KR101788645B1

KR101788645B1 - 취성 재료 기판의 브레이크 장치

Info

Publication number: KR101788645B1
Application number: KR1020130038523A
Authority: KR
Inventors: 토루 나루오
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2017-10-20
Also published as: CN103568073A; CN107127900A; KR20140011469A; JP2014019044A; CN103568073B; TWI603928B; CN107127900B; JP5981791B2; TW201404733A

Abstract

(과제) 취성 재료 기판의 브레이크에 필요로 하는 시간의 단축이 가능한 브레이크 장치를 제공한다.
(해결 수단) 기판(W)을 올려놓는 테이블(2)과, 테이블(2)의 상방에서 재치면과 평행으로 배치된 빔(7)과, 빔(7)의 연재 방향을 따라 당해 빔(7)에 형성된 가이드축(8)과, 이 가이드축(8)을 따라 이동 가능하게 형성된 복수의 브레이크 바(10)로 이루어지고, 각 브레이크 바(10)는 승강축(12)을 통하여 승강 가능하게 형성되고, 그리고, 테이블(2)의 재치면에 수직인 축을 중심으로 하여 회전 가능하게 형성되어 있고, 이에 따라 복수의 브레이크 바(10)가, 빔(7)의 연재 방향을 따라 직렬로 나열되는 직렬 자세와, 빔(7)의 연재 방향과 직교하는 방향을 따라 서로 평행이 되는 분리 자세가 되도록 형성한다.

Description

취성 재료 기판의 브레이크 장치{BREAKING APPARATUS FOR BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE}

본 발명은, 유리, 세라믹, 사파이어, 반도체 웨이퍼 등의 취성 재료(brittle material)로 이루어지는 기판의 브레이크 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 전단(前段) 공정에서 스크라이브 라인(scribe line;절홈)이 형성된 취성 재료 기판을 그 스크라이브 라인을 따라 브레이크하여 단위 기판을 취출하는 브레이크 장치에 관한 것이다.

종래부터, 취성 재료 기판(이하, 단순히 「기판」이라고 함)의 표면에 커터 휠(스크라이빙 휠(scribing wheel)이라고도 함)이나 고정날, 또는 레이저 빔 등의 스크라이브 수단을 이용하여, 서로 직교하는 X방향 그리고 Y방향의 스크라이브 라인을 형성하고, 그 후, 당해 스크라이브 라인을 따라 외력을 인가하여 브레이크함으로써, 기판을 단위 기판으로 분단하는 방법은 공지이며, 예를 들면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시되어 있다.

도 5는, 기판의 일반적인 브레이크 장치를 나타내는 사시도이다.

브레이크 장치(21)는, 가공 대상이 되는 기판(W)을 올려놓고 지지(holding)하는 수평인 테이블(22)을 구비하고 있다. 테이블(22)은, 모터를 내장하는 회전 구동부(23)에 의해 수평면 내에서 회동할 수 있게 되어 있고, 그리고, 수평인 레일(24)을 따라 Y방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 테이블(22)의 상방에는 X방향으로 수평으로 연장되는 빔(가로틀)(25)이 형성되어 있고, 이 빔(25)에, 당해 빔과 평행으로 X방향으로 연장되는 판 형상의 브레이크 바(26)가 부착되어, 실린더(27)에 의해 구동되는 승강축(28)을 통하여 승강할 수 있게 되어 있다.

도 8은, 전단계의 스크라이브 공정에서, 스크라이브 수단에 의해 표면에 서로 직교하는 세로, 가로의 스크라이브 라인(S1, S2)이 형성된 장방형의 기판(W)을 나타내는 것으로서, W1은 브레이크 후에 제품이 되는 단위 기판이고, W2는 브레이크 후에 파기되는 단재(端材) 영역이다.

이 기판(W)을 브레이크 장치(21)로 브레이크하는 데에 있어서는, 스크라이브 라인(S1, S2)의 어느 한쪽, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판의 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)이 X방향을 따르도록 하여 테이블(22) 상에 탄성 재료로 이루어지는 쿠션 시트(13)를 사이에 끼워 올려놓는다. 이 경우, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 라인(S1, S2)이 하면이 되도록 해둔다. 이 후, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상방으로부터 스크라이브 라인(S1)을 향하여 브레이크 바(26)를 하강시켜 기판(W)을 압압(pushing)하여, 당해 기판(W)을 쿠션 시트(13) 상에서 근소하게 V자 형상으로 휘게 함으로써, 스크라이브 라인(S1)의 크랙을 신전(extension)시켜 기판(W)을 브레이크한다. 이와 같이 하여 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)을 모두 브레이크한 후, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판의 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)이 X방향을 향하도록 테이블(22)을 90도 회전시킨다. 그리고 상기와 동일하게, 브레이크 바(26)를 하강시켜 모든 스크라이브 라인(S2)을 브레이크한 후, 도 8에 나타내는 단위 기판(W1)이 취출되어, 단연부(端緣部)의 단재 영역(W2)은 파기된다.

일본특허공보 제3787489호 일본공개특허공보 2002-187098호

상기한 종래의 브레이크 장치(21)에서는, 빔(25)과 평행하게 X방향으로 연장되는 1개의 브레이크 바(26)에 의해 브레이크하는 것이기 때문에, 스크라이브 라인의 수만큼, 즉, 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)과, 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)을 합계한 수만큼 브레이크 바를 승강시키지 않으면 안 된다.

통상, 1매의 대형 기판에는 수많은 스크라이브 라인이 형성되어 있기 때문에, 스크라이브 라인의 수가 증가함에 따라서 브레이크에 필요로 하는 시간이 길어짐과 함께, 브레이크 바나 그의 승강 기구의 마모나 수명 등에도 영향을 미친다.

그래서 본 발명은, 상기 과제를 해결하여, 브레이크에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능한 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구했다. 즉, 본 발명의 브레이크 장치는, 취성 재료 기판을 올려놓는 재치면(載置面)을 갖는 테이블과, 상기 테이블의 상방에서 상기 재치면과 평행하게 배치된 빔과, 상기 빔의 연재(extending) 방향을 따라 당해 빔에 형성된 가이드축과, 상기 가이드축을 따라 이동 가능하게 형성된 복수의 브레이크 바로 이루어지고, 상기 복수의 브레이크 바의 각각은, 승강축을 통하여 승강 가능하게 형성되고, 그리고, 상기 재치면에 수직인 축을 중심으로 하여 회전 가능하게 형성되어 있고, 이에 따라 상기 복수의 브레이크 바가, 빔의 연재 방향을 따라 직렬로 나열되는 직렬 자세와, 빔의 연재 방향과 직교하는 방향을 따라 서로 평행이 되는 분리 자세가 되도록 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같이 한 것이기 때문에, 브레이크해야 할 스크라이브 라인의 길이가, 개개의 브레이크 바의 길이보다도 짧은 경우는, 복수의 브레이크 바를 빔의 연재 방향과 직교하는 방향을 따라 서로 평행이 되는 분리 자세로 하여 기판의 스크라이브 라인을 향하여 동시에 하강시킴으로써, 복수의 스크라이브 라인을 동시에 브레이크할 수 있어, 브레이크에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 브레이크해야 할 스크라이브 라인이 개개의 브레이크 바의 길이보다도 긴 경우는, 2개의 브레이크 바를 빔의 연재 방향으로 직렬로 나열되는 직렬 자세로 함으로써 브레이크할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명에 있어서, 상기 복수의 브레이크 바는, 서로 평행이 되는 분리 자세에 있어서, 브레이크 바끼리의 간격을 유지한 채로 상기 가이드축을 따라 동시에 이동할 수 있음과 함께, 각각 단독으로도 이동할 수 있도록 형성하는 것이 좋다.

이에 따라, 복수의 브레이크 바가 서로 평행이 되는 분리 자세로 브레이크를 행하는 경우에, 복수의 브레이크 바에 의한 스크라이브 라인의 브레이크를, 동일한 피치로 연속하여 행할 수 있어, 작업을 효율화할 수 있다. 또한, 각각 단독으로도 이동할 수 있도록 했기 때문에, 브레이크해야 할 기판의 스크라이브 라인의 피치가 바뀐 경우라도, 복수개의 스크라이브 라인을 동시에 브레이크할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 장치에 있어서, 기판의 장변 방향의 스크라이브 라인을 브레이크하는 경우의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 기판의 단변 방향의 스크라이브 라인을 브레이크하는 경우를 나타내는 도 1과 동일한 사시도이다.
도 3은 기판 브레이크시의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 브레이크 바의 다른 실시예를 나타내는 부분적인 사시도이다.
도 5는 종래의 브레이크 장치에 있어서, 기판의 장변 방향의 스크라이브 라인을 브레이크하는 경우의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 기판의 단변 방향의 스크라이브 라인을 브레이크하는 경우를 나타내는 도 5와 동일한 사시도이다.
도 7은 종래의 브레이크 장치에 의한 기판 브레이크시의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 스크라이브 라인이 형성된 기판의 일 예를 나타내는 평면도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하에 있어서, 본 발명의 브레이크 장치를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명에 따른 브레이크 장치의 일 예를 나타내는 사시도로서, 기판의 장변 방향의 스크라이브 라인을 브레이크하는 경우를 나타내는 것이고, 도 2는, 기판의 단변 방향의 스크라이브 라인을 브레이크하는 경우를 나타내는 도 1과 동일한 사시도이고, 도 3은, 기판 브레이크시의 확대 단면도이다.

브레이크 장치(1)는, 브레이크해야 할 기판(W)을 올려놓는 테이블(2)을 구비하고 있다. 이 테이블(2)은, 수평인 레일(3, 3)을 따라 Y방향으로 이동할 수 있게 되어 있고, 모터(M1)에 의해 회전하는 나사축(4)에 의해 구동된다. 또한 테이블(2)은, 모터를 내장하는 구동부(5)에 의해 수평면 내에서 회동할 수 있게 되어 있다.

테이블(2)은, 이 위에 올려놓은 기판(W)을 정(定)위치에서 지지할 수 있도록 지지 수단을 구비하고 있다. 이 지지 수단으로서, 예를 들면 테이블(2)에 개구시킨 다수의 작은 흡착구멍(도시하지 않음)으로부터의 에어 흡인에 의해 흡착 지지시킬 수 있다.

테이블(2)을 사이에 끼워 세워 설치된 지지주(6, 6)에, X방향으로 연장되는 수평인 빔(가로틀)(7)이 테이블(2)을 걸치도록 하여 가설(架設)되어 있다. 빔(7)에는, 모터(M2)에 의해 구동되는 가이드축(8)이 빔(7)의 연재 방향, 즉, X방향을 따라 형성되어 있다. 이 가이드축(8)을 따라 2개의 홀더(9, 9)가 이동 가능하게 부착되어 있고, 당해 홀더(9, 9)에 좌우 한 쌍의 긴 판 형상의 브레이크 바(10, 10)가 각각 부착되어 있다.

좌우의 브레이크 바(10, 10)는, 빔(7)의 연재 방향을 따라 일직선상에 배치되어 있고, 그리고, 유체 실린더(11) 그리고 당해 유체 실린더(11)에 의해 구동하는 승강축(12)에 의해 승강 가능하게 형성되어 있다. 또한, 브레이크 바(10)의 하단은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 길이 방향으로 능선(10a)를 갖는 하향 삼각형으로 형성되어 있다.

또한, 각 브레이크 바(10, 10)는, 테이블(2)의 면에 수직인 축(본 실시예에서는, 승강축(12))을 중심으로 하여 회전 가능하게 형성되어 있고, 이에 따라 상기 2개의 브레이크 바(10, 10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 빔(7)의 연재 방향, 즉 X방향을 따라 직렬로 나열되는 직렬 자세와, 도 2에 나타내는 바와 같이, 빔(7)의 연재 방향과 직교하는 방향, 즉 Y방향을 따라 서로 평행이 되는 분리 자세가 되도록 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서는, 승강축(12)에 브레이크 바(10)가 고착되어, 이 승강축(12)이, 홀더(9) 내에 조립된(incorporated) 회동 기구(도시하지 않음)에 의해 회동함으로써 브레이크 바(10)를 회전할 수 있게 되어 있다.

브레이크 바(10, 10)를 각각 유지하는 2개의 홀더(9, 9)는, 모터(M2)를 구동함으로써, 서로의 간격을 유지한 채로 가이드축(8)을 따라 동시에 연동하여 이동할 수 있음과 함께, 각각 단독으로도 이동할 수 있도록 형성되어 있다. 이 단독의 이동에 의해, 브레이크 바(10, 10)끼리의 간격을 조정할 수 있게 되어 있다. 이 구성은, 예를 들면, 홀더(9)와 가이드축(8)과의 맞물림부에, 맞물림을 해제하여 양자 간의 전동(rolling)을 일시적으로 차단하는 클러치 등의 전동 차단 기구(도시하지 않음)를 개재시킴으로써 달성할 수 있다. 브레이크 바(10, 10)의 간격을 조정하는 경우는, 어느 한쪽의 홀더(9)의 전동 차단 기구를 온(on)하고, 다른 한쪽의 홀더(9)만을 모터(M2)를 구동하여 이동시킨다. 또한, 간격을 유지한 채로 브레이크 바(10, 10)를 이동하는 경우는, 양쪽의 전동 차단 기구를 해제하여 전동 상태로 해두면 좋다.

다음으로, 도 8에서 나타낸 기판(W), 즉, 표면에 서로 직교하는 스크라이브 라인(S1, S2)이 소정의 피치로 형성된 장방형의 기판(W)을, 상기의 브레이크 장치(1)로 브레이크하는 동작에 대해서 설명한다.

우선, 기판(W)의 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)을 분단(dividing)할 때에 있어서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 2개의 브레이크 바(10, 10)를 X방향을 따라 직렬로 나열한다. 본 실시예에서는 서로 연결한 연결 자세로 하고 있다. 그리고 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 라인(S1, S2)이 하향이 되도록 테이블(2) 상의 쿠션 시트(13)의 상면에 올려놓는다. 이 경우, 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)이 브레이크 바(10, 10)의 연결 방향, 즉 X방향과 일치하도록 올려놓는다. 또한, 2개의 브레이크 바(10, 10)를 연결했을 때의 길이는, 브레이크해야 할 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)의 길이보다도 길어지도록 미리 설정해둔다. 이 상태에서, 연결한 브레이크 바(10, 10)를 스크라이브 라인(S1)의 바로 위로부터 하강시켜, 처음의 스크라이브 라인(S1)을 브레이크하고, 이어서, 스크라이브 라인(S1)의 피치만큼만 테이블(2)을 Y방향으로 이동시켜 다음의 스크라이브 라인(S1)을 브레이크한다.

도시한 기판(W)에서는, 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)은 2개 있기 때문에, 브레이크 바(10)를 2회 하강시킴으로써, 모든 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)을 브레이크할 수 있다.

장변 방향의 스크라이브 라인(S1)의 브레이크가 완료되면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 2개의 브레이크 바(10, 10)를 분리시켜, 빔(7)의 연재 방향과 직교하는 방향, 즉 Y방향을 따라 서로 평행이 되는 분리 자세로 함과 함께, 브레이크 바(10, 10)의 간격을 스크라이브 라인(S2)의 피치와 일치하도록 조정한다. 또한, 각각의 브레이크 바(10)의 길이는, 브레이크해야 할 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)의 길이보다도 길어지도록 미리 설정해둔다. 이 상태에서, 2개의 브레이크 바(10, 10)를 스크라이브 라인(S2, S2)의 바로 위로부터 동시에 하강시킴으로써, 2개의 스크라이브 라인(S2, S2)을 동시에 브레이크한다(도 3 참조).

이어서, 브레이크 바(10, 10)를, 그 간격을 유지한 채로, 다음에 브레이크해야 할 스크라이브 라인(S2, S2)의 바로 위까지 가이드축(8)을 따라 이동시키고, 상기와 동일하게 하강시켜 브레이크한다. 이 동작을 모든 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)이 브레이크될 때까지 반복한다.

도시한 기판(W)에서는, 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)은 5개 있기 때문에, 브레이크 바(10, 10)를 3회 하강시킴으로써 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)의 브레이크가 완료된다. 만약 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)이 10개 있으면, 5회의 하강으로 10개 모두의 스크라이브 라인(S2)을 브레이크할 수 있다.

이와 같이, 분리 자세로 한 2개의 브레이크 바(10, 10)를 동시에 하강시킴으로써, 스크라이브 라인을 2개 동시에 브레이크할 수 있어 브레이크에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있음과 함께, 서로의 간격을 유지한 채로 가이드축(8)을 따라 이동시킴으로써, 동일한 간격으로 연속하여 브레이크를 행할 수 있다.

또한, 기판(W)의 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)의 길이가 각 브레이크 바(10, 10)의 길이보다 짧은 경우는, 단변 방향의 스크라이브 라인(S2)의 브레이크시와 동일하게, 브레이크 바(10, 10)를 서로 평행한 분리 자세로 하고, 테이블(2)을 회전시켜 스크라이브 라인(S1)이 Y방향과 일치하도록 기판(W)을 배치함으로써, 장변 방향의 스크라이브 라인(S1)도 2개를 동시에 브레이크할 수 있다. 이에 따라, 브레이크에 필요로 하는 시간의 단축을 더욱 조장할 수 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 2개의 브레이크 바(10, 10)를 일직선상에 연결했을 때, 브레이크 바(10, 10)의 인접하는 측단부에, 서로 맞물리는 오목부(10c)와 볼록부(10b)를 형성하는 것이 좋다. 이에 따라, 2개의 브레이크 바(10, 10) 양자의 직선적인 연결 상태를 확실하게 유지할 수 있다.

이상, 본 발명의 대표적인 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 브레이크 바(10)를 2개 형성한 예를 나타냈지만, 3개 혹은 그 이상 설치하는 것도 가능하다. 그 외 본 발명의 목적을 달성하고, 청구의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 수정, 변경할 수 있다.

본 발명은, 유리, 세라믹, 사파이어, 반도체 웨이퍼 등의 취성 재료로 이루어지는 기판의 브레이크 장치에 적용할 수 있다.

W : 취성 재료 기판
S1 : 장변 방향의 스크라이브 라인
S2 : 단변 방향의 스크라이브 라인
1 : 브레이크 장치
2 : 테이블
7 : 빔
8 : 가이드축
9 : 홀더
10 : 브레이크 바
11 : 유체 실린더
12 : 승강축
13 : 쿠션 시트

Claims

취성 재료 기판을 올려놓는 재치면을 갖는 테이블과,
상기 테이블의 상방에서 상기 재치면과 평행으로 배치된 빔과,
상기 빔의 연재(extending) 방향을 따라 당해 빔에 형성된 가이드축과,
상기 가이드축을 따라 이동 가능하게 형성된 복수의 브레이크 바로 이루어지고,
상기 복수의 브레이크 바의 각각은, 승강축을 통하여 승강 가능하게 형성되고, 그리고, 상기 재치면에 수직인 축을 중심으로 하여 회전 가능하게 형성되어 있고, 이에 따라 상기 복수의 브레이크 바가, 빔의 연재 방향을 따라 직렬로 나열되는 직렬 자세와, 빔의 연재 방향과 직교하는 방향을 따라 서로 평행이 되는 분리 자세가 되도록 형성되고,
상기 각 브레이크 바에는, 인접하는 측단부의 일측에 볼록부가 형성됨과 함께, 타측에 오목부가 형성되고, 직렬 자세 시에 인접하는 측단부의 볼록부와 오목부가 연결 상태가 되도록 구성되어 있는 취성 재료 기판의 브레이크 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 브레이크 바는, 상기 분리 자세에 있어서, 브레이크 바끼리의 간격을 유지한 채로 상기 가이드축을 따라 동시에 이동할 수 있음과 함께, 각각 단독으로도 이동할 수 있도록 형성되어 있는 취성 재료 기판의 브레이크 장치.