KR20120035844A - 취성 재료 기판의 분단 장치 - Google Patents

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KR20120035844A
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Abstract

(과제) 기판 분단시에 발생한 단재(端材)를 간단하고 콤팩트한 기구에 의해 확실히 제거하고, 정(定) 위치에 설치한 박스에 집적 파기할 수 있는 단재 제거 기능을 구비한 분단 장치를 제공한다.
(해결 수단) 스크라이브 형성 수단(6)에 의해 브레이크 예정 라인을 따라서 균열 또는 잘린 홈을 발생시켜 취성 재료 기판(M)을 분단하는 분단 장치로서, 기판을 올려놓는 테이블이 주(主) 테이블(2)과 회전 이동 테이블(3)로 이루어지며, 회전 이동 테이블(3)이 스크라이브 형성 수단(6)의 근방에 배치되어 있어 분단시에 발생한 취성 재료 기판(M)의 단재(M1)를 올려놓을 수 있도록 형성되고, 상기 회전 이동 테이블(3)은, 수평한 자세에서 단재(M1)를 부착시킨 채 경도(傾倒) 자세까지 회전 이동할 수 있도록 형성되고, 회전 이동 테이블(3)이 경도 자세로 회전 이동 테이블(3)에 부착한 단재(M1)를 밀어 떨어뜨리는 압출 바(12)가 설치되어 있는 구성으로 한다.

Description

취성 재료 기판의 분단 장치{APPARATUS FOR DIVIDING BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE}
본 발명은 유리, 실리콘, 세라믹, 반도체 등의 취성 재료 기판(brittle material substrate)의 분단(dividing) 장치에 관한 것으로, 특히, 분단시에 취성 재료 기판의 단부(端部) 등에 발생하는 불필요한 단재(端材)의 제거 기구를 구비한 취성 재료 기판의 분단 장치에 관한 것이다.
종래, 취성 재료인 유리 기판을 분단(브레이크)하는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1 그리고 특허문헌 2에서 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 국소적으로 가열 및 냉각하여, 그때에 발생하는 열응력(압축 응력 그리고 인장 응력)에 의해, 미리 기판의 단부에 형성되어 있는 초기 균열(트리거)을 기점으로 하여 균열을 소망하는 방향으로 진전시켜, 기판에 스크라이브 라인(scribing line)을 형성하거나, 완전 분단하거나 하는 분단 방법이 알려져 있다.
구체적으로는, 가열원으로서 레이저 빔을 사용하고, 테이블 상에 보지(保持;holding)시킨 기판을 레이저 빔에 대하여 상대적으로 이동함으로써, 분단을 행하는 브레이크 예정 라인을 따라서 국소적으로 조사하여 가열함과 함께, 이에 추종하여 냉각 유닛의 노즐로부터 냉매액을 분사한다. 이때 가열에 의해 발생하는 압축 응력과, 급냉에 의해 발생하는 인장 응력에 의한 응력 분포를 이용하여, 균열을 브레이크 예정 라인의 방향으로 진전시켜, 한 줄의 스크라이브 라인을 형성한다.
그리고, 취성 재료 기판이 완전 분단되는 경우를 제외하고, 스크라이브 라인을 따라서, 브레이크 바를 눌러 대거나, 롤러를 압접 전동(rolling)하거나 함으로써 기판을 휘게함으로써 기판을 분단하도록 하고 있다.
한편, 브레이크했을 때에 발생하는 단재(절편(切片))가 테이블 상에 남겨지면, 그 이후의 브레이크시에 트러블의 원인이 되기 때문에, 파지(把持) 기구로 단재를 잡고, 당겨 분리하는 방향으로 파지 기구를 움직임으로써, 단재를 분리, 제거하도록 하고 있다(특허문헌 3 참조).
일본공개특허공보 2004-182530호 일본공개특허공보 2005-263578호 일본공개특허공보 2009-001484호
도 9는 레이저 빔을 이용하여 취성 재료 기판(M)에 스크라이브 라인을 형성하는 가공을 나타내는 도면이다.
취성 재료 기판(M)은 2분할된 테이블(13, 13) 상에 올려놓여지고, 상면을 향하여 개구된 다수의 에어 흡인구멍(14)에 의해 흡착 보지되어 있다. 2분할된 테이블(13, 13)의 사이에 형성된 공간(15)의 하방에는 주사 기구(16)에 보지된 레이저 빔 조사부(17)와, 냉매액 분사 노즐(18)이 배치되어 있다.
브레이크 예정 라인(S)을 따라서 레이저 빔 조사부(17)로부터 출사되는 레이저 빔을 주사하여 가열 영역(레이저 스폿)에 국소적인 압축 응력을 발생시키고, 이어서 직후를 추종하도록 냉매액 분사 노즐(18)로부터 냉매를 분사함으로써 인장 응력을 발생시켜, 균열을 브레이크 예정 라인(S)을 따라서 진전시킨다. 이와 같이 하여 한 개의 브레이크 예정 라인을 따라서 직선 형상의 균열(스크라이브 라인)을 발생시킨 후, 취성 재료 기판(M)을, 흡반(吸盤)을 구비한 로봇 아암 등의 반송 기구(도시 외)에 의해, 다음의 브레이크 예정 라인이 레이저 빔 조사 위치에 오도록 이동시켜 레이저 스크라이브를 행하고, 순차 모든 브레이크 예정 라인(S)에 균열을 발생시킨다.
이 다음, 균열을 발생시킨 면과는 반대측의 면으로부터 브레이크 예정 라인(S)에 상대하는 부분을 롤러나 브레이크 바 등의 분단 기구(도시 외)에 의해 압압하여 취성 재료 기판(M)을 휘게 하여 분단한다. 분단된 다음, 제품(중간 제품)이 되는 취성 재료 기판(M)은 로봇 아암 등의 반송 기구에 의해 취출되지만, 불필요한 단재(M1)는 도면의 우측의 테이블(13) 상에 남아버린다.
이 테이블 상에 남은 단재는, 폭이 매우 작기 때문에, 로봇 아암의 흡반으로 흡착시킬 수 없다.
또한, 레이저 스크라이브시의 냉매액이 단재와 테이블과의 사이에 침투하면, 강하게 테이블 면에 부착되어 버려져 있기 때문에 에어 등을 분사해도 간단히는 떨어지지 않아, 제거하는 것이 매우 곤란하다. 또한, 에어의 분사는, 분단시에 발생한 컬릿(cullet) 등의 미세한 부스러기 가루가 날아올라 작업 환경이 열화된다.
그래서 출원인은, 특허문헌 3 등에서 나타내는 바와 같은 척(chuck)에 의해 단재를 잡아 제거하는 파지 기구를 제안했지만, 그 기구는 복잡하고, 그리고 척의 기구 전체가 상당한 스페이스를 필요로 하기 때문에, 분단 장치 전체가 대형화되고 그리고 고가가 된다는 문제점이 있었다.
그래서 본 발명은, 기판 분단시에 발생한 단재를 간단하고 콤팩트한 기구에 의해 확실히 제거하여, 정(定) 위치에 설치한 박스에 집적(集積) 파기할 수 있는 단재 제거 기능을 구비한 분단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉매액이 기판과 테이블의 사이에 침투하고 있는 경우와 같이, 단재가 테이블에 강하게 부착되어 있어도 확실히 단재를 제거할 수 있는 단재 제거 기능을 구비한 분단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구했다. 즉, 본 발명의 취성 재료 기판의 분단 장치에서는, 취성 재료 기판을 테이블 상에 올려놓고 스크라이브 형성 수단에 의해 브레이크 예정 라인을 따라서 균열 또는 잘린 홈을 발생시켜 취성 재료 기판을 분단하는 분단 장치로서, 상기 테이블이 주(主) 테이블과 회전 이동 테이블로 이루어지며, 회전 이동 테이블이 스크라이브 형성 수단의 근방에 배치되어 있어 분단시에 발생한 취성 재료 기판의 단재를 올려놓을 수 있도록 형성되고, 상기 회전 이동 테이블은, 수평한 자세에서 단재를 부착시킨 채 경도(傾倒) 자세까지 회전 이동할 수 있도록 형성되고, 회전 이동 테이블이 경도 자세로 회전 이동 테이블에 부착한 단재를 밀어 떨어뜨리는 압출 바가 설치되어 있는 구조로 한다.
본 발명에서는, 단재가 부착된 회전 이동 테이블 자체를 하방으로 경도시켜 압출 바에 의해 단재를 단재 수납 박스에 밀어 떨어뜨리도록 했기 때문에, 구성이 매우 간단하고 콤팩트하게 형성할 수 있음과 함께, 단재는 기판 재치면(載置面)보다 하방에서 압출 바에 의해 단재 수납 박스에 밀어 떨어뜨려져 집적되기 때문에, 단재나 이에 부착된 컬릿 등의 부스러기 가루가 외부, 특히 상방의 기판 재치면에 비산(飛散)하는 바와 같은 일 없이, 양호한 작업 환경을 유지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 냉매액이 단재와 테이블과의 사이에 침투한 경우에는, 이제까지는 단재를 제거하는 것이 매우 곤란했지만, 단재를 밀어 떨어뜨리는 것이 가능하기 때문에 확실히 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서, 회전 이동 테이블, 주 테이블, 압출 바가 스크라이브 형성 수단을 사이에 두고 좌우 한 쌍으로 형성되어 있는 구성으로 하는 것이 좋다.
이에 따라, 좌우 어느 쪽의 회전 이동 테이블에 단재가 남아도 단재를 부착시킨 쪽의 회전 이동 테이블을 경도시킴으로써 단재를 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 회전 이동 테이블과 주 테이블과의 사이에 이동 스페이스를 형성하고, 회전 이동 테이블을 이 이동 스페이스를 통하여 스크라이브 형성 수단으로부터 멀어지는 방향으로 수평으로 이동한 후, 경도 자세까지 회전 이동하도록 하는 것이 좋다.
이에 따라, 테이블의 하방에 스크라이브 형성 수단을 배치한 경우라도 이 스크라이브 형성 수단을 회피시켜 회전 이동 테이블을 경도시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분단 장치의 일 실시예를 나타내는 정면도이다.
도 2는 취성 재료 기판을 회전 이동 테이블 그리고 주 테이블에 올려놓은 상태를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 있어서의 분단 장치에 있어서, 반송 기구로서의 벨트 컨베이어와 테이블 부분을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명에 있어서의 단재 제거 기구의 확대 설명도이다.
도 5는 도 4에 있어서의 단재 제거 기구의 동작의 제1 단계를 나타내는 설명도이다.
도 6은 도 4에 있어서의 단재 제거 기구의 동작의 제2 단계를 나타내는 설명도이다.
도 7은 도 4에 있어서의 단재 제거 기구의 동작의 제3 단계를 나타내는 설명도이다.
도 8은 도 4에 있어서의 단재 제거 기구의 동작의 제4 단계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 일반적인 분단 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명에 따른 취성 재료 기판의 분단 장치의 상세를, 그 실시 형태를 나타내는 도면에 기초하여 설명한다.
도 1 그리고 도 2는 본 발명에 따른 분단 장치의 전체를 나타내는 정면도이고, 도 3은 반송 기구로서의 벨트 컨베이어와 테이블 부분을 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 4?도 8은 단재 제거의 동작을 순서에 따라 설명하기 위한 단재 제거 기구 부분의 확대도이다.
분단 장치(A)는, 기대(機台; 1)에 지지된 좌우 한 쌍의 주 테이블(2, 2)과, 이 주 테이블(2, 2)의 사이에 배치되어, 실질적으로 단재 제거 기구(B)의 일부를 구성하는 좌우 한 쌍의 회전 이동 테이블(3, 3)을 구비하고 있다. 주 테이블(2)과 회전 이동 테이블(3)의 상면은 동일한 수평면이 되도록 배치되고, 스크라이브해야 하는 취성 재료 기판(M)을 그 상면에 올려놓는다. 취성 재료 기판(M)은 반송 기구(4)에 의해 주 테이블(2), 회전 이동 테이블(3) 상에 반송됨과 함께, 이 반송 장치에 의해 테이블 상에서 도 1에 있어서의 좌우 방향으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 이 반송 기구(4)로서 본 실시예에서는, 좌우 한 쌍의 벨트 컨베이어(4a, 4a)에 의한 기구를 채용하고 있다. 벨트 컨베이어(4a, 4a) 상에 기판(M)을 올려놓고 소정 위치로 이동시킨 후, 벨트 컨베이어(4a)를 하강시켜 도 2에 나타내는 바와 같이 후퇴시킴으로써, 취성 재료 기판(M)을 주 테이블(2) 그리고 회전 이동 테이블(3) 상에 올려놓는다. 이 때문에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주 테이블(2) 그리고 회전 이동 테이블(3)에 복수조(條)의 평행한 슬릿(2a, 3a)이 설치되고, 벨트 컨베이어(4a)도 이 슬릿의 간격에 맞추어 가늘고 길게 한 것을 복수 평행하게 형성함으로써, 벨트 컨베이어(4a)가 도 1의 자세에서 도 2의 자세까지 강하 이동할 수 있도록 되어 있다.
또한, 반송 기구(4)는, 이에 한정되지 않고, 다른 기구, 예를 들면 하단에 흡반을 구비한 로봇 아암 등의 기구라도 좋은 것은 물론이다.
또한 주 테이블(2) 그리고 회전 이동 테이블(3) 상에 올려놓은 취성 재료 기판(M)을 흡착 보지할 수 있도록 각 테이블(2, 3)에 에어에 의한 다수의 흡인구를 형성하는 것이 바람직하다.
좌우의 회전 이동 테이블(3, 3)이 서로 대향하는 단연(端緣)끼리의 사이에는 도 1의 전후 방향으로 직선적으로 연장되는 간극(clearance;5)이 형성되어 있고, 이 간극의 하방에 스크라이브 형성 수단(6)이 배치되어 있다.
본 실시예에서는, 스크라이브 형성 수단(6)으로서 레이저 조사 기구가 채용되어 있고, 레이저 빔 조사부(6a)와 냉매액 분사 노즐(6b)이 설치되어 있다. 레이저 빔 조사부(6a)와 냉매액 분사 노즐(6b)은 주사 기구(6c)에 상하 이동 가능하게 보지되고, 레일(6d)를 따라서 지면(紙面)에 수직인 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
다음으로 회전 이동 테이블(3, 3)을 포함하는 단재 제거 기구(B)에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는 단재 제거 기구(B)는 좌우 한 쌍으로 설치되어 있지만, 양자는 동일한 기구인 것이기 때문에, 그 한쪽(도면의 우측)의 기구에 대해서만 도 4 내지 도 8에 기초하여 상술한다.
회전 이동 테이블(3)은 슬라이드 베이스(7)에 보지된 추축(樞軸)(8)을 지점으로 하여 도 4의 수평한 자세에서 도 7 그리고 도 8의 최종 경도 자세까지 회전 이동할 수 있도록 형성되어 있다. 그 회전 이동 범위는 90도에서 100도 정도가 바람직하다. 여기에서는 100도로 하고 있다.
회전 이동 테이블(3)이 경도 자세로 회전 이동할 때, 하방에 있는 스크라이브 형성 수단(6)에 닿지 않도록, 도 5에 나타내는 바와 같이 스크라이브 형성 수단(6)으로부터 뒤로 물러나는 방향으로 수평으로 이동한 후에 회전 이동하도록 되어 있다. 그 때문에, 회전 이동 테이블(3)과 주 테이블(2)의 사이에는 이동 스페이스(9)(도 4 참조)가 형성되어 있다. 또한, 회전 이동 테이블(3)의 수평 방향의 이동은, 슬라이드 베이스(7)가 기대(1)의 레일(10)을 따라서 미끄럼 운동함으로써 행해진다. 또한, 이때의 회전 이동 테이블(3)의 경도는, 도 5의 중간 경도 자세로 정지하도록 해 둔다. 이는, 후술하는 단재 수납 박스(11)의 상방까지 회전 이동 테이블(3)을 이동시킬 때에 회전 이동 테이블(3)의 선단이 단재 수납 박스(11)의 경도 안내 플레이트(11a)에 닿지 않도록 하기 위해서이다.
도 5의 중간 경도 자세를 유지시킨 채, 도 6에 나타내는 바와 같이 회전 이동 테이블(3)을, 하방에 배치한 단재 수납 박스(11)의 상방까지 이동시켜, 이 위치에서 도 7에 나타내는 바와 같이 최종 경도 자세까지 회전 이동하도록 되어 있다.
또한, 회전 이동 테이블(3)을 최종 경도 자세까지 회전 이동시킨 위치에서, 회전 이동 테이블(3)의 선단에 부착된 단재(C)를 하방의 단재 수납 박스(11)로 밀어 떨어뜨리는 압출 바(12)가 기대(1)에 부착되어 있다.
상기한 회전 이동 테이블(3)의 회전 이동이나 수평 방향으로의 이동은 구동 기구(도시 외)에 의해 행해진다. 또한 이들 동작, 그리고 압출 바(12)의 조작은 컴퓨터 제어에 의해 행해진다.
이어서 동작에 대해서 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 반송 기구(4)에 의해 주 테이블(2) 그리고 회전 이동 테이블(3) 상에 올려놓여진 취성 재료 기판(M)은, 스크라이브 형성 수단, 즉 레이저 빔 조사부(6a)와 냉매액 분사 노즐(6b)에 의해 레이저 스크라이브되어, 균열(직선 형상의 스크라이브 라인)을 브레이크 예정 라인을 따라서 형성한다. 이와 같이 하여 한 개의 브레이크 예정 라인에 균열을 발생시킨 후, 취성 재료 기판(M)을 반송 기구에 의해, 다음의 브레이크 예정 라인이 레이저 빔 조사 위치가 되도록 이동시켜 레이저 스크라이브를 행하고, 순차 모든 브레이크 예정 라인에 균열을 발생시킨다.
이 후, 균열을 발생시킨 면과는 반대측의 면으로부터 롤러나 브레이크 바 등의 분단 기구(도시 외)에 의해 압압하여 취성 재료 기판을 휘게 하여 스크라이브 라인으로부터 분단한다. 분단된 다음은, 제품(중간 제품)이 되는 기판, 즉, 도 2의 좌측의 주 테이블(2) 그리고 회전 이동 테이블(3) 상에 있는 기판은 반송 기구(4)에 의해 취출되고, 우측의 회전 이동 테이블(3)에 단재(M1)가 남겨진다. 이 단재(M1)는, 레이저 스크라이브시의 냉매액이 테이블 상면과 단재와의 사이에 침투하여 회전 이동 테이블(3)에 강하게 부착되어 있다. 또한, 단재(M1)는 그 일부가 회전 이동 테이블(3)의 선단으로부터 조금 돌출된 상태에서 남겨져 있다.
이 단재(M1)를 제거하여 단재 수납 박스(11)로 버리기 위해, 우선 회전 이동 테이블(3)을 도 5에 나타내는 바와 같이 수평 방향으로 이동시켜 스크라이브 형성 수단(6)에서 퇴피시킨 다음, 동(同) 도면의 가상선에 나타내는 중간 경도 위치까지 경도시킨다.
이 중간 경도 자세를 유지시킨 채, 도 6에 나타내는 바와 같이 회전 이동 테이블(3)을, 하방에 배치한 단재 수납 박스(11)의 상방까지 이동시켜, 이 위치에서, 도 7에 나타내는 바와 같이 최종 경도 자세까지 회전 이동한다. 여기에서, 도 8에 나타내는 바와 같이 압출 바(12)가 돌출되어, 회전 이동 테이블(3)의 선단에 부착된 단재(M1)의 하방에 노출된 부분에 밀어붙여져, 단재(M1)를 회전 이동 테이블(3)로부터 박리시켜 하방의 단재 수납 박스(11)로 떨어뜨린다.
이와 같이 하여, 스크라이브시에 발생한 단재(M1)는 외부로 비산하는 일 없이, 정해진 단재 수납 박스(11)에 확실히 집적되어, 한데 모아 파기할 수 있다.
또한, 압출 바(12)로 단재(M1)를 밀어 떨어뜨릴 때, 압출 바(12)의 선단이 확실히 단재(M1)에 맞닿도록, 회전 이동 테이블(3)의 선단부의 일부에, 압출 바(12)가 통과 가능한 절결(cut-away)을 형성해도 좋다.
본 실시예의 분단 장치(A)에서는, 좌우에 단재 제거 기구(B)가 형성되어 있기 때문에, 상기와는 반대에 좌측의 회전 이동 테이블(3) 상에 단재가 발생한 경우는, 좌측의 단재 제거 기구(B)를 작동시켜 상기와 동일하게 단재를 제거할 수 있다.
이상 본 발명의 대표적인 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기의 실시 형태에 특정되는 것이 아니다. 예를 들면 스크라이브 형성 수단(6)은, 상기 실시예에서는 레이저 조사 기구를 이용했지만, 커터 휠 등의 메커니컬한 스크라이브 기구로 잘린 홈을 형성하는 것이라도 좋다. 그 외 본 발명에서는, 그 목적을 달성하고, 청구의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 수정, 변경하는 것이 가능하다.
본 발명의 분단 장치는, 유리 기판, 실리콘, 세라믹, 화합물 반도체 등의 취성 재료로 이루어지는 기판을 분단할 때에 이용할 수 있다.
M : 기판
M1 : 단재
A : 분단 장치
2 : 주 테이블
3 : 회전 이동 테이블
6 : 스크라이브 형성 수단
6a : 레이저 빔 조사부
6b : 냉매액 분사 노즐
9 : 이동 스페이스
11 : 단재 수납 박스
12 : 압출 바

Claims (5)

  1. 취성 재료 기판을 테이블 상에 올려놓고 스크라이브 형성 수단에 의해 브레이크 예정 라인을 따라서 균열 또는 잘린 홈을 발생시켜 취성 재료 기판을 분단하는 분단 장치로서,
    상기 테이블이 주(主) 테이블과 회전 이동 테이블로 이루어지며, 회전 이동 테이블이 스크라이브 형성 수단의 근방에 배치되어 있어 분단시에 발생한 취성 재료 기판의 단재(端材)를 올려놓을 수 있도록 형성되고,
    상기 회전 이동 테이블은, 수평한 자세에서 단재를 부착시킨 채 경도(傾倒) 자세까지 회전 이동할 수 있도록 형성되고,
    회전 이동 테이블이 경도 자세로 회전 이동 테이블에 부착한 단재를 밀어 떨어뜨리는 압출 바가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 취성 재료 기판의 분단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 이동 테이블, 주 테이블, 압출 바가 스크라이브 형성 수단을 사이에 두고 좌우 한 쌍으로 형성되어 있는 취성 재료 기판의 분단 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 이동 테이블과 주 테이블과의 사이에 이동 스페이스가 형성되고, 회전 이동 테이블을 이 이동 스페이스를 통하여 스크라이브 형성 수단으로부터 멀어지는 방향으로 수평으로 이동한 후, 경도 자세까지 회전 이동하도록 한 취성 재료 기판의 분단 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스크라이브 형성 수단이 레이저 빔 조사부와 냉매액 분사 노즐에 의해 구성되고, 좌우의 회전 이동 테이블의 사이에서 그 하방에 배치되어 있는 취성 재료 기판의 분단 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스크라이브 형성 수단이 레이저 빔 조사부와 냉매액 분사 노즐에 의해 구성되고, 좌우의 회전 이동 테이블의 사이에서 그 하방에 배치되어 있는 취성 재료 기판의 분단 장치.
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