を別個に移動させる場合に比して、短時間での刃先位置検出センサ８の移動が実現される。これにより、検査時間の短縮が図られる。

ｘ＝ｘ２における測定が終了した後のｘ＝ｘ３への移動も同様、図５に示すように、検知面８ａの回転軌跡Ｌに沿った水平面内でのθ回転と、図５（ｂ）において矢印ＡＲ４にて示すテーブル４の水平移動とが組み合わされることによりなされる。係る移動についても、好ましくは、面内回転部６とテーブル４の移動開始タイミング、および、面内回転部６の回転速度とテーブル４の水平移動速度とが好適に調整されることにより、検知面８ａが相対的にｘ軸方向に沿って移動させられる態様にてなされる。

さらに、以降のｘ＝ｘ４、ｘ５への移動についても、同様の態様にてなされる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、ブレーク装置に刃先位置検出センサを設け、該刃先位置検出センサを用いてブレークプレートの刃先の平行度検査を行うようにすることで、従来に比して効率的にかつ再現性よく、さらには検査者の安全を確保しつつ、刃先の平行度を検査することができる。

また、刃先位置検出センサの移動を、ブレーク時のワークの位置決めに用いられるテーブルと面内回転部の移動により行うので、平行度検査の際の測定ポイントの位置決めを、ブレーク時と同様の位置決め精度で行うことができる。好ましくは、テーブルの水平移動動作と面内回転部の回転動作とを同期させることによって、刃先位置検出センサの検知面を相対的に刃渡り方向に沿って移動させることで、検査時間の短縮が図れる。

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、基準変位量との差分値に基づき平行度を評価しているがこれに変わり、全ての測定ポイントにおける変位量同士の差分値を求め、それらの差分値の最大値が閾値の範囲内であるか否かによって、平行度を検査する態様であってもよい。

１ステージ
１ａ被載置面
２ブレークプレート
２ａ刃先
２ｂホルダ
２ｃねじ
３昇降機構
４テーブル
５水平移動機構
６面内回転部
７回転機構
８刃先位置検出センサ
８ａ検知面
１０制御部
１１入力操作部
１２表示部
１３記憶部
１０ａブレーク処理部
１０ｂ刃先検査処理部
１００ブレーク装置
Ｃ（面内回転部の）回転軸
Ｌ（刃先位置検出センサの検知面の）回転軌跡

Claims

ブレーク対象物を分断するブレーク装置であって、
水平方向において一の方向に進退自在に設けられたテーブルと、
前記テーブル上に設けられた、水平面内において回転自在な面内回転部と、
前記面内回転部上に設けられた、ブレーク対象物が載置される水平な被載置面を有するステージと、
前記ステージの上方に、刃先が鉛直方向最下端部に位置する姿勢にて昇降自在に設けられ、前記ステージに載置された前記ブレーク対象物の所定位置に当接されることにより前記ブレーク対象物を前記所定位置にて分断するブレークプレートと、
前記面内回転部において前記ステージの外縁部よりも外側に、検知面が鉛直上方を向く姿勢にて設けられてなり、鉛直上方からの前記刃先の前記検知面への接触または近接を検知可能な刃先位置検出センサと、
前記刃先の平行度検査のための前記ブレーク装置の各部の処理動作を制御する刃先検査処理部と、
を備え、
前記刃先検査処理部は、
前記刃先の相異なる複数の測定ポイントのそれぞれについて、前記テーブルの水平移動と前記面内回転部の面内回転とによって前記検知面が当該測定ポイントの直下に位置するように前記刃先位置検出センサを配置した状態で、前記ブレークプレートを所定の初期位置から下降させ、前記ブレークプレートが前記検知面に接触または近接したときの前記初期位置から前記ブレークプレートの変位量を測定し、
前記複数の測定ポイントについての前記変位量に基づいて前記刃先の平行度を判定する、
ことを特徴とするブレーク装置。
請求項１に記載のブレーク装置であって、
前記ブレークプレートは水平面内においては固定的に設けられてなり、
前記テーブルの水平移動と前記面内回転部の面内回転とを同期的に行うことにより、前記検知面が前記複数の測定ポイントのうちの第１の測定ポイントの直下から第２の測定ポイントの直下へと移動する際の相対移動方向が、前記ブレークプレートの刃渡り方向に沿っている、
ことを特徴とするブレーク装置。
請求項１または請求項２に記載のブレーク装置であって、
前記刃先検査処理部は、
前記複数の測定ポイントのうちからあらかじめ定められた一の測定ポイントについての前記変位量を基準変位量としたときの他の測定ポイントにおける変位量と前記基準変位量との差分値の最大値である最大差分値を求め、
前記最大差分値があらかじめ定めた閾値以内である場合に、前記刃先の平行度が十分であると判定し、前記最大差分値が前記閾値を超えている場合に、前記刃先の平行度が十分ではないと判定する、
ことを特徴とするブレーク装置。