TWI451523B

TWI451523B - Substrate fixing device

Info

Publication number: TWI451523B
Application number: TW099109488A
Authority: TW
Inventors: Kouji Yamamoto; Norifumi Arima; Tsuyoshi Hata
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-09-01
Also published as: JP2010232603A; CN101851060A; KR20100109448A; TW201112351A; KR101228977B1; CN101851060B

Description

基板固定裝置

本發明係關於基板固定裝置，更詳細係關於以負壓吸附固定基板之裝置。

以往，做為切斷玻璃基板或陶瓷基板等脆性材料基板之方法，係使用藉由將由鑽石等構成之刀之刃按壓於固定為平坦之狀態之脆性材料基板使相對移動，形成由垂直裂痕構成之劃線，之後，依必要施加剪斷力使垂直裂痕往基板之厚度方向全體伸展切斷基板之方法。此外，最近，以雷射光束照射形成劃線之方法亦逐漸被使用。

欲使構成劃線之垂直裂痕加深，使用刀之場合必須增大對基板之按壓力，使用雷射之場合必須增大雷射光束之照射輸出或延遲掃描速度。然而，若增大刀之按壓力，於基板易產生微細之缺口或裂痕且刀之使用壽命變短。此外，若增大雷射光束之照射輸出，可能於基板表面產生加熱造成之損傷，若延遲掃描速度，加工效率會降低。

針對此點，有提案在使基板彎曲之狀態下進行劃線以加深垂直裂痕之技術(例如參照專利文獻1)。

[專利文獻1]日本特開平7-323384號公報

然而，在提案技術係於形成有特定之曲面之載台上保持基板，故必須分別使用對應於基板之曲面狀態之載台。

本發明之目的在於提供不交換載台便可將基板變形為所望之形狀且可固定之基板固定裝置。

根據本發明，提供一種基板固定裝置，具備：具有形成有吸引孔或吸引槽之基板支持面之基台、安裝為覆蓋前述基板支持面之彈性多孔質構件、使前述吸引孔或吸引槽之內部產生負壓之吸引手段，於前述彈性多孔質構件之表面吸附固定基板，其特徵在於：使前述吸引孔或吸引槽之內部產生之負壓局部相異，以使吸附固定之前述基板可變形。

在此，從使基板順利變形為所望之形狀之觀點，前述彈性多孔質構件之厚度為0.1~5mm之範圍較理想。此外，前述彈性多孔質構件之彈性率為10~25N/mm² 之範圍較理想。另外，前述彈性多孔質構件之氣孔率為20~50%之範圍較理想。

以本發明之基板固定裝置，將彈性多孔質構件安裝為覆蓋形成有吸引孔或吸引槽之基板支持面並設置使前述吸引孔或吸引槽之內部產生負壓之吸引手段，使前述吸引孔或吸引槽之內部產生局部相異之負壓。即，由於使由前述吸引孔或吸引槽產生之吸引力局部相異，故可將於彈性多孔質構件之表面吸附固定之基板變形為所望之形狀。藉此，不必準備如以往之對應於各曲面形狀之複數載台。

以下，雖針對本發明之基板固定裝置更詳細說明，但本發明並不限於此等實施形態。

於圖1顯示本發明之基板固定裝置之一實施例之概說垂直剖面圖。於此圖顯示之固定台(基板固定裝置)S粗分為基台1與載置板(彈性多孔質構件)2之2個構件。於基台1之內部於對紙面垂直方向形成有細長之3個減壓室11a~11c。於基台1之上面之基板支持面15以特定間隔形成有複數個吸引孔12，此等吸引孔12係連通於減壓室11a~11c其中之一。此外，於各減壓室11a~11c之底面分別形成有貫通孔13。於此貫通孔13安裝一方端連接於真空泵P之連接管14之另一方端。於連接管14之途中設有調整閥Va、Vb、Vc。另外，減壓室並不限定於3個。

於圖2顯示基台1之平面圖。在同圖(a)係於基台1之基板支持面15縱橫排列配置有複數之吸引孔12。當然，吸引孔12之配置並不限定於此。於連通於相同減壓室之吸引孔12產生相同吸引力，如後述，藉由對各減壓室改變吸引力而使基板之吸引局部相異，可使基板彎曲。同圖(b)係於基板支持面15形成吸引槽16代替吸引孔12者，於此種實施形態之場合亦發揮同樣之作用效果。

於圖1，於基台1之基板支持面15之上安裝有載置板2。於基板支持面15與載置板2之間設接著劑層亦無妨。此載置板2係由多孔質構件構成，來自吸引孔12之吸引力帶平緩之擴張傳至載置板2之表面。此外，由於載置板2具有彈性，故載置於載置板2之基板之彎曲等厚度方向之變形為可能。

欲將來自吸引孔12之局部相異之吸引力帶平緩之擴張傳至載置板2之表面，載置板2之氣孔率為20~50%之範圍較理想，厚度為0.1~5mm之範圍較理想。此外，欲容易且高精度進行基板之彎曲等所望之變形，彈性率為10~25N/mm² 之範圍較理想，更理想為18~22N/mm² 之範圍。做為此種載置板，具有連續氣泡之發泡胺甲酸乙酯橡膠或燒結多孔質樹脂等可適於使用。另外，在使用具有連續氣泡之多孔質材料之場合，遮蔽為於載置有脆性材料基板50之部分以外之載置板2之表面吸引力不發生較理想。

於此種構成之固定台S，各減壓室11a~11c之空氣被真空泵P透過連接管14排出後，減壓室11a~11c減壓，空氣從吸引孔12吸入。藉由根據調整閥Va、Vb、Vc之開度調整減壓室11a~11c之減壓程度，於各減壓室11a~11c連通之吸引孔12群各自吸引壓力改變，可使吸引固定於載置板2之脆性材料基板50變化為所望之形狀。於減壓室11a~11c之數目並無限定，越使數目多越能使脆性材料基板50之形狀變化為各種。另外，欲使脆性材料基板50變形為凹形狀或凸形狀至少需要3個減壓室。

於圖3顯示使用於圖1顯示之固定台S割斷脆性材料基板之場合之步驟圖。於固定台S之載置板2之表面載置脆性材料基板50。之後，使真空泵P(於圖1圖示)起動(圖3(a))。真空泵雖可分別設於各減壓室11a~11c，但從避免設備大型化、重量化之觀點，設置1台真空泵並使往各減壓室11a~11c之連接管14分歧較理想。從各減壓室11a~11c之吸引量係以設於連接管14之途中之調整閥Va、Vb、Vc調整。

藉由使調整閥Va與調整閥Vc之開度大、使調整閥Vb之開度小，從減壓室11a與減壓室11c之吸引量比從減壓室11b之吸引量多，連通於減壓室11a與減壓室11c之吸引孔12之吸引力比連通於減壓室11b之吸引孔12之吸引力大。藉此，載置板2上之脆性材料基板50中央部向上彎曲為凸形狀。

其次，於彎曲後之脆性材料基板50之大致中央部最突出之部分(稜線部分)對基板表面大致垂直照射雷射光束LB(同圖(b))。又同時如圖4所示，使做為冷卻媒體之水從噴嘴37噴出至雷射光束照射區域之後端附近。藉由對脆性材料基板50照射雷射光束LB，以未滿熔融溫度於厚度方向加熱脆性材料基板50，脆性材料基板50即將熱膨脹。此時，由於脆性材料基板50係透過平緩擴張之彈性多孔質構件被吸引，故基板之變形受抑制而無法膨脹，而以照射點為中心產生壓縮應力。在加熱後立即以水冷卻脆性材料基板50之表面，據以使脆性材料基板50收縮產生拉伸應力。藉由此拉伸應力之作用，以未圖示之起點裂痕為開始點沿割斷預定線51於脆性材料基板50形成垂直裂痕53。此外，藉由使脆性材料基板50彎曲為劃線形成面側成為凸形狀，於脆性材料基板50之劃線形成面產生拉伸應力，故垂直裂痕53更容易形成。

之後藉由使雷射光束LB及冷卻噴嘴37依割斷預定線51相對移動，垂直裂痕53伸展並於脆性材料基板50形成劃線52。在此實施形態之場合，係在雷射光束LB與冷卻噴嘴37固定於特定位置之狀態下，藉由使固定台S移動而使脆性材料基板50移動。當然，在固定脆性材料基板50之狀態下使雷射光束LB與冷卻噴嘴37移動亦無妨。或使脆性材料基板50及雷射光束LB與冷卻噴嘴37雙方移動亦無妨。

形成劃線時、彎曲後之脆性材料基板50於雷射光束照射點之曲率半徑為2000mm~4000mm之範圍較理想，更理想係2500mm~3500mm之範圍。

在此使用之雷射光束LB並無特別限定，由脆性材料基板50之材質或厚度、欲形成之垂直裂痕之深度等適當決定即可。脆性材料基板為玻璃基板之場合，適合使用在玻璃基板表面之吸收大之波長9~11μm之雷射光束。此種雷射光束可舉出二氧化碳雷射。雷射光束之對基板之照射形狀係於雷射光束之相對移動方向細長之橢圓形狀較理想，相對移動方向之照射長度L為10~60mm之範圍，照射寬度W為1~5mm之範圍較理想。

從冷卻噴嘴37噴出之冷卻媒體可舉出水或酒精等。此外，於使用割斷後之脆性材料基板50不會產生不良影響之範圍，添加有介面活性劑等添加劑亦無妨。冷卻媒體之吹送量通常為1~2ml/min之範圍。以冷卻媒體進行之基板之冷卻，從急冷以雷射光束加熱之基板之觀點，使水與氣體(通常為空氣)噴射之所謂水注(water jet)方式較理想。以冷卻媒體冷卻之區域為長徑1~5mm程度之圓形狀或橢圓形狀較理想。此外，冷卻區域以形成在雷射光束加熱區域之相對移動方向後方、冷卻區域與加熱區域之中心點間之距離5~30mm程度較理想。

雷射光束LB及冷卻噴嘴37之相對移動速度並無特別限定，由欲獲得之垂直裂痕53之深度等適當決定即可。一般越使相對速度慢，形成之垂直裂痕53便越深。通常，相對移動速度為數百mm/sec程度。

另外，劃線52之形成並不限定於利用雷射光束LB之照射者，使用劃線刀形成劃線52當然亦無妨。但在於次一步驟以雷射光束LB之照射使劃線52之垂直裂痕53伸展之場合，將在次一步驟使用之雷射光束LB亦用於劃線形成可圖割斷裝置之簡化而較理想。

如以上做法，於脆性材料基板50形成劃線52後，增大調整閥Vb之開度，減少調整閥Va與調整閥Vc之開度。藉此，從減壓室11b之吸引量比從減壓室11a與減壓室11c之吸引量多，連通於減壓室11b之吸引孔12之吸引力比連通於減壓室11a與減壓室11c之吸引孔12之吸引力大，載置板2上之脆性材料基板50中央部彎曲為凹形狀(同圖(c))。

之後，沿彎曲後之脆性材料基板50之劃線52再度照射雷射光束LB。如圖5所示，藉由使脆性材料基板50彎曲為雷射光束LB之照射側成為凹形狀，於雷射光束LB之照射側與相反側面產生拉伸應力，故即使為線膨脹係數小之脆性材料基板50亦可確實使垂直裂痕53往基板厚度方向伸展。只要垂直裂痕53伸展至脆性材料基板50之相反側面或接近相反側面，脆性材料基板50便藉此割斷。反之，垂直裂痕53未到達脆性材料基板50之相反側面時，沿劃線52重複照射雷射光束LB，使垂直裂痕53伸展即可。此外，因必要而對脆性材料基板50施加外部應力割斷亦可。

在使垂直裂痕53伸展時、彎曲後之脆性材料基板50在雷射光束LB照射點之曲率半徑為2000mm~4000mm之範圍較理想，更理想係2500mm~3500mm之範圍。此外，從使垂直裂痕53有效伸展之觀點，雷射光束LB之照射部分為脆性材料基板50之曲率半徑最小之部分較理想。

另外，於脆性材料基板50形成劃線52後，藉由使脆性材料基板50之正反面反轉使劃線形成面為下側，於與劃線形成面相反面之對應於劃線52之部分照射雷射光束LB，亦可使劃線52之垂直裂痕53伸展。但，必須於以圖3顯示之方法增加使脆性材料基板50反轉之步驟，故從生產效率之點等如圖5所示之沿劃線52照射雷射光束LB較理想。

做為以上說明之割斷對象即脆性材料基板，可舉出例如玻璃基板或陶瓷基板、單結晶矽基板、藍寶石基板等。本發明之基板固定裝置可適合使用於例如液晶顯示器等面板製造領域。

以本發明之基板固定裝置，藉由使由吸引孔或吸引槽產生之吸引力局部相異，可將基板變形為所望之形狀。藉此，不必準備如以往之對應於各曲面形狀之複數之載台，故為有用。

1．．．基台

2．．．載置板(彈性多孔質構件)

S．．．固定台(基板固定裝置)

11a、11b、11c．．．減壓室(吸引手段)

12．．．吸引孔

13．．．貫通孔

14．．．連接管

15．．．基板支持面

16．．．吸引槽

50．．．脆性材料基板

52．．．劃線

53．．．垂直裂痕

LB．．．雷射光束

Va、Vb、Vc．．．調整閥

圖1為顯示本發明之基板固定裝置之一例之概說縱剖面圖。

圖2為圖1之基板固定裝置之基台之平面圖。

圖3為顯示使用圖1基板固定裝置割斷基板之場合之步驟圖。

圖4為顯視圖3(b)中之彎曲後之脆性材料基板之使用雷射光束之劃線之一例之立體圖。

圖5為顯示圖3(c)中之脆性材料基板之彎曲狀態之概說圖。

1‧‧‧基台

2‧‧‧載置板(彈性多孔質構件)

S‧‧‧固定台(基板固定裝置)

11a、11b、11c‧‧‧減壓室(吸引手段)

12‧‧‧吸引孔

13‧‧‧貫通孔

14‧‧‧連接管

15‧‧‧基板支持面

Va、Vb、Vc‧‧‧調整閥

P‧‧‧真空泵

Claims

一種基板固定裝置，具備：具有形成有吸引孔或吸引槽之基板支持面之基台、安裝為覆蓋前述基板支持面之彈性多孔質構件、使前述吸引孔或吸引槽之內部產生負壓之吸引手段，為了於載置於前述彈性多孔質構件之表面之基板形成劃線而吸附固定該基板，其特徵在於：前述基台具有經由前述吸引孔或前述吸引槽與前述彈性多孔質構件連通之3個以上之減壓室；前述3個以上之減壓室，係於與前述劃線交叉之方向排列配置；使產生於前述各減壓室之負壓相異，以使吸附固定之前述基板可變形成凹或凸。
如申請專利範圍第1項記載之基板固定裝置，其中，前述彈性多孔質構件之厚度為0.1~5mm之範圍。
如申請專利範圍第1或2項記載之基板固定裝置，其中，前述彈性多孔質構件之彈性率為10~25N/mm² 之範圍。
如申請專利範圍第1或2項記載之基板固定裝置，其中，前述彈性多孔質構件之氣孔率為20~50%之範圍。
如申請專利範圍第3項記載之基板固定裝置，其中，前述彈性多孔質構件之氣孔率為20~50%之範圍。