KR20150033521A - 스크라이브 헤드, 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법 - Google Patents

스크라이브 헤드, 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법 Download PDF

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KR20150033521A
KR20150033521A KR20140088300A KR20140088300A KR20150033521A KR 20150033521 A KR20150033521 A KR 20150033521A KR 20140088300 A KR20140088300 A KR 20140088300A KR 20140088300 A KR20140088300 A KR 20140088300A KR 20150033521 A KR20150033521 A KR 20150033521A
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히로시 소야마
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

과제
커터에 대한 데미지를 억제하면서, 기점 크랙을 확실하게 형성한다.
해결 수단
커터 (120) 는 보디부 (110) 에 장착되어 있다. 하중부 (130) 는, 기판 (4) 상에 커터 (120) 가 가압되도록 보디부 (110) 에 연속적인 힘 (LD) 을 부가할 수 있는 것이다. 하중부 (130) 는, 힘 (LD) 을 발생시키기 위한 제 1 액추에이터 (131) 를 갖는다. 충격부 (140) 는, 기판 (4) 상에 커터 (120) 가 가압되도록 보디부 (110) 에 충격적인 힘을 부가할 수 있는 것이다. 충격부 (140) 는, 타격 부재 (142) 와, 제 2 액추에이터 (141) 와, 걸림부 (144) 를 갖는다. 타격 핀 (142) 은, 보디부 (110) 를 세게 치도록 변위 가능한 것이다. 제 2 액추에이터 (141) 는, 보디부 (110) 를 향하여 타격 부재 (142) 에 연속적인 힘을 부가할 수 있는 것이다. 스토퍼 (144) 는, 보디부 (110) 로부터 떨어진 위치에서 타격 핀 (142) 을 일시적으로 걸 수 있는 것이다.

Description

스크라이브 헤드, 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법{SCRIBING HEAD, SCRIBING DEVICE AND SCRIBING METHOD}
본 발명은, 스크라이브 헤드, 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법에 관한 것으로, 특히 커터를 갖는 스크라이브 헤드 및 스크라이브 장치와, 그것을 사용한 스크라이브 방법에 관한 것이다.
플랫 디스플레이 패널 또는 태양 전지 패널 등의 전기 기기의 제조에 있어서, 예를 들어, 유리, 반도체, 사파이어, 세라믹스 등의 취성 재료로 제조된 기판을 절단하는 것이 종종 실시된다. 대부분의 경우, 스크라이브 장치에 의한 기판의 스크라이브가 실시된다. 즉 기판 표면에 스크라이브 라인이 형성된다. 스크라이브 라인이란, 기판의 표면 상에 라인상으로 연장되고, 또한 브레이크를 실시하기에 충분할 정도로 기판의 두께 방향으로 진행된 크랙을 말한다. 브레이크란, 스크라이브 라인 형성 후에 실시되는 기판에 대한 응력 부여의 공정이다. 브레이크에 의해 크랙이 두께 방향으로 완전히 진행됨으로써, 스크라이브 라인을 따라 기판이 완전히 절단된다.
스크라이브 라인은, 기판의 가장자리를 기점으로 하면 용이하게 형성할 수 있다. 왜냐하면, 기판의 가장자리에 있어서는 국소적인 파괴가 일어나기 쉽고, 이 파괴를 기점으로 하여 스크라이브 라인을 연장시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 기판의 가장자리로부터 떨어진 위치를 기점으로 하여 스크라이브 라인을 형성하기 시작하는 것이 요망되는 경우가 종종 있다. 이 경우, 기판의 가장자리가 아니라 기판 표면의 평탄면 상에 기점이 위치하는 점에서, 커터의 칼날 끝이 미끄러지기 쉽다. 이 때문에 스크라이브 라인을 형성하기 시작하기 위한 계기가 되는 파괴 (이하, 기점 크랙이라고 한다) 를 발생시키기 어렵다. 이 때문에, 기점 크랙을 형성하는 기술이 검토되고 있다.
일본 공개특허공보 2000-264656호 (특허문헌 1) 에 의하면, 워크면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 방법이 개시되어 있다. 스크라이브 장치는, 커터와, 커터에 진동을 부여하는 진동 발생 부재를 갖는 스크라이브 본체를 포함한다. 이 방법에 의하면, 스크라이브 본체를, 워크로부터 상방으로 떨어뜨린 상태로 워크면을 따라 상대 이동시킴으로써, 커터가 스크라이브 개시점의 바로 위에 위치된다. 다음으로, 스크라이브 본체를 하강시킴으로써, 커터의 선단이 스크라이브 본체의 자중으로 스크라이브 개시점에 대어진다. 그 후, 스크라이브 본체에 충격을 부여함으로써, 워크면에 있어서 가장자리로부터 떨어진 스크라이브 개시점에 기점 크랙이 형성된다. 워크에 진동을 부여함으로써, 기점 크랙을 계기로 하여 스크라이브 라인이 형성된다.
일본 공개특허공보 2000-264656호
기점 크랙은 스크라이브 본체 (스크라이브 헤드) 에 충격을 부여함으로써 형성된다. 따라서 충격이 지나치게 작으면 기점 크랙을 형성할 수 없고, 반대로 충격이 지나치게 크면 커터에 데미지가 불필요하게 가해진다. 따라서 충격의 크기의 정확 (精確) 한 제어가 요구된다. 그러나, 상기 공보에 기재된 기술에서는, 충격의 크기의 편차가 컸다.
본 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 기판의 가장자리로부터 떨어진 위치를 기점으로 하여 스크라이브 라인을 형성할 때, 커터에 대한 데미지를 억제하면서 기점 크랙을 확실하게 형성할 수 있는 스크라이브 헤드, 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 스크라이브 헤드는, 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 것으로서, 보디부와, 커터와, 하중부와, 충격부를 갖는다. 커터는 보디부에 장착되어 있다. 하중부는, 기판의 표면 상에 커터가 가압되도록 보디부에 연속적인 힘을 부가할 수 있는 것이다. 하중부는, 힘을 발생시키기 위한 제 1 액추에이터를 갖는다. 충격부는, 기판의 표면 상에 커터가 가압되도록 보디부에 충격적인 힘을 부가할 수 있는 것이다. 충격부는, 타격 부재와, 제 2 액추에이터와, 걸림부를 갖는다. 타격 부재는, 보디부를 세게 치도록 변위 가능한 것이다. 제 2 액추에이터는, 보디부를 향하여 타격 부재에 연속적인 힘을 부가할 수 있는 것이다. 걸림부는, 보디부로부터 떨어진 위치에서 타격 부재를 일시적으로 걸 수 있는 것이다.
바람직하게는, 스크라이브 헤드는, 보디부를 회전 운동 가능하게 지지하는 지지점을 갖는 베이스부를 포함한다.
바람직하게는, 스크라이브 헤드는, 지지점의 높이를 변경 가능하게 구성되어 있다.
본 발명의 스크라이브 장치는, 상기 스크라이브 헤드와, 구동부를 갖는다. 구동부는, 기판과 스크라이브 헤드를 상대적으로 변위시키는 것이다.
본 발명의 일 국면에 따른 스크라이브 방법은, 다음의 공정을 갖는다. 커터가 장착된 보디부가 준비된다. 보디부로부터 떨어진 위치에서 타격 부재를 걸면서, 보디부를 향하여 타격 부재에 연속적인 힘이 부가된다. 걸려 있던 타격 부재가 해방된다.
해방된 타격 부재가 보디부를 세게 침으로써, 기판의 표면 상에 충격적인 힘으로 커터가 가압됨으로써, 기판의 표면 상에 기점 크랙이 형성된다. 기판의 표면 상에 커터를 가압하도록 보디부에 연속적인 힘을 부가하면서, 기판과 보디부의 상대적 변위에 의해 기판의 표면 상에서 커터를 주행시킴으로써, 기점 크랙으로부터 스크라이브 라인이 신전 (伸展) 된다.
상기 일 국면에 따른 스크라이브 방법에 있어서 바람직하게는, 보디부를 준비하는 공정은, 스크라이브 헤드를 준비함으로써 실시된다. 스크라이브 헤드는 보디부 및 베이스부를 갖는다. 보디부에는 커터가 장착되어 있다. 베이스부는, 보디부를 회전 운동 가능하게 지지하는 지지점을 갖는다. 기판의 표면 상에서 커터를 주행시키는 공정은, 커터의 후측에 지지점이 위치하도록 실시되어도 되고, 혹은 커터의 전측 (前側) 에 지지점이 위치하도록 실시되어도 된다.
본 발명의 다른 국면에 따른 스크라이브 방법은, 다음의 공정을 갖는다. 기판의 표면 상에 커터를 정치 (靜置) 시키면서, 기판의 표면 상에 힘 (F1) 으로 커터가 가압된다. 기판의 표면 상에 기점 크랙이 형성되도록, 기판의 표면 상에 정치되고 또한 기판의 표면 상에 힘 (F1) 으로 가압되고 있던 커터에 대하여 힘 (F1) 보다 큰 힘 (F2) 이 부가된다. 기점 크랙으로부터 스크라이브 라인이 신전되도록, 기판과 보디부의 상대적 변위에 의해 기판의 표면 상에서 커터를 주행시키면서, 기판의 표면 상에 힘 (F1) 보다 작은 힘 (F3) 으로 커터가 가압된다.
상기 다른 국면에 따른 스크라이브 방법에 있어서 바람직하게는, 힘 (F2) 은 충격적인 힘이다.
본 발명의 스크라이브 헤드 및 스크라이브 장치와, 본 발명의 일 국면에 따른 스크라이브 방법에 의하면, 기점 크랙을 형성하기 위해 타격 부재의 보디부에 세게 치는 것은, 액추에이터로부터 힘이 부가되면서 걸려 있던 타격 부재를 해방시킴으로써 실시된다. 이로써, 액추에이터로부터의 힘의 크기를, 타격 부재가 걸려 있는 동안에 안정화할 수 있다. 따라서, 기점 크랙의 형성시에 커터에 부가되는 충격력을 필요 충분한 크기로 양호한 정밀도로 제어할 수 있다. 따라서, 충격력이 과대해짐으로써 커터에 데미지가 불필요하게 가해지거나, 반대로 충격력이 과소해짐으로써 기점 크랙을 형성할 수 없거나 하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 커터에 대한 데미지를 억제하면서 기점 크랙을 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 따른 스크라이브 방법에 의하면, 기점 크랙을 형성하기 위해 커터에 충격력이 부가될 때, 스크라이브 라인을 형성하기 위해 부가되는 힘보다 큰 힘으로 기판의 표면 상에 커터가 미리 가압되고 있다. 이로써, 기판의 가장자리로부터 떨어진 위치를 기점으로 하여 스크라이브 라인을 형성할 때, 기판의 표면 상에서 커터가 튀어서 휘는 것을 충분히 억제할 수 있다. 따라서, 커터에 부가되는 데미지를 억제하면서 기점 크랙을 확실하게 형성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 기판의 가장자리로부터 떨어진 위치를 기점으로 하여 스크라이브 라인을 형성할 때, 커터에 대한 데미지를 억제하면서 기점 크랙을 확실하게 형성할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 헤드의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2 는 도 1 의 커터의 부분 확대도이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 방법에 의해 형성되는 스크라이브 라인을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 방법의 제 1 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 방법의 제 2 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 방법의 제 3 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 방법의 일 국면을 개략적으로 나타내는 플로우도이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 방법의 다른 국면을 개략적으로 나타내는 플로우도이다.
도 9 는 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 스크라이브 방법을 개략적으로 나타내는 동작 차트도이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 스크라이브 방법의 제 1 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 스크라이브 방법의 제 2 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 12 는 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 스크라이브 방법의 제 3 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태 3 에 있어서의 스크라이브 헤드의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 14 는 도 13 의 스크라이브 헤드의 지지점이 변경된 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 15 는 본 발명의 실시형태 4 에 있어서의 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 16 은 본 발명의 실시형태 4 에 있어서의 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.
(실시형태 1)
도 1 은 본 실시형태의 스크라이브 헤드 (30) 와, 기판 (4) 과, 기판 (4) 을 지지하는 테이블 (11) 을 도시하고 있다. 본 실시형태의 스크라이브 헤드 (30) 는, 스크라이브 헤드 (30) 를 기판 (4) 에 대하여 상대 변위시키는 기구 (도 1 에 있어서 도시 생략) 와 함께, 스크라이브 장치에 장착되어 사용된다. 또한 이하에 있어서 이 상대 변위가 기판 (4) 을 정치시키면서 스크라이브 헤드 (30) 를 이동시킴으로써 실시되는 경우에 대해 설명하는 경우가 있지만, 등가의 상대적 변위가 얻어지는 한, 스크라이브 헤드 (30) 를 정지 (靜止) 시키면서 기판 (4) 을 이동시켜도 되고, 혹은 양자를 이동시켜도 된다.
스크라이브 헤드 (30) 는, 기판 (4) 의 표면 (FC) 에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 것이다. 기판 (4) 은, 예를 들어, 유리, 반도체, 사파이어 또는 세라믹스 등의 취성 재료로 제조되어 있다. 스크라이브 헤드 (30) 는, 보디부 (110) 와, 커터 (120) 와, 하중부 (130) 와, 충격부 (140) 와, 베이스부 (150) 를 갖는다.
커터 (120) 는 보디부 (110) 에 장착되어 있다. 커터 (120) 는, 보디부 (110) 로부터의 작용에 의해, 기판 (4) 의 표면 (FC) 에 힘 (F) 으로 가압된다.
또한 도 2 를 참조하면, 커터 (120) 는, 칼날 끝 (121) 과, 칼날 끝 (121) 을 유지하는 홀더 (122) 를 갖는다. 바람직하게는 커터 (120) 는 다이아몬드 포인트이다. 즉 칼날 끝 (121) 은 다이아몬드로 제조되어 있는 것이 바람직하다. 다이아몬드는, 천연의 혹은 합성된 단결정체 다이아몬드, 다결정체 다이아몬드, 또는 다이아몬드 입자를 철족 원소 등의 결합재에 의해 결합시킨 소결 다이아몬드이다. 스크라이브 헤드 (30) 의 후술하는 진행 방향 (DR1) 과 기판 (4) 표면 (FC) 의 법선 방향 (NM) 이 이루는 평면 상에 있어서, 진행 방향 (DR1) 과 홀더 (122) 가 칼날 끝 (121) 을 향하여 연장되는 연장 방향 (CT) 은, 90 °초과 180 °미만의 각도 (AG) 를 이루는 것이 바람직하다.
또한 홀더 (122) 는, 예를 들어, 원기둥상 또는 각기둥상으로 연장되어 있는 봉체이다. 칼날 끝 (121) 의 형상은, 스크라이브 라인에 맞춰 결정되면 되며, 예를 들어 사각뿔 사다리꼴 형상이다. 연장 방향 (CT) 을 따른 법선을 갖는 단면에 있어서 홀더 (122) 는 2 ㎜ ∼ 6 ㎜ 정도의 최대 치수 (홀더 (122) 가 원기둥상인 경우, 직경 치수) 를 갖는 것이 바람직하다.
연장 방향 (CT) 을 따른 홀더 (122) 의 길이는 10 ∼ 70 ㎜ 정도인 것이 바람직하다.
칼날 끝 (121) 이 사각뿔 사다리꼴 형상을 갖는 경우, 홀더 (122) 의 선단 부와의 접합부 근방에 있어서의 칼날 끝 (121) 의 한 변의 치수는, 0.5 ∼ 3.0 ㎜ 정도가 바람직하고, 0.8 ∼ 2.0 ㎜ 정도가 보다 바람직하다.
보디부 (110) 는 보디 본체 (111) 및 홀더 지지 부재 (112) 를 갖는다. 홀더 지지 부재 (112) 는, 커터 (120) 의 홀더 (122) 가 연장되는 연장 방향 (CT) (도 2) 을 조정 가능하게 홀더 (122) 를 지지하고 있다.
베이스부 (150) 는 베이스 본체 (151) 및 리미터 (152) 를 갖는다. 베이스 본체 (151) 는, 보디부 (110) 를 회전 운동 가능하게 지지하는 지지점 (AX) 을 갖는다. 리미터 (152) 는, 보디부 (110) 가 하방을 향하여 회전 운동 가능한 범위를 제한하고 있다.
하중부 (130) 는 베이스부 (150) 에 지지되어 있다. 하중부 (130) 는, 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 커터 (120) 가 가압되도록 보디부 (110) 에 연속적인 힘 (LD) 을 부가할 수 있는 것이다. 하중부 (130) 는, 힘 (LD) 을 발생시키기 위한 에어 실린더 (131) (제 1 액추에이터) 와, 힘을 전달하기 위한 가압 핀 (132) 을 갖는다.
충격부 (140) 는 베이스부 (150) 에 지지되어 있다. 충격부 (140) 는, 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 커터 (120) 가 가압되도록 보디부 (110) 에 충격적인 힘을 부가할 수 있는 것이다. 충격부 (140) 는, 에어 실린더 (141) (제 2 액추에이터) 와, 타격 핀 (142) (타격 부재) 과, 스위치 (143) 와, 스토퍼 (144) (걸림부) 를 갖는다.
에어 실린더 (141) 는, 보디부 (110) 를 향하여 타격 핀 (142) 에 연속적인 힘 (LE) 을 부가함으로써 타격 핀 (142) 을 돌출시킬 수 있는 것이다. 타격 핀 (142) 은 에어 실린더 (141) 에 의해 복귀단의 위치와 돌출단의 위치 사이를 변위 가능한 것이다.
타격 핀 (142) 은, 복귀단에 위치하는 경우에는 보디부 (110) 로부터 떨어지고, 돌출단에 위치하는 경우에는 보디부 (110) 에 부딪힌다. 따라서 타격 핀 (142) 은, 보디부 (110) 를 세게 치도록 변위 가능한 것이다.
스위치 (143) 는, 스토퍼 (144) 의 위치를 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 전환시키는 액추에이터로서, 예를 들어 에어 실린더이다. 폐쇄 위치에 위치하는 스토퍼 (144) (도 1) 는, 타격 핀 (142) 이 보디부 (110) 를 향하여 돌출되려고 하는 경로를 차단한다. 이 경우, 돌출되려고 하는 타격 핀 (142) 이 스토퍼 (144) 에 가압됨으로써 타격 핀 (142) 의 변위가 방해된다. 즉 스토퍼 (144) 는, 보디부 (110) 로부터 떨어진 위치에서 타격 핀 (142) 을 건다. 스토퍼 (144) 가 개방 위치로 이동되면, 즉 스토퍼 (144) 가 도 1 에 있어서의 상방향으로 퇴행되면, 스토퍼 (144) 는 타격 핀 (142) 을 걸지 않게 된다. 이와 같이 스토퍼 (144) 는, 보디부 (110) 로부터 떨어진 위치에서 타격 핀 (142) 을 일시적으로 걸 수 있도록 구성되어 있다.
도 3 을 참조하면, 본 실시형태의 스크라이브 방법에 있어서, 스크라이브 라인 (SL) 은 기점 크랙 (TG) 으로부터 신전된다. 즉, 먼저 기점 크랙 (TG) 이 형성되고, 그리고 거기로부터 스크라이브 라인 (SL) 이 형성된다. 기점 크랙 (TG) 은, 기판 (4) 의 가장자리 (EG) 로부터 떨어진 위치에 형성된다. 도 4 ∼ 도 6 의 각각은 스크라이브 방법의 제 1 ∼ 제 3 공정의 모습을 나타내고 있다. 또 도 7 및 도 8 의 각각은 개략적인 플로우를 상이한 관점에서 도시하고 있다. 도 9 는 스크라이브 장치의 동작 차트를 나타내고 있다. 이하, 스크라이브 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4 를 참조하면, 커터 (120) 가 장착된 보디부 (110) 와, 보디부 (110) 를 회전 운동 가능하게 지지하는 지지점 (AX) 을 갖는 베이스부 (150) 를 포함하는 스크라이브 헤드 (30) 가 준비된다 (도 7 : 단계 S10). 기판 (4) 의 표면 (FC) 에 있어서 기점 크랙 (TG) (도 3) 이 형성되어야 할 위치 상에 커터 (120) 가 배치되도록, 스크라이브 헤드 (30) 의 수평 이동과 하강 이동이 실시된다.
또 스토퍼 (144) 가 폐쇄 위치 (도 4 에 도시되는 위치) 가 되면서 에어 실린더 (141) 의 압력이 높아진다. 이로써, 타격 핀 (142) 이 보디부 (110) 로부터 떨어진 위치에서 걸리면서, 타격 핀 (142) 에 연속적인 힘 (LE) 이 부가된다 (도 7 : 단계 S20). 에어 실린더 (141) 의 압력은, 압력이 증대된 순간에는 불안정해지기 쉽지만, 시간의 경과와 함께 안정화된다. 따라서 힘 (LE) 의 최종적인 크기는 양호한 정밀도로 설정할 수 있다.
또 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 커터 (120) 가 정치되면서, 에어 실린더 (131) 가 연속적인 힘 (LD1) 을 발생시킴으로써, 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 힘 (F1) 으로 커터 (120) 가 가압된다 (도 8 : 단계 T10).
또한 도 5 를 참조하면, 스토퍼 (144) 가 개방 위치로 이동된다. 이로써, 스토퍼 (144) 에 의해 걸려 있던 타격 핀 (142) 이 해방된다 (도 7 : 단계 S30).
그 결과, 힘 (LE) (도 4) 으로 탄성 지지되고 있던 타격 핀 (142) 은, 급격하게 가속된 후에 보디부 (110) 를 충격력 (IP) 으로 세게 친다. 충격력 (IP) 이 계속되는 시간은 전형적으로는 1 초 미만이다.
기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 정지되고 또한 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 힘 (F1) 으로 가압되고 있던 커터 (120) (도 4) 는, 타격 핀 (142) 이 보디부 (110) 를 세게 침으로써 (도 5), 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 충격적인 힘 (F2) 으로 가압된다 (도 8 : 단계 T20). 힘 (F2) 은, 에어 실린더 (131) 에서 기인한 힘 (F1) 에 추가로 타격 핀 (142) 에 의한 힘이 부가되어 발생하는 것이므로, 당연히 힘 (F1) 보다 크다. 이 충격적인 힘 (F2) 에 의해, 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 기점 크랙 (TG) (도 3) 이 형성된다 (도 7 : 단계 S40).
도 6 을 참조하면, 타격 핀 (142) 이 보디부 (110) 를 세게 친 후, 타격 핀 (142) 은 보디부 (110) 로부터 떨어진 위치로 되돌아온다. 또 스토퍼 (144) 가 폐쇄 위치로 이동된다.
에어 실린더 (131) 에 의해 보디부 (110) 에 연속적인 힘 (LD2) 이 부가됨으로써, 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 커터 (120) 가 힘 (F3) 으로 가압된다. 전술한 힘 (LD1) (도 4) 과 비교하여 힘 (LD2) 은 작게 된다. 따라서 힘 (F3) 은 힘 (F1) 보다 작게 된다. 반대로 말하면, 힘 (F1) 은 힘 (F3) 보다 크게 되고, 바람직하게는 힘 (F3) 의 2 배 정도 이상 5 배 정도 이하로 된다.
힘 (F3) 이 부가된 상태로, 스크라이브 헤드 (30) 를 진행 방향 (DR1) 을 향하여 이동시킴으로써 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에서 커터 (120) 가 주행된다 (도 8 : 단계 T30). 진행 방향 (DR1) 은, 지지점 (AX) 에서 커터 (120) 를 향하는 방향을 따르고 있다. 따라서 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 있어서의 커터 (120) 의 주행은, 커터 (120) 의 후측에 지지점 (AX) 이 위치하도록 실시된다. 이로써, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 기점 크랙 (TG) 으로부터 스크라이브 라인 (SL) 이 신전된다 (도 7 : 단계 S50).
본 실시형태에 의하면, 기점 크랙 (TG) 을 형성하기 위해 타격 핀 (142) 의 보디부 (110) 에 세게 치는 것은, 에어 실린더 (141) 로부터 힘이 부가되면서 걸려 있던 타격 핀 (142) 을 해방시킴으로써 실시된다. 이로써, 에어 실린더 (141) 로부터의 힘의 크기를 타격 핀 (142) 이 걸려 있는 동안에 안정화할 수 있다. 따라서, 기점 크랙 (TG) 의 형성시에 커터 (120) 에 부가되는 충격력을 필요 충분한 크기로 양호한 정밀도로 제어할 수 있다. 따라서, 충격력이 과대해짐으로써 커터 (120) 에 불필요하게 데미지가 가해지거나, 반대로 충격력이 과소해짐으로써 기점 크랙을 형성할 수 없거나 하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 커터 (120) 에 대한 데미지를 억제하면서 기점 크랙 (TG) 을 확실하게 형성할 수 있다.
또 기점 크랙을 형성하기 위해 커터 (120) 에 힘 (F2) 이 부가될 때, 스크라이브 라인을 형성하기 위해 부가되는 힘 (F3) 보다 큰 힘 (F1) 으로 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에 커터 (120) 가 미리 가압되고 있다. 이로써, 기판 (4) 의 가장자리로부터 떨어진 위치를 기점으로 하여 스크라이브 라인을 형성할 때, 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에서 커터 (120) 가 튀어서 휘는 것을 충분히 억제할 수 있다. 따라서, 커터 (120) 에 부가되는 데미지를 억제하면서 기점 크랙을 확실하게 형성할 수 있다. 또 힘 (F2) 은 충격적인 힘이다. 이로써 기점 크랙을 보다 확실하게 형성할 수 있다.
또 베이스부 (150) 는, 보디부 (110) 를 회전 운동 가능하게 지지하는 지지점 (AX) 을 갖는다. 이로써, 충격부 (140) 에 의한 충격력을 커터 (120) 에 회전 운동을 통하여 전달할 수 있다. 또 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에서 커터 (120) 를 주행시키는 공정은, 커터 (120) 의 후측에 지지점 (AX) 이 위치하도록 실시된다. 이로써, 스크라이브 라인의 형성에 있어서 커터 (120) 가 기판 (4) 중에 파고들기 쉬워진다.
또 스크라이브 라인의 형성시에 커터 (120) 에 하중을 부가하기 위한 에어 실린더 (131) 와는 별개로, 기점 크랙의 형성시에 커터 (120) 에 충격력을 부가하기 위한 에어 실린더 (141) 가 사용된다. 따라서 하중의 인가에 적합한 에어 실린더와 충격력의 인가에 적합한 에어 실린더의 각각을 개별적으로 선택할 수 있다.
또 기점 크랙의 형성시에 커터 (120) 를 미리 가압하는 힘과 스크라이브 라인의 형성시에 커터 (120) 를 가압하는 힘이, 모두 에어 실린더 (131) 에 의해 발생된다. 따라서 이들 힘의 각각을 발생시키는 2 개의 에어 실린더가 형성되는 경우에 비해, 스크라이브 헤드의 구성을 보다 간소하게 할 수 있다.
(실시형태 2)
상기 서술한 실시형태 1 에 있어서는, 스크라이브 라인 (SL) 이 형성될 때에 스크라이브 헤드 (30) 가 진행 방향 (DR1) (도 6) 을 향하여 이동된다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 스크라이브 헤드 (30) 가 진행 방향 (DR1) 과 반대의 진행 방향 (DR2) (도 12) 을 향하여 이동된다. 보다 상세하게는, 실시형태 1 의 도 4 ∼ 도 6 의 각각의 공정에 대응하여, 도 10 ∼ 도 12 의 공정이 실시된다. 또한, 이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 기판 (4) 의 표면 (FC) 의 법선 방향 (NM) 을 기준으로 하여 커터 (120) 의 홀더 (122) 의 연장 방향 (CT) (도 2) 은, 실시형태 1 과는 역방향으로 경사지는 것이 바람직하다.
상기 이외의 구성에 대해서는, 상기 서술한 실시형태 1 의 구성과 거의 동일하기 때문에, 동일하거나 또는 대응하는 요소에 대해 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 반복하지 않는다.
본 실시형태에 의하면, 기판 (4) 의 표면 (FC) 상에서의 커터 (120) 의 주행이, 커터 (120) 의 전측에 지지점 (AX) 이 위치하도록 실시된다 (도 12). 이로써, 스크라이브 라인 (SL) (도 3) 의 형성에 있어서 커터 (120) 의 궤도가 잘 흔들리지 않게 된다. 특히, 새로 신전되어 가는 스크라이브 라인 (SL) 이 기존의 스크라이브 라인을 교차함으로써 유발되는 커터 (120) 의 궤도의 흔들림이 효과적으로 억제된다.
(실시형태 3)
도 13 및 도 14 를 참조하면, 본 실시형태의 스크라이브 헤드 (30V) 는, 커터 (120) 의 선단의 높이에 대한 지지점 (AX) 의 높이를 변경 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 보디부 (110) 는, 보디 본체 (111) 와는 별개로 회전 운동 부재 (113) 를 갖는다. 회전 운동 부재 (113) 는 베이스부 (150) 의 지지점 (AX) 에 의해 회전 운동 가능하게 지지되어 있다. 보디 본체 (111) 에는, 회전 운동 부재 (113) 를 고정시키기 위한 나사공 (HL) 이, 회전 운동 부재 (113) 의 높이를 선택할 수 있도록 상이한 높이에 형성되어 있다. 베이스부 (150) 는, 베이스 본체 (151) 와는 별개로 축 지지 부재 (153) 를 갖는다. 지지점 (AX) 은 축 지지 부재 (153) 에 형성되어 있다. 베이스 본체 (151) 에는, 축 지지 부재 (153) 를 고정시키기 위한 나사공 (HM) 이, 축 지지 부재 (153) 의 높이를 선택할 수 있도록 상이한 높이에 형성되어 있다.
또한, 상기 이외의 구성에 대해서는, 상기 서술한 실시형태 1 또는 2 의 구성과 거의 동일하기 때문에, 동일하거나 또는 대응하는 요소에 대해 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 반복하지 않는다.
본 실시형태에 의하면, 커터 (120) 의 선단의 높이에 대한 보디부 (110) 의 회전 운동 중심의 높이를 조정할 수 있다. 따라서 커터 (120) 의 선단으로부터 기판 (4) 의 표면 (FC) 에 부가되는 힘 (F) 의 방향을 조정할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에 있어서는, 실시형태 1 및 2 에서 설명한 스크라이브 헤드 (30) 를 갖는 스크라이브 장치의 세부에 대해 설명한다. 또한 스크라이브 헤드 (30) 대신에 실시형태 3 에서 설명한 스크라이브 헤드 (30V) 가 사용되어도 된다.
도 15 및 도 16 을 참조하면, 스크라이브 장치 (1) 는, 유지 유닛 (10) 과, 스크라이브 유닛 (20) 과, 촬상부 유닛 (80) 과, 제어 유닛 (90) 을 갖는다. 또한, 도 15 및 도 16 에는, 그것들의 방향 관계를 명확하게 하기 위해, Z 축 방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계가 부여되어 있다.
유지 유닛 (10) 은, 기판 (4) 을 유지하면서 이동시킴으로써, 기판 (4) 을 스크라이브 유닛 (20) 에 대하여 이동시킨다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 유지 유닛 (10) 은, 기부 (10a) 상에 형성되어 있고, 테이블 (11) 과, 볼 나사 기구 (12) 와, 모터 (13) 를 갖는다. 여기서, 기부 (10a) 는, 예를 들어 대략 직방체상의 석정반 (石定盤) 에 의해 형성되어 있고, 그 상면 (유지 유닛 (10) 과 대향하는 면) 은 평탄 가공되어 있다.
테이블 (11) 은, 재치 (載置) 된 기판 (4) 을 흡착 유지한다. 또, 테이블 (11) 은, 유지된 기판 (4) 을 화살표 (AR1) 방향 (X 축 플러스 또는 마이너스 방향 : 이하, 간단히「진퇴 방향」이라고도 부른다) 으로 진퇴시킴과 함께, 화살표 (R1) 방향으로 회전시킨다. 테이블 (11) 은, 흡착부 (11a) 와, 회전대 (11b) 와, 이동대 (11c) 를 갖는다. 흡착부 (11a) 는, 회전대 (11b) 의 상측에 형성되어 있다. 흡착부 (11a) 의 상면에는, 기판 (4) 이 재치 가능하게 되어 있다. 또, 흡착부 (11a) 의 상면에는, 복수의 흡착홈 (도시 생략) 이 격자상으로 배치되어 있다. 따라서, 기판 (4) 이 재치된 상태로, 각 흡착홈 내의 분위기가 배기됨으로써, 기판 (4) 은 흡착부 (11a) 에 대하여 흡착된다. 회전대 (11b) 는, 흡착부 (11a) 의 하측에 형성되어 있고, Z 축과 거의 평행한 회전축 (11d) 을 중심으로 흡착부 (11a) 를 회전시킨다. 또, 이동대 (11c) 는, 회전대 (11b) 의 하측에 형성되어 있고, 진퇴 방향을 따라 흡착부 (11a) 및 회전대 (11b) 를 이동시킨다. 따라서, 테이블 (11) 에 흡착 유지된 기판 (4) 은, 화살표 (AR1) 방향으로 진퇴됨과 함께, 흡착부 (11a) 의 진퇴 동작에 수반하여 이동하는 회전축 (11d) 을 중심으로 회전된다.
볼 나사 기구 (12) 는, 테이블 (11) 의 하측에 배치되어 있고, 테이블 (11) 을 화살표 (AR1) 방향으로 진퇴시킨다. 볼 나사 기구 (12) 는, 이송 나사 (12a) 와 너트 (12b) 를 갖는다. 이송 나사 (12a) 는, 테이블 (11) 의 진퇴 방향을 따라 연장되는 봉체이다. 이송 나사 (12a) 의 외주면에는, 나선상의 홈 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또, 이송 나사 (12a) 의 일단은 지지부 (14a) 에 의해, 이송 나사 (12a) 의 타단은 지지부 (14b) 에 의해 각각 회전 가능하게 지지되어 있다.
모터 (13) 는 이송 나사 (12a) 와 연동 연결되어 있다. 모터 (13) 가 회전하면 그 회전 방향으로 이송 나사 (12a) 도 회전한다. 너트 (12b) 는, 이송 나사 (12a) 의 회전에 따라, 볼 (도시 생략) 의 롤링 운동에 의해 화살표 (AR1) 방향으로 진퇴한다. 너트 (12b) 는, 이동대 (11c) 의 하부에 고정되어 있다. 따라서, 모터 (13) 가 구동되어, 모터 (13) 의 회전력이 이송 나사 (12a) 에 전달되면, 너트 (12b) 는 화살표 (AR1) 방향으로 진퇴한다. 그 결과, 너트 (12b) 가 고정되어 있는 테이블 (11) 은, 너트 (12b) 와 동일하게 화살표 (AR1) 방향으로 진퇴한다.
1 쌍의 가이드 레일 (15, 16) 은, 진행 방향에 있어서의 테이블 (11) 의 이동을 규제한다.
도 16 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 가이드 레일 (15, 16) 은, 기부 (10a) 상에 있어서, 화살표 (AR2) 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다. 각 슬라이딩부 (17) 는, 가이드 레일 (15) 을 따라 화살표 (AR1) 방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 되어 있다. 각 슬라이딩부 (17) 는, 이동대 (11c) 의 하부에 있어서, 화살표 (AR1) 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다. 각 슬라이딩부 (18) 는, 가이드 레일 (16) 을 따라 화살표 (AR1) 방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 되어 있다. 각 슬라이딩부 (18) 는, 슬라이딩부 (17) 와 동일하게, 이동대 (11c) 의 하부에 있어서, 화살표 (AR1) 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다.
상기 서술한 바와 같이 모터 (13) 의 회전력이 볼 나사 기구 (12) 에 부여되면, 테이블 (11) 은 1 쌍의 가이드 레일 (15, 16) 을 따라 이동한다. 그 때문에, 진퇴 방향에 있어서의 테이블 (11) 의 직진성을 확보할 수 있다. 또한, 볼 나사 기구 (12) 대신에 리니어 가이드 (리니어 모터) 가 형성되어도 된다.
스크라이브 유닛 (20) 은 스크라이브 헤드 (30) 및 구동부 (70) 를 갖는다. 구동부 (70) 는, 기판 (4) 과 스크라이브 헤드 (30) 를 상대적으로 변위시키는 것이다. 구체적으로는, 구동부 (70) 는, 스크라이브 라인 (SL) 의 형성시에 스크라이브 헤드 (30) 를 화살표 (AR2) 방향 (Y 축 플러스 또는 마이너스 방향) 을 따라 왕복 이동시킨다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 구동부 (70) 는, 지주 (71) 와, 가이드 레일 (72) 과, 모터 (73) 를 갖는다.
각 지주 (71) 는, 기부 (10a) 로부터 상하 방향 (Z 축 방향) 으로 연장된다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 각 가이드 레일 (72) 은, 지주 (71) 사이에 끼워진 상태로, 이들 지주 (71) 에 대하여 고정되어 있다. 가이드 레일 (72) 은, 스크라이브 라인 (SL) 을 형성할 때의 스크라이브 헤드 (30) 의 이동을 규제한다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 가이드 레일 (72) 은 상하 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다. 모터 (73) 는, 도시가 생략된 이송 기구 (예를 들어, 볼 나사 기구) 와 연동 연결되어 있다. 이로써, 모터 (73) 가 회전하면, 스크라이브 헤드 (30) 는 가이드 레일 (72) 을 따라 화살표 (AR2) 방향으로 왕복한다.
촬상부 유닛 (80) 은, 유지 유닛 (10) 에 유지된 기판 (4) 을 촬상한다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 촬상부 유닛 (80) 은 카메라 (85) 를 갖는다. 각 카메라 (85) 는, 유지 유닛 (10) 의 상방에 배치되어 있다. 카메라 (85) 는, 기판 (4) 상에 형성된 특징적인 부분 (예를 들어 얼라이먼트 마크) 의 화상을 촬상한다. 그리고, 카메라 (85) 에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 기판 (4) 의 위치 및 자세가 파악된다.
제어 유닛 (90) 은, 스크라이브 장치 (1) 의 각 요소의 동작 제어 및 데이터 연산을 실현한다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 제어 유닛 (90) 은, ROM (91) 과, RAM (92) 과, CPU (93) 를 갖는다. ROM (Read Only Memory) (91) 은, 이른바 불휘발성의 기억부로서, 예를 들어, 프로그램 (91a) 이 격납되어 있다. 또한, ROM (91) 으로는, 자유롭게 읽고 쓸 수 있는 불휘발성 메모리인 플래시 메모리가 사용되어도 된다. RAM (Random Access Memory) (92) 은, 휘발성의 기억부로서, 예를 들어, CPU (93) 의 연산에서 사용되는 데이터가 격납된다. CPU (Central Processing Unit) (93) 는, ROM (91) 의 프로그램 (91a) 에 따른 제어 (예를 들어, 유지 유닛 (10) 의 진퇴·회전 동작, 스크라이브 헤드 (30) 에 있어서의 왕복·승강 동작, 후술하는 다이아몬드 포인트 냉각 기구 (100) 에 의한 냉각 동작 등의 제어), 및 다양한 데이터 연산 처리 등을 실행한다.
본 실시형태에 의하면, 스크라이브 장치 (1) 에 스크라이브 헤드 (30) (실시형태 1 또는 2) 가 형성된다. 이로써, 전술한 바와 같이, 커터에 대한 데미지를 억제하면서 기점 크랙을 확실하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시형태를 자유롭게 조합하거나, 각 실시형태를 적절히 변형, 생략하거나 할 수 있다. 예를 들어, 스크라이브 헤드의 보디부는 반드시 회전 운동 가능하게 지지될 필요는 없고, 상하 방향으로 평행 이동 가능하게 지지되어도 된다. 또 에어 실린더 대신에 다른 액추에이터가 사용되어도 된다.
1 : 스크라이브 장치
4 : 기판
10 : 유지 유닛
30, 30V : 스크라이브 헤드
61 : 칼날부
70 : 구동부
110 : 보디부
111 : 보디 본체
112 : 홀더 지지 부재
113 : 회전 운동 부재
120 : 커터
121 : 칼날 끝
122 : 홀더
130 : 하중부
131 : 에어 실린더 (제 1 액추에이터)
132 : 가압 핀
140 : 충격부
141 : 에어 실린더 (제 2 액추에이터)
142 : 타격 핀 (타격 부재)
143 : 스위치
144 : 스토퍼 (걸림부)
150 : 베이스부
151 : 베이스 본체
152 : 리미터
153 : 축 지지 부재
AX : 지지점
FC : 표면
SL : 스크라이브 라인
TG : 기점 크랙

Claims (10)

  1. 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이브 헤드로서,
    보디부와,
    상기 보디부에 장착된 커터와,
    상기 기판의 표면 상에 상기 커터가 가압되도록 상기 보디부에 연속적인 힘을 부가할 수 있는 하중부를 구비하고, 상기 하중부는 힘을 발생시키기 위한 제 1 액추에이터를 갖고,
    추가로
    상기 기판의 표면 상에 상기 커터가 가압되도록 상기 보디부에 충격적인 힘을 부가할 수 있는 충격부를 구비하고, 상기 충격부는, 상기 보디부를 세게 치도록 변위 가능한 타격 부재와, 상기 보디부를 향하여 상기 타격 부재에 연속적인 힘을 부가할 수 있는 제 2 액추에이터와, 상기 보디부로부터 떨어진 위치에서 상기 타격 부재를 일시적으로 걸 수 있는 걸림부를 갖는 스크라이브 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보디부를 회전 운동 가능하게 지지하는 지지점을 갖는 베이스부를 추가로 구비하는 스크라이브 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지점의 높이를 변경 가능하게 구성된 스크라이브 헤드.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 스크라이브 헤드와,
    상기 기판과 상기 스크라이브 헤드를 상대적으로 변위시키는 구동부를 구비하는 스크라이브 장치.
  5. 커터가 장착된 보디부를 준비하는 공정과,
    상기 보디부로부터 떨어진 위치에서 타격 부재를 걸면서, 상기 보디부를 향하여 상기 타격 부재에 연속적인 힘을 부가하는 공정과,
    걸려 있던 상기 타격 부재를 해방시키는 공정과,
    해방된 상기 타격 부재가 상기 보디부를 세게 침으로써, 기판의 표면 상에 충격적인 힘으로 상기 커터가 가압됨으로써, 상기 기판의 표면 상에 기점 크랙을 형성하는 공정과,
    상기 기판의 표면 상에 상기 커터를 가압하도록 상기 보디부에 연속적인 힘을 부가하면서, 상기 기판과 상기 보디부의 상대적 변위에 의해 상기 기판의 표면 상에서 상기 커터를 주행시킴으로써, 상기 기점 크랙으로부터 스크라이브 라인을 신전시키는 공정을 구비하는 스크라이브 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보디부를 준비하는 공정은, 상기 커터가 장착된 상기 보디부와, 상기 보디부를 회전 운동 가능하게 지지하는 지지점을 갖는 베이스부를 포함하는 스크라이브 헤드를 준비함으로써 실시되는 스크라이브 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판의 표면 상에서 상기 커터를 주행시키는 공정은, 상기 커터의 후측에 상기 지지점이 위치하도록 실시되는 스크라이브 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판의 표면 상에서 상기 커터를 주행시키는 공정은, 상기 커터의 전측에 상기 지지점이 위치하도록 실시되는 스크라이브 방법.
  9. 기판의 표면 상에 커터를 정치시키면서, 상기 기판의 표면 상에 힘 (F1) 으로 커터를 가압하는 공정과,
    상기 기판의 표면 상에 기점 크랙이 형성되도록, 상기 기판의 표면 상에 정치되고 또한 상기 기판의 표면 상에 힘 (F1) 으로 가압되고 있던 상기 커터에 대하여 힘 (F1) 보다 큰 힘 (F2) 을 부가하는 공정과,
    상기 기점 크랙으로부터 스크라이브 라인이 신전되도록, 상기 기판과 상기 보디부의 상대적 변위에 의해 상기 기판의 표면 상에서 상기 커터를 주행시키면서, 상기 기판의 표면 상에 힘 (F1) 보다 작은 힘 (F3) 으로 상기 커터를 가압하는 공정을 구비하는 스크라이브 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 힘 (F2) 은 충격적인 힘인 스크라이브 방법.
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