スクライブ装置
【課題】脆性材料基板を繰り返しスクライブしても、良好にスクライブラインを形成することができるスクライブ装置を提供する。
【解決手段】調節部７０は、スクライビングホイール５０の温度を低下させる。調節部７０は、主として、近接板７１と、ノズル７２と、冷却部７８と、を有している。近接板７１は、ホルダ３５により保持されたスクライビングホイール５０の上方に設けられている。スクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬが形成される際、近接板７１は、脆性材料基板４と近接する。複数のノズル７２は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４と、近接板７１との間の調節空間７０ａに、窒素ガスを吐出する。冷却部７８は、ノズル７２に供給される窒素ガスを、共通管７５内で冷却する。これにより、調節空間７０ａの雰囲気が窒素ガスにより冷却され、スクライブ時のスクライビングホイールが十分冷却される。
【解決手段】調節部７０は、スクライビングホイール５０の温度を低下させる。調節部７０は、主として、近接板７１と、ノズル７２と、冷却部７８と、を有している。近接板７１は、ホルダ３５により保持されたスクライビングホイール５０の上方に設けられている。スクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬが形成される際、近接板７１は、脆性材料基板４と近接する。複数のノズル７２は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４と、近接板７１との間の調節空間７０ａに、窒素ガスを吐出する。冷却部７８は、ノズル７２に供給される窒素ガスを、共通管７５内で冷却する。これにより、調節空間７０ａの雰囲気が窒素ガスにより冷却され、スクライブ時のスクライビングホイールが十分冷却される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カッターホイールチップによって、ガラス基板の表面にスクライブラインを刻む技術が、知られている。また、スクライブ時に生じた切り粉を、圧縮空気により吹き飛ばす技術も、知られている（いずれも、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４７６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１の技術において、ガラス基板にスクライブラインが形成される場合、カッターホイールチップは、ガラス基板に対して所定の圧力で押し当てられる。これにより、スクライブラインの形成時、カッターホイールチップとガラス基板の間には摩擦による発熱が生じる。
【０００５】
そのため、この発熱に起因してカッターホイールチップが酸化されることにより、場合によっては、カッターホイールチップが劣化したり、スクライブ性能が低下したりする。その結果、場合によっては、工具寿命が短くなるという問題が生ずる。
【０００６】
そこで、本発明では、脆性材料基板を繰り返しスクライブしても、良好にスクライブラインを形成することができるスクライブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、スクライビングホイールと、前記スクライビングホイールを保持するホルダと、基板を保持しつつ移動させる保持ユニットと、前記スクライビングホイールの温度を低下させる調節部と、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記調節部に前記スクライビングホイールを冷却させる制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスクライブ装置において、前記調節部は、前記ホルダにより保持された前記スクライビングホイールの上方に設けられており、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記脆性材料基板と近接する近接板と、前記保持ユニットに保持された前記基板と前記近接板との間の調節空間に、冷却ガスを吐出する第１ノズルとを有し、前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第１ノズルによって、前記冷却ガスを前記調節空間に吐出させることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のスクライブ装置において、前記調節部は、前記ホルダに保持された前記スクライビングホイールに向けて、冷却ガスを吐出する第２ノズル、を有し、前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第２ノズルによって、前記スクライビングホイールに向けて前記冷却ガスを吐出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、脆性材料基板にスクライブラインが形成される際に、スクライビングホイールを冷却することができる。これにより、スクライブ時の発熱の影響によりスクライビングホイールが酸化されることを防止でき、スクライビングホイールの寿命を延ばすことができる。
【００１１】
特に、請求項２に記載の発明によれば、スクライブラインが形成される際に、調節空間の雰囲気は、冷却ガスにより冷却される。これにより、スクライブ時において、スクライビングホイールが十分冷却され、スクライビングホイールをさらに長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す正面図である。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す側面図である。
【図３】第１の実施の形態における調節部の構成の一例を示す正面図である。
【図４】スクライビングホイールの構成の一例を示す下面図である。
【図５】キャスター効果を説明するための下面図である。
【図６】第２の実施の形態における調節部の構成の一例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．スクライブ装置の構成＞
図１および図２は、それぞれスクライブ装置１の全体構成の一例を示す正面図および側面図である。図３は、調節部７０の構成の一例を示す正面図である。図４は、スクライビングホイール５０の構成の一例を示す下面図である。図５は、キャスター効果を説明するための下面図である。
【００１５】
スクライブ装置１は、例えばガラス基板またはセラミックス基板等のように、脆性材料で形成された基板（以下、単に、「脆性材料基板」とも呼ぶ）４の表面に、スクライブライン（切りすじ：縦割れ）を入れる装置である。
【００１６】
図１および図２に示すように、スクライブ装置１は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット２０と、撮像部ユニット６０と、調節部７０と、制御ユニット９０と、を備えている。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。
【００１７】
ここで、本実施の形態において、
（１）スクライブ装置１により脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬを形成することで垂直クラックＫ（図３など参照）を発生させ（スクライブ工程）、
（２）次に、応力付与により垂直クラックＫをさらに伸展させて、脆性材料基板４を切断する（ブレーク工程）、
手法を、「割断」と呼ぶ。
【００１８】
一方、スクライブ工程のみによって（すなわち、ブレーク工程を実行することなく）、垂直クラックＫを脆性材料基板４のスクライブラインＳＬが形成された側の主面から逆側の主面まで伸展させ、脆性材料基板４を切断する手法を、「分断」と呼ぶ。
【００１９】
また、本実施の形態のスクライブ方法により割断または分断可能な脆性材料基板４の材質の例としては、ガラス、セラミック、シリコン、またはサファイア等が挙げられる。特に近年、通信機器関連の高周波モジュールに用いる基板として、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）から、比較的加工のしやすいＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）への移行が加速している。そのため、本実施の形態のスクライブ方法は、益々有効に用いられることになる。
【００２０】
保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持しつつ移動させることによって、脆性材料基板４をスクライブユニット２０に対して移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３と、を有している。
【００２１】
ここで、基部１０ａは、例えば略直方体状の石定盤により形成されており、その上面（保持ユニット１０と対向する面）は、平坦加工されている。これにより、基部１０ａの熱膨張を低減でき、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を良好に移動させることができる。
【００２２】
テーブル１１は、載置された脆性材料基板４を吸着保持する。また、テーブル１１は、保持された脆性材料基板４を、矢印ＡＲ１方向（Ｘ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「進退方向」とも呼ぶ）に進退させるとともに、矢印Ｒ１方向（Ｚ軸周りの方向）に回転させる。図１および図２に示すように、テーブル１１は、主として、吸着部１１ａと、回転台１１ｂと、移動台１１ｃと、を有している。
【００２３】
吸着部１１ａは、回転台１１ｂの上側に設けられている。図１および図２に示すように、吸着部１１ａの上面には、脆性材料基板４が載置可能とされている。また、吸着部１１ａの上面には、複数の吸着溝（図示省略）が格子状に配置されている。したがって、脆性材料基板４が載置された状態で、各吸着溝内の雰囲気が排気（吸引）されることによって、脆性材料基板４は、吸着部１１ａに対して吸着される。
【００２４】
回転台１１ｂは、吸着部１１ａの下側に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１１ｄを中心に吸着部１１ａを回転させる。また、移動台１１ｃは、回転台１１ｂの下側に設けられており、進退方向に沿って、吸着部１１ａおよび回転台１１ｂを移動させる。
【００２５】
したがって、テーブル１１に吸着保持された脆性材料基板４は、矢印ＡＲ１方向に進退させられるとともに、吸着部１１ａの進退動作にともなって移動する回転軸１１ｄを中心に回転させられる。
【００２６】
ボールねじ機構１２は、テーブル１１の下側に配置されており、テーブル１１を矢印ＡＲ１方向に進退させる。図１および図２に示すように、ボールねじ機構１２は、主として、送りネジ１２ａと、ナット１２ｂと、を有している。
【００２７】
送りネジ１２ａは、テーブル１１の進退方向に沿って延びる棒体である。送りネジ１２ａの外周面には、螺旋状の溝（図示省略）が設けられている。また、送りネジ１２ａの一端は支持部１４ａにより、送りネジ１２ａの他端は支持部１４ｂにより、それぞれ回転可能に支持されている。さらに、送りネジ１２ａは、モータ１３と連動連結されており、モータ１３が回転すると、その回転方向に送りネジ１２ａが回転する。
【００２８】
ナット１２ｂは、送りネジ１２ａの回転にしたがい、不図示のボールの転がり運動によって、矢印ＡＲ１方向に進退する。図１および図２に示すように、ナット１２ｂは、移動台１１ｃの下部に固定されている。
【００２９】
したがって、モータ１３が駆動させられ、モータ１３の回転力が送りネジ１２ａに伝達されると、ナット１２ｂは、矢印ＡＲ１方向に進退する。その結果、ナット１２ｂが固定されているテーブル１１は、ナット１２ｂと同様に矢印ＡＲ１方向に進退する。
【００３０】
一対のガイドレール１５、１６は、進行方向におけるテーブル１１の移動を規制する。図２に示すように、一対のガイドレール１５、１６は、基部１０ａ上において、矢印ＡＲ２方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３１】
複数（本実施の形態では２つ）の摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、ガイドレール１５に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３２】
複数（本実施の形態では２つ：ただし、図示の都合上、摺動部１８ａのみ記載）の摺動部１８は、ガイドレール１６に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１８は、摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）と同様に、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３３】
このように、モータ１３の回転力がボールねじ機構１２に付与されると、テーブル１１は、一対のガイドレール１５、１６に沿って移動する。これにより、進退方向におけるテーブル１１の直進性を確保することができる。
【００３４】
スクライブユニット２０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４に対し、スクライビングホイール５０（図３参照）を圧接転動させることによって、脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬを形成する。図１および図２に示すように、スクライブユニット２０は、主として、スクライビングホイール５０を保持するヘッド部３０と、駆動部４０と、を有している。
【００３５】
ヘッド部３０は、不図示の昇降・加圧機構によって、保持されたスクライビングホイール５０から脆性材料基板４の表面に対し、押圧力（以下、単に、「スクライブ荷重」とも呼ぶ）を付与する。図３に示すように、ヘッド部３０は、ホルダ３５を有している。
【００３６】
ホルダ３５は、スクライビングホイール５０を回転自在に保持する要素である。図３に示すように、ホルダ３５は、主として、ピン３６と、支持枠体３７と、旋回部３８と、を有している。
【００３７】
ピン３６は、スクライビングホイール５０を貫通する貫通孔５０ａに挿入された状態でスクライビングホイール５０に固定された棒体である。ここで、貫通孔５０ａは、図３および図４に示すように、Ｘ軸と略平行な回転軸５０ｂに沿って延びている。
【００３８】
支持枠体３７は、図３に示すように、貫通孔５０ａの両開口（両端）を覆うように配置された構造物である。貫通孔５０ａの両端から突出するピン３６は、支持枠体３７に対して、回転可能に設置されている。したがって、ピン３６に固定されたスクライビングホイール５０は、支持枠体３７に対して回転自在とされている。
【００３９】
旋回部３８は、図３に示すように、支持枠体３７の上部に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸３８ａを中心に支持枠体３７を回転させる。図４に示すように、下面から見た旋回部３８の回転軸３８ａの位置と、脆性材料基板４における保持ユニット１０の設置位置５０ｃとは、ＸＹ平面内においてズレている。
【００４０】
そのため、スクライビングホイール５０の進行方向が、図５に示すように、矢印ＡＲ３（２点鎖線）方向から矢印ＡＲ４（実線）方向に変化すると、キャスター効果によりスクライビングホイール５０には、回転軸３８ａ周りのトルクが働く。これにより、スクライビングホイール５０は矢印Ｒ２方向に回動し、スクライビングホイール５０の位置は２点鎖線位置から実線位置に変化する。
【００４１】
このように、スクライビングホイール５０の進行方向が変化して、スクライビングホイール５０の姿勢が進行方向に対して角度θ１だけズレた場合であっても、スクライビングホイール５０に矢印Ｒ２方向のトルクが働く。その結果、スクライビングホイール５０の姿勢と、スクライビングホイール５０の進行方向が略平行となるように、スクライビングホイール５０が旋回する。
【００４２】
駆動部４０は、スクライビングホイール５０が設けられたヘッド部３０を、図２の矢印ＡＲ２方向（Ｙ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「往復方向」とも呼ぶ）に往復させる。図２に示すように、駆動部４０は、主として、複数（本実施の形態では２本）の支柱４１（４１ａ、４１ｂ）と、複数（本実施の形態では２本）のガイドレール４２と、モータ４３と、を有している。
【００４３】
支柱４１（４１ａ、４１ｂ）は、基部１０ａから上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。図２に示すように、ガイドレール４２は、支柱４１ａ、４１ｂの間に挟まれた状態で、これら支柱４１ａ、４１ｂに対して固定される。
【００４４】
ガイドレール４２は、往復方向におけるヘッド部３０の移動を規制する。図２に示すように、ガイドレール４２は、上下方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００４５】
モータ４３は、不図示の送り機構（例えば、ボールねじ機構）と連動連結されている。これにより、モータ４３が回転すると、ヘッド部３０は、複数のガイドレール４２に沿って矢印ＡＲ２方向に往復する。
【００４６】
スクライビングホイール５０は、ダイヤモンド含有物を成形したものである。ここで、このダイヤモンド含有物の一例としては、焼結ダイヤモンド、多結晶体ダイヤモンド、天然単結晶ダイヤモンド、および合成単結晶ダイヤモンドが挙げられる。
【００４７】
撮像部ユニット６０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を撮像する。図２に示すように、撮像部ユニット６０は、複数（本実施の形態では２台）のカメラ６５（６５ａ、６５ｂ）を有している。
【００４８】
カメラ６５（６５ａ、６５ｂ）は、図１および図２に示すように、保持ユニット１０の上方に配置されている。カメラ６５（６５ａ、６５ｂ）は、脆性材料基板４上に形成された特徴的な部分（例えば、アライメントマーク（図示省略））の画像を撮像する。そして、カメラ６５（６５ａ、６５ｂ）により撮像された画像に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が求められる。
【００４９】
ここで、脆性材料基板４の「位置」とは、絶対座標系における脆性材料基板４上の任意の位置を言うものとする。また、脆性材料基板４の「姿勢」とは、ヘッド部３０の往復方向に対する脆性材料基板４の基準線（例えば、脆性材料基板４が角形の場合、４辺のうちの１辺）の傾きを言うものとする。
【００５０】
角形の脆性材料基板４が割断または分断される場合、脆性材料基板４の４つのコーナーのうち、隣接する２つのコーナーにはアライメントマークが形成される。各アライメントマークは、対応するカメラ６５ａ、６５ｂで撮像され、これら撮像された画像に基づいて、絶対座標系における各アライメントマークの位置が求められる。そして、これらアライメントマークの位置に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が演算される。
【００５１】
調節部７０は、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０の温度を低下させ、および／または、後述する調節空間７０ａの雰囲気を調節する（より具体的には、調節空間７０ａの雰囲気を低酸素状態にする）。なお、調節部７０の詳細な構成については、後述する。
【００５２】
制御ユニット９０は、スクライブ装置１の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【００５３】
ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、例えば揮発性の記憶部により構成されており、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納できる。
【００５４】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（保持ユニット１０の進退・回転動作、後述するバルブ７７の開閉動作、および後述する冷却部７８の冷却動作等の制御など）を実行する。
【００５５】
＜１．２．調節部の構成＞
ここでは、図３を参照しつつ、調節部７０の構成を説明する。図３に示すように、調節部７０は、主として、近接板７１と、複数（本実施の形態では２本）のノズル（第１ノズル）７２（７２ａ、７２ｂ）と、窒素ガス供給源７３と、を有している。
【００５６】
近接板７１は、矩形状（正方形または長方形状）の板体である。近接板７１は、ホルダ３５により保持されたスクライビングホイール５０の上方に設けられている。図３に示すように、ホルダ３５の旋回部３８は、近接板７１の貫通孔７１ａに挿入されている。
【００５７】
そして、スクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬが形成される場合、近接板７１は、スクライビングホイール５０とともに下降する。その結果、近接板７１は、図３に示すように、脆性材料基板４と近接する。
【００５８】
ノズル７２（７２ａ、７２ｂ）は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４と近接板７１との間の空間であって、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０が位置する調節空間７０ａに、窒素ガスを吐出する。図３に示すように、ノズル７２（７２ａ、７２ｂ）は、例えばＸ軸方向における近接板７１の端部に取り付けられている。
【００５９】
また、図３に示すように、ノズル７２ａは、分岐管７４ａおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。一方、ノズル７２ｂは、分岐管７４ｂおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。したがって、共通管７５に設けられたバルブ７７が開放されると、調節空間７０ａには、窒素ガスが吐出される。
【００６０】
冷却部７８は、共通管７５の一部を覆うように設けられた冷却要素である。冷却部７８は、ノズル７２（７２ａ、７２ｂ）に供給される窒素ガスを共通管７５内で冷却する。したがって、バルブ７７が開放された状態で、冷却部７８が駆動されると、調節空間７０ａには、冷却された窒素ガスが吐出される。
【００６１】
＜１．３．スクライブ方法＞
ここでは、本実施の形態のスクライブ装置１によって、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する手法を説明する。
【００６２】
本手法において、ヘッド部３０のスクライビングホイール５０は、不図示の昇降・加圧機構により脆性材料基板４に対して圧接される。また、保持ユニット１０のモータ１３、および／または、駆動部４０のモータ４３が、駆動させられ、ヘッド部３０が、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４に対して水平面内で相対的に移動させられる。
【００６３】
これにより、脆性材料基板４上には、スクライビングホイール５０により所望のスクライブラインＳＬが形成され、該スクライブラインＳＬの直下に垂直クラックＫが発生する。
【００６４】
ただし、本実施の形態に係るスクライブ装置１においては、このようにしてスクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬを形成する際、制御ユニット９０の作用によりバルブ７７を開放させることによって、ノズル７２から調節空間７０ａに対し窒素ガスを吐出させる。
【００６５】
これにより、調節空間７０ａに存在する酸素は窒素ガスと置換され、調節空間７０ａは、窒素ガスで満たされる。すなわち、本実施の形態に係るスクライブ装置１において、脆性材料基板４のスクライブラインＳＬの形成は、低酸素状態のもとで行われる。
【００６６】
このときさらに、冷却部７８が駆動させられると、調節空間７０ａには冷却された窒素ガスが吐出される。この場合、調節空間７０ａの雰囲気は、低酸素状態とされつつ冷却される。よって、スクライブラインＳＬの形成は、低酸素状態下で、かつスクライビングホイール５０が十分に冷却された状態で、行われる。
【００６７】
なお、スクライブ荷重は、好ましくは、３（Ｎ）〜３０（Ｎ）（さらに好ましくは、５（Ｎ）〜２０（Ｎ））の範囲である。また、脆性材料基板４に対するスクライビングホイール５０の移動速度は、通常、５０（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１２００（ｍｍ／ｓｅｃ）、好ましくは、５０（ｍｍ／ｓｅｃ）〜３００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲である。なお、スクライブ荷重および移動速度の具体的な値は、脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【００６８】
また、割断の場合には、ブレーク装置（図示省略）によって、脆性材料基板４の主面のうち、（１）スクライブラインＳＬが形成された主面（以下、単に、「形成面」とも呼ぶ）と、（２）形成面と逆側の主面とに対し、応力が付与される。そのため、スクライブ工程において脆性材料基板４に発生した垂直クラックＫは、形成面と逆側の面まで成長し、脆性材料基板４が切断される（ブレーク工程）。
【００６９】
これに対して、分断の場合には、スクライブ工程によって、深い垂直クラックＫが形成される。それゆえ、ブレーク装置（図示省略）は必要とされず、スクライブ工程のみで脆性材料基板４が切断される。
【００７０】
＜１．４．第１の実施の形態におけるスクライビングホイールの利点＞
以上のように、本実施の形態のスクライブ装置１は、スクライビングホイール５０によって脆性材料基板４にスクライブラインＳＬを形成する際に、スクライビングホイール５０が存在する調節空間７０ａに対してノズル７２から窒素ガスを吐出させることにより、低酸素状態下でスクライブラインＳＬを形成することができる。これにより、スクライビングホイール５０付近の酸素の影響によりスクライビングホイール５０が酸化されることを防止でき、スクライビングホイール５０の寿命を延ばすことができる。
【００７１】
また、本実施の形態のスクライブ装置１は、ノズル７２からの窒素ガスの吐出に際して冷却部７８を駆動させることによって、冷却された窒素ガスを調節空間７０ａに吐出することができる。冷却された窒素ガスが吐出されると、調節空間７０ａの雰囲気が冷却されるので、結果として、スクライブに用いられるスクライビングホイール５０が十分冷却される。これにより、スクライブ時の発熱と、スクライビングホイール５０付近の酸素との影響により、スクライビングホイール５０が酸化されることを防止でき、スクライビングホイール５０の寿命をさらに延ばすことができる。
【００７２】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のスクライブ装置１００は、調節部１７０（図６参照）のハードウェア構成が相違する点を除いて、第１の実施の形態のスクライブ装置１と同様である。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【００７３】
なお、スクライブ装置１００において、スクライブ装置１と同様な構成要素には、同一符号が付されており、この構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では、説明を省略する。
【００７４】
＜２．１．調節部の構成＞
図６は、調節部１７０の構成の一例を示す正面図である。調節部１７０は、スクライビングホイール５０の温調部であり、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０の温度を低下させる。図６に示すように、調節部１７０は、主として、取付板１７１と、複数（本実施の形態では２本）のノズル（第２ノズル）１７２（７２ａ、７２ｂ）と、窒素ガス供給源７３と、を有している。
【００７５】
取付板１７１は、ホルダ３５により保持されたスクライビングホイール５０の上方に設けられた板体である。図６に示すように、ホルダ３５の旋回部３８、取付板１７１の貫通孔１７１ａに挿入されている。
【００７６】
ノズル１７２（１７２ａ、１７２ｂ）は、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０に対し直接に、冷却された窒素ガスを吐出する。図６に示すように、ノズル１７２（１７２ａ、１７２ｂ）は、例えばＸ軸方向における取付板１７１の端部に取り付けられている。
【００７７】
また、図６に示すように、ノズル１７２ａは、分岐管１７４ａおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。一方、ノズル１７２ｂは、分岐管１７４ｂおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。ただし、本実施の形態に係るスクライブ装置１００の場合、バルブ７７の開放は必ず、冷却部７８が駆動された状態で行われる。これにより、スクライビングホイール５０に対し冷却された窒素ガスが吹き付けられる。
【００７８】
＜２．２．スクライブ方法＞
本実施の形態のスクライブ装置１００により脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する場合も、第１の実施の形態と同様に、スクライビングホイール５０が、不図示の昇降・加圧機構により脆性材料基板４に対して圧接された状態で、ヘッド部３０が、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４に対して水平面内で相対的に移動させられる。
【００７９】
ただし、本実施の形態に係るスクライブ装置１００においては、スクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬを形成する際、制御ユニット９０の作用により冷却部７８を駆動させた状態でバルブ７７を開放させることによって、ノズル７２からスクライビングホイール５０に対し冷却された窒素ガスを吐出させる。すなわち、本実施の形態の場合、スクライビングホイール５０による脆性材料基板４へのスクライブラインＳＬの形成は、スクライビングホイール５０を冷却しつつ行われる。
【００８０】
＜２．３．第２の実施の形態におけるスクライビングホイールの利点＞
以上のように、本実施の形態のスクライブ装置１００は、スクライブラインＳＬの形成を、スクライビングホイール５０を冷却しつつ行うことができる。これにより、スクライブ時の発熱の影響によりスクライビングホイール５０が酸化されることを防止でき、スクライビングホイール５０の寿命を延ばすことができる。
【００８１】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００８２】
（１）第１の実施の形態においては、複数のノズル７２の本数が２本であるものとして、第２の実施の形態においては、複数のノズル１７２の本数が２本であるものとして、それぞれ説明しているが、ノズル７２、１７２の本数は、これらに限定されるものでない。例えば、３本以上であっても良い。
【００８３】
また、スクライブラインＳＬの形成に際して、調節空間７０ａに十分な量の窒素ガスが供給できる場合には、あるいは、スクライビングホイール５０を十分に冷却できる場合には、ノズル７２、１７２の本数は、それぞれ１本であっても良い。
【００８４】
（２）また、第１および第２の実施の形態において、ノズル７２、１７２は、窒素ガスを吐出するものとして説明したが、吐出されるガスの種類は、これに限定されない。窒素ガスと同様に反応性の低い希ガス（例えば、ヘリウムおよびアルゴン等）が、ノズル７２、１７２から吐出されても良い。本願では、窒素ガスおよび希ガスを総称して「不活性ガス」とも呼ぶ。
【００８５】
ただし、第１および第２の実施の形態では、安価な窒素ガスが用いられている。これにより、加工コストを増加させることなく、スクライビングホイール５０の長寿命化を実現することができる。
【００８６】
（３）また、第１および第２の実施の形態において、ノズル７２、１７２からは、冷却された窒素ガスが吐出できるものとして説明したが、これに限定されるものでない。スクライブ時における酸化を十分に防止できる場合には、窒素ガス以外の他の気体（例えば、空気）を冷却したものが、ノズル７２、１７２から吐出されても良い。本願では、窒素ガス、および窒素ガス以外の他の気体を冷却したものを総称して「冷却ガス」とも呼ぶ。
【００８７】
この場合も、スクライビングホイール５０を冷却することができ、スクライブ時の発熱の影響によりスクライビングホイール５０が酸化されることを防止できる。これにより、スクライビングホイールの寿命をさらに延ばすことができる。
【００８８】
（４）第１および第２の実施の形態において、ノズル７２、１７２はＸ軸方向における近接板７１、１７１の端部（スクライビングホイール５０の側面方向）に取り付けられているが、例えば、Ｙ軸方向の端部（スクライビングホイール５０の稜線側の前方や後方）に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１、１００ スクライブ装置
４ 脆性材料基板
１０ 保持ユニット
２０ スクライブユニット
３０ ヘッド部
３５ ホルダ
５０ スクライビングホイール
６０ 撮像部ユニット
７０、１７０ 調節部
７０ａ 調節空間
７１ 近接板
７２（７２ａ、７２ｂ） ノズル
７３ 窒素ガス供給源
７７ バルブ
７８ 冷却部
９０ 制御ユニット
１７１ 取付板
１７２（１７２ａ、１７２ｂ） ノズル
ＳＬ スクライブライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カッターホイールチップによって、ガラス基板の表面にスクライブラインを刻む技術が、知られている。また、スクライブ時に生じた切り粉を、圧縮空気により吹き飛ばす技術も、知られている（いずれも、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４７６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１の技術において、ガラス基板にスクライブラインが形成される場合、カッターホイールチップは、ガラス基板に対して所定の圧力で押し当てられる。これにより、スクライブラインの形成時、カッターホイールチップとガラス基板の間には摩擦による発熱が生じる。
【０００５】
そのため、この発熱に起因してカッターホイールチップが酸化されることにより、場合によっては、カッターホイールチップが劣化したり、スクライブ性能が低下したりする。その結果、場合によっては、工具寿命が短くなるという問題が生ずる。
【０００６】
そこで、本発明では、脆性材料基板を繰り返しスクライブしても、良好にスクライブラインを形成することができるスクライブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、スクライビングホイールと、前記スクライビングホイールを保持するホルダと、基板を保持しつつ移動させる保持ユニットと、前記スクライビングホイールの温度を低下させる調節部と、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記調節部に前記スクライビングホイールを冷却させる制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスクライブ装置において、前記調節部は、前記ホルダにより保持された前記スクライビングホイールの上方に設けられており、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記脆性材料基板と近接する近接板と、前記保持ユニットに保持された前記基板と前記近接板との間の調節空間に、冷却ガスを吐出する第１ノズルとを有し、前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第１ノズルによって、前記冷却ガスを前記調節空間に吐出させることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のスクライブ装置において、前記調節部は、前記ホルダに保持された前記スクライビングホイールに向けて、冷却ガスを吐出する第２ノズル、を有し、前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第２ノズルによって、前記スクライビングホイールに向けて前記冷却ガスを吐出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、脆性材料基板にスクライブラインが形成される際に、スクライビングホイールを冷却することができる。これにより、スクライブ時の発熱の影響によりスクライビングホイールが酸化されることを防止でき、スクライビングホイールの寿命を延ばすことができる。
【００１１】
特に、請求項２に記載の発明によれば、スクライブラインが形成される際に、調節空間の雰囲気は、冷却ガスにより冷却される。これにより、スクライブ時において、スクライビングホイールが十分冷却され、スクライビングホイールをさらに長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す正面図である。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す側面図である。
【図３】第１の実施の形態における調節部の構成の一例を示す正面図である。
【図４】スクライビングホイールの構成の一例を示す下面図である。
【図５】キャスター効果を説明するための下面図である。
【図６】第２の実施の形態における調節部の構成の一例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．スクライブ装置の構成＞
図１および図２は、それぞれスクライブ装置１の全体構成の一例を示す正面図および側面図である。図３は、調節部７０の構成の一例を示す正面図である。図４は、スクライビングホイール５０の構成の一例を示す下面図である。図５は、キャスター効果を説明するための下面図である。
【００１５】
スクライブ装置１は、例えばガラス基板またはセラミックス基板等のように、脆性材料で形成された基板（以下、単に、「脆性材料基板」とも呼ぶ）４の表面に、スクライブライン（切りすじ：縦割れ）を入れる装置である。
【００１６】
図１および図２に示すように、スクライブ装置１は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット２０と、撮像部ユニット６０と、調節部７０と、制御ユニット９０と、を備えている。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。
【００１７】
ここで、本実施の形態において、
（１）スクライブ装置１により脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬを形成することで垂直クラックＫ（図３など参照）を発生させ（スクライブ工程）、
（２）次に、応力付与により垂直クラックＫをさらに伸展させて、脆性材料基板４を切断する（ブレーク工程）、
手法を、「割断」と呼ぶ。
【００１８】
一方、スクライブ工程のみによって（すなわち、ブレーク工程を実行することなく）、垂直クラックＫを脆性材料基板４のスクライブラインＳＬが形成された側の主面から逆側の主面まで伸展させ、脆性材料基板４を切断する手法を、「分断」と呼ぶ。
【００１９】
また、本実施の形態のスクライブ方法により割断または分断可能な脆性材料基板４の材質の例としては、ガラス、セラミック、シリコン、またはサファイア等が挙げられる。特に近年、通信機器関連の高周波モジュールに用いる基板として、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）から、比較的加工のしやすいＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）への移行が加速している。そのため、本実施の形態のスクライブ方法は、益々有効に用いられることになる。
【００２０】
保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持しつつ移動させることによって、脆性材料基板４をスクライブユニット２０に対して移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３と、を有している。
【００２１】
ここで、基部１０ａは、例えば略直方体状の石定盤により形成されており、その上面（保持ユニット１０と対向する面）は、平坦加工されている。これにより、基部１０ａの熱膨張を低減でき、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を良好に移動させることができる。
【００２２】
テーブル１１は、載置された脆性材料基板４を吸着保持する。また、テーブル１１は、保持された脆性材料基板４を、矢印ＡＲ１方向（Ｘ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「進退方向」とも呼ぶ）に進退させるとともに、矢印Ｒ１方向（Ｚ軸周りの方向）に回転させる。図１および図２に示すように、テーブル１１は、主として、吸着部１１ａと、回転台１１ｂと、移動台１１ｃと、を有している。
【００２３】
吸着部１１ａは、回転台１１ｂの上側に設けられている。図１および図２に示すように、吸着部１１ａの上面には、脆性材料基板４が載置可能とされている。また、吸着部１１ａの上面には、複数の吸着溝（図示省略）が格子状に配置されている。したがって、脆性材料基板４が載置された状態で、各吸着溝内の雰囲気が排気（吸引）されることによって、脆性材料基板４は、吸着部１１ａに対して吸着される。
【００２４】
回転台１１ｂは、吸着部１１ａの下側に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１１ｄを中心に吸着部１１ａを回転させる。また、移動台１１ｃは、回転台１１ｂの下側に設けられており、進退方向に沿って、吸着部１１ａおよび回転台１１ｂを移動させる。
【００２５】
したがって、テーブル１１に吸着保持された脆性材料基板４は、矢印ＡＲ１方向に進退させられるとともに、吸着部１１ａの進退動作にともなって移動する回転軸１１ｄを中心に回転させられる。
【００２６】
ボールねじ機構１２は、テーブル１１の下側に配置されており、テーブル１１を矢印ＡＲ１方向に進退させる。図１および図２に示すように、ボールねじ機構１２は、主として、送りネジ１２ａと、ナット１２ｂと、を有している。
【００２７】
送りネジ１２ａは、テーブル１１の進退方向に沿って延びる棒体である。送りネジ１２ａの外周面には、螺旋状の溝（図示省略）が設けられている。また、送りネジ１２ａの一端は支持部１４ａにより、送りネジ１２ａの他端は支持部１４ｂにより、それぞれ回転可能に支持されている。さらに、送りネジ１２ａは、モータ１３と連動連結されており、モータ１３が回転すると、その回転方向に送りネジ１２ａが回転する。
【００２８】
ナット１２ｂは、送りネジ１２ａの回転にしたがい、不図示のボールの転がり運動によって、矢印ＡＲ１方向に進退する。図１および図２に示すように、ナット１２ｂは、移動台１１ｃの下部に固定されている。
【００２９】
したがって、モータ１３が駆動させられ、モータ１３の回転力が送りネジ１２ａに伝達されると、ナット１２ｂは、矢印ＡＲ１方向に進退する。その結果、ナット１２ｂが固定されているテーブル１１は、ナット１２ｂと同様に矢印ＡＲ１方向に進退する。
【００３０】
一対のガイドレール１５、１６は、進行方向におけるテーブル１１の移動を規制する。図２に示すように、一対のガイドレール１５、１６は、基部１０ａ上において、矢印ＡＲ２方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３１】
複数（本実施の形態では２つ）の摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、ガイドレール１５に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３２】
複数（本実施の形態では２つ：ただし、図示の都合上、摺動部１８ａのみ記載）の摺動部１８は、ガイドレール１６に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１８は、摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）と同様に、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３３】
このように、モータ１３の回転力がボールねじ機構１２に付与されると、テーブル１１は、一対のガイドレール１５、１６に沿って移動する。これにより、進退方向におけるテーブル１１の直進性を確保することができる。
【００３４】
スクライブユニット２０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４に対し、スクライビングホイール５０（図３参照）を圧接転動させることによって、脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬを形成する。図１および図２に示すように、スクライブユニット２０は、主として、スクライビングホイール５０を保持するヘッド部３０と、駆動部４０と、を有している。
【００３５】
ヘッド部３０は、不図示の昇降・加圧機構によって、保持されたスクライビングホイール５０から脆性材料基板４の表面に対し、押圧力（以下、単に、「スクライブ荷重」とも呼ぶ）を付与する。図３に示すように、ヘッド部３０は、ホルダ３５を有している。
【００３６】
ホルダ３５は、スクライビングホイール５０を回転自在に保持する要素である。図３に示すように、ホルダ３５は、主として、ピン３６と、支持枠体３７と、旋回部３８と、を有している。
【００３７】
ピン３６は、スクライビングホイール５０を貫通する貫通孔５０ａに挿入された状態でスクライビングホイール５０に固定された棒体である。ここで、貫通孔５０ａは、図３および図４に示すように、Ｘ軸と略平行な回転軸５０ｂに沿って延びている。
【００３８】
支持枠体３７は、図３に示すように、貫通孔５０ａの両開口（両端）を覆うように配置された構造物である。貫通孔５０ａの両端から突出するピン３６は、支持枠体３７に対して、回転可能に設置されている。したがって、ピン３６に固定されたスクライビングホイール５０は、支持枠体３７に対して回転自在とされている。
【００３９】
旋回部３８は、図３に示すように、支持枠体３７の上部に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸３８ａを中心に支持枠体３７を回転させる。図４に示すように、下面から見た旋回部３８の回転軸３８ａの位置と、脆性材料基板４における保持ユニット１０の設置位置５０ｃとは、ＸＹ平面内においてズレている。
【００４０】
そのため、スクライビングホイール５０の進行方向が、図５に示すように、矢印ＡＲ３（２点鎖線）方向から矢印ＡＲ４（実線）方向に変化すると、キャスター効果によりスクライビングホイール５０には、回転軸３８ａ周りのトルクが働く。これにより、スクライビングホイール５０は矢印Ｒ２方向に回動し、スクライビングホイール５０の位置は２点鎖線位置から実線位置に変化する。
【００４１】
このように、スクライビングホイール５０の進行方向が変化して、スクライビングホイール５０の姿勢が進行方向に対して角度θ１だけズレた場合であっても、スクライビングホイール５０に矢印Ｒ２方向のトルクが働く。その結果、スクライビングホイール５０の姿勢と、スクライビングホイール５０の進行方向が略平行となるように、スクライビングホイール５０が旋回する。
【００４２】
駆動部４０は、スクライビングホイール５０が設けられたヘッド部３０を、図２の矢印ＡＲ２方向（Ｙ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「往復方向」とも呼ぶ）に往復させる。図２に示すように、駆動部４０は、主として、複数（本実施の形態では２本）の支柱４１（４１ａ、４１ｂ）と、複数（本実施の形態では２本）のガイドレール４２と、モータ４３と、を有している。
【００４３】
支柱４１（４１ａ、４１ｂ）は、基部１０ａから上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。図２に示すように、ガイドレール４２は、支柱４１ａ、４１ｂの間に挟まれた状態で、これら支柱４１ａ、４１ｂに対して固定される。
【００４４】
ガイドレール４２は、往復方向におけるヘッド部３０の移動を規制する。図２に示すように、ガイドレール４２は、上下方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００４５】
モータ４３は、不図示の送り機構（例えば、ボールねじ機構）と連動連結されている。これにより、モータ４３が回転すると、ヘッド部３０は、複数のガイドレール４２に沿って矢印ＡＲ２方向に往復する。
【００４６】
スクライビングホイール５０は、ダイヤモンド含有物を成形したものである。ここで、このダイヤモンド含有物の一例としては、焼結ダイヤモンド、多結晶体ダイヤモンド、天然単結晶ダイヤモンド、および合成単結晶ダイヤモンドが挙げられる。
【００４７】
撮像部ユニット６０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を撮像する。図２に示すように、撮像部ユニット６０は、複数（本実施の形態では２台）のカメラ６５（６５ａ、６５ｂ）を有している。
【００４８】
カメラ６５（６５ａ、６５ｂ）は、図１および図２に示すように、保持ユニット１０の上方に配置されている。カメラ６５（６５ａ、６５ｂ）は、脆性材料基板４上に形成された特徴的な部分（例えば、アライメントマーク（図示省略））の画像を撮像する。そして、カメラ６５（６５ａ、６５ｂ）により撮像された画像に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が求められる。
【００４９】
ここで、脆性材料基板４の「位置」とは、絶対座標系における脆性材料基板４上の任意の位置を言うものとする。また、脆性材料基板４の「姿勢」とは、ヘッド部３０の往復方向に対する脆性材料基板４の基準線（例えば、脆性材料基板４が角形の場合、４辺のうちの１辺）の傾きを言うものとする。
【００５０】
角形の脆性材料基板４が割断または分断される場合、脆性材料基板４の４つのコーナーのうち、隣接する２つのコーナーにはアライメントマークが形成される。各アライメントマークは、対応するカメラ６５ａ、６５ｂで撮像され、これら撮像された画像に基づいて、絶対座標系における各アライメントマークの位置が求められる。そして、これらアライメントマークの位置に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が演算される。
【００５１】
調節部７０は、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０の温度を低下させ、および／または、後述する調節空間７０ａの雰囲気を調節する（より具体的には、調節空間７０ａの雰囲気を低酸素状態にする）。なお、調節部７０の詳細な構成については、後述する。
【００５２】
制御ユニット９０は、スクライブ装置１の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【００５３】
ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、例えば揮発性の記憶部により構成されており、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納できる。
【００５４】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（保持ユニット１０の進退・回転動作、後述するバルブ７７の開閉動作、および後述する冷却部７８の冷却動作等の制御など）を実行する。
【００５５】
＜１．２．調節部の構成＞
ここでは、図３を参照しつつ、調節部７０の構成を説明する。図３に示すように、調節部７０は、主として、近接板７１と、複数（本実施の形態では２本）のノズル（第１ノズル）７２（７２ａ、７２ｂ）と、窒素ガス供給源７３と、を有している。
【００５６】
近接板７１は、矩形状（正方形または長方形状）の板体である。近接板７１は、ホルダ３５により保持されたスクライビングホイール５０の上方に設けられている。図３に示すように、ホルダ３５の旋回部３８は、近接板７１の貫通孔７１ａに挿入されている。
【００５７】
そして、スクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬが形成される場合、近接板７１は、スクライビングホイール５０とともに下降する。その結果、近接板７１は、図３に示すように、脆性材料基板４と近接する。
【００５８】
ノズル７２（７２ａ、７２ｂ）は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４と近接板７１との間の空間であって、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０が位置する調節空間７０ａに、窒素ガスを吐出する。図３に示すように、ノズル７２（７２ａ、７２ｂ）は、例えばＸ軸方向における近接板７１の端部に取り付けられている。
【００５９】
また、図３に示すように、ノズル７２ａは、分岐管７４ａおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。一方、ノズル７２ｂは、分岐管７４ｂおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。したがって、共通管７５に設けられたバルブ７７が開放されると、調節空間７０ａには、窒素ガスが吐出される。
【００６０】
冷却部７８は、共通管７５の一部を覆うように設けられた冷却要素である。冷却部７８は、ノズル７２（７２ａ、７２ｂ）に供給される窒素ガスを共通管７５内で冷却する。したがって、バルブ７７が開放された状態で、冷却部７８が駆動されると、調節空間７０ａには、冷却された窒素ガスが吐出される。
【００６１】
＜１．３．スクライブ方法＞
ここでは、本実施の形態のスクライブ装置１によって、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する手法を説明する。
【００６２】
本手法において、ヘッド部３０のスクライビングホイール５０は、不図示の昇降・加圧機構により脆性材料基板４に対して圧接される。また、保持ユニット１０のモータ１３、および／または、駆動部４０のモータ４３が、駆動させられ、ヘッド部３０が、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４に対して水平面内で相対的に移動させられる。
【００６３】
これにより、脆性材料基板４上には、スクライビングホイール５０により所望のスクライブラインＳＬが形成され、該スクライブラインＳＬの直下に垂直クラックＫが発生する。
【００６４】
ただし、本実施の形態に係るスクライブ装置１においては、このようにしてスクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬを形成する際、制御ユニット９０の作用によりバルブ７７を開放させることによって、ノズル７２から調節空間７０ａに対し窒素ガスを吐出させる。
【００６５】
これにより、調節空間７０ａに存在する酸素は窒素ガスと置換され、調節空間７０ａは、窒素ガスで満たされる。すなわち、本実施の形態に係るスクライブ装置１において、脆性材料基板４のスクライブラインＳＬの形成は、低酸素状態のもとで行われる。
【００６６】
このときさらに、冷却部７８が駆動させられると、調節空間７０ａには冷却された窒素ガスが吐出される。この場合、調節空間７０ａの雰囲気は、低酸素状態とされつつ冷却される。よって、スクライブラインＳＬの形成は、低酸素状態下で、かつスクライビングホイール５０が十分に冷却された状態で、行われる。
【００６７】
なお、スクライブ荷重は、好ましくは、３（Ｎ）〜３０（Ｎ）（さらに好ましくは、５（Ｎ）〜２０（Ｎ））の範囲である。また、脆性材料基板４に対するスクライビングホイール５０の移動速度は、通常、５０（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１２００（ｍｍ／ｓｅｃ）、好ましくは、５０（ｍｍ／ｓｅｃ）〜３００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲である。なお、スクライブ荷重および移動速度の具体的な値は、脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【００６８】
また、割断の場合には、ブレーク装置（図示省略）によって、脆性材料基板４の主面のうち、（１）スクライブラインＳＬが形成された主面（以下、単に、「形成面」とも呼ぶ）と、（２）形成面と逆側の主面とに対し、応力が付与される。そのため、スクライブ工程において脆性材料基板４に発生した垂直クラックＫは、形成面と逆側の面まで成長し、脆性材料基板４が切断される（ブレーク工程）。
【００６９】
これに対して、分断の場合には、スクライブ工程によって、深い垂直クラックＫが形成される。それゆえ、ブレーク装置（図示省略）は必要とされず、スクライブ工程のみで脆性材料基板４が切断される。
【００７０】
＜１．４．第１の実施の形態におけるスクライビングホイールの利点＞
以上のように、本実施の形態のスクライブ装置１は、スクライビングホイール５０によって脆性材料基板４にスクライブラインＳＬを形成する際に、スクライビングホイール５０が存在する調節空間７０ａに対してノズル７２から窒素ガスを吐出させることにより、低酸素状態下でスクライブラインＳＬを形成することができる。これにより、スクライビングホイール５０付近の酸素の影響によりスクライビングホイール５０が酸化されることを防止でき、スクライビングホイール５０の寿命を延ばすことができる。
【００７１】
また、本実施の形態のスクライブ装置１は、ノズル７２からの窒素ガスの吐出に際して冷却部７８を駆動させることによって、冷却された窒素ガスを調節空間７０ａに吐出することができる。冷却された窒素ガスが吐出されると、調節空間７０ａの雰囲気が冷却されるので、結果として、スクライブに用いられるスクライビングホイール５０が十分冷却される。これにより、スクライブ時の発熱と、スクライビングホイール５０付近の酸素との影響により、スクライビングホイール５０が酸化されることを防止でき、スクライビングホイール５０の寿命をさらに延ばすことができる。
【００７２】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のスクライブ装置１００は、調節部１７０（図６参照）のハードウェア構成が相違する点を除いて、第１の実施の形態のスクライブ装置１と同様である。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【００７３】
なお、スクライブ装置１００において、スクライブ装置１と同様な構成要素には、同一符号が付されており、この構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では、説明を省略する。
【００７４】
＜２．１．調節部の構成＞
図６は、調節部１７０の構成の一例を示す正面図である。調節部１７０は、スクライビングホイール５０の温調部であり、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０の温度を低下させる。図６に示すように、調節部１７０は、主として、取付板１７１と、複数（本実施の形態では２本）のノズル（第２ノズル）１７２（７２ａ、７２ｂ）と、窒素ガス供給源７３と、を有している。
【００７５】
取付板１７１は、ホルダ３５により保持されたスクライビングホイール５０の上方に設けられた板体である。図６に示すように、ホルダ３５の旋回部３８、取付板１７１の貫通孔１７１ａに挿入されている。
【００７６】
ノズル１７２（１７２ａ、１７２ｂ）は、ホルダ３５に保持されたスクライビングホイール５０に対し直接に、冷却された窒素ガスを吐出する。図６に示すように、ノズル１７２（１７２ａ、１７２ｂ）は、例えばＸ軸方向における取付板１７１の端部に取り付けられている。
【００７７】
また、図６に示すように、ノズル１７２ａは、分岐管１７４ａおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。一方、ノズル１７２ｂは、分岐管１７４ｂおよび共通管７５を介して、窒素ガス供給源７３と連通接続されている。ただし、本実施の形態に係るスクライブ装置１００の場合、バルブ７７の開放は必ず、冷却部７８が駆動された状態で行われる。これにより、スクライビングホイール５０に対し冷却された窒素ガスが吹き付けられる。
【００７８】
＜２．２．スクライブ方法＞
本実施の形態のスクライブ装置１００により脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する場合も、第１の実施の形態と同様に、スクライビングホイール５０が、不図示の昇降・加圧機構により脆性材料基板４に対して圧接された状態で、ヘッド部３０が、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４に対して水平面内で相対的に移動させられる。
【００７９】
ただし、本実施の形態に係るスクライブ装置１００においては、スクライビングホイール５０によりスクライブラインＳＬを形成する際、制御ユニット９０の作用により冷却部７８を駆動させた状態でバルブ７７を開放させることによって、ノズル７２からスクライビングホイール５０に対し冷却された窒素ガスを吐出させる。すなわち、本実施の形態の場合、スクライビングホイール５０による脆性材料基板４へのスクライブラインＳＬの形成は、スクライビングホイール５０を冷却しつつ行われる。
【００８０】
＜２．３．第２の実施の形態におけるスクライビングホイールの利点＞
以上のように、本実施の形態のスクライブ装置１００は、スクライブラインＳＬの形成を、スクライビングホイール５０を冷却しつつ行うことができる。これにより、スクライブ時の発熱の影響によりスクライビングホイール５０が酸化されることを防止でき、スクライビングホイール５０の寿命を延ばすことができる。
【００８１】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００８２】
（１）第１の実施の形態においては、複数のノズル７２の本数が２本であるものとして、第２の実施の形態においては、複数のノズル１７２の本数が２本であるものとして、それぞれ説明しているが、ノズル７２、１７２の本数は、これらに限定されるものでない。例えば、３本以上であっても良い。
【００８３】
また、スクライブラインＳＬの形成に際して、調節空間７０ａに十分な量の窒素ガスが供給できる場合には、あるいは、スクライビングホイール５０を十分に冷却できる場合には、ノズル７２、１７２の本数は、それぞれ１本であっても良い。
【００８４】
（２）また、第１および第２の実施の形態において、ノズル７２、１７２は、窒素ガスを吐出するものとして説明したが、吐出されるガスの種類は、これに限定されない。窒素ガスと同様に反応性の低い希ガス（例えば、ヘリウムおよびアルゴン等）が、ノズル７２、１７２から吐出されても良い。本願では、窒素ガスおよび希ガスを総称して「不活性ガス」とも呼ぶ。
【００８５】
ただし、第１および第２の実施の形態では、安価な窒素ガスが用いられている。これにより、加工コストを増加させることなく、スクライビングホイール５０の長寿命化を実現することができる。
【００８６】
（３）また、第１および第２の実施の形態において、ノズル７２、１７２からは、冷却された窒素ガスが吐出できるものとして説明したが、これに限定されるものでない。スクライブ時における酸化を十分に防止できる場合には、窒素ガス以外の他の気体（例えば、空気）を冷却したものが、ノズル７２、１７２から吐出されても良い。本願では、窒素ガス、および窒素ガス以外の他の気体を冷却したものを総称して「冷却ガス」とも呼ぶ。
【００８７】
この場合も、スクライビングホイール５０を冷却することができ、スクライブ時の発熱の影響によりスクライビングホイール５０が酸化されることを防止できる。これにより、スクライビングホイールの寿命をさらに延ばすことができる。
【００８８】
（４）第１および第２の実施の形態において、ノズル７２、１７２はＸ軸方向における近接板７１、１７１の端部（スクライビングホイール５０の側面方向）に取り付けられているが、例えば、Ｙ軸方向の端部（スクライビングホイール５０の稜線側の前方や後方）に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１、１００ スクライブ装置
４ 脆性材料基板
１０ 保持ユニット
２０ スクライブユニット
３０ ヘッド部
３５ ホルダ
５０ スクライビングホイール
６０ 撮像部ユニット
７０、１７０ 調節部
７０ａ 調節空間
７１ 近接板
７２（７２ａ、７２ｂ） ノズル
７３ 窒素ガス供給源
７７ バルブ
７８ 冷却部
９０ 制御ユニット
１７１ 取付板
１７２（１７２ａ、１７２ｂ） ノズル
ＳＬ スクライブライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、
(a) スクライビングホイールと、
(b) 前記スクライビングホイールを保持するホルダと、
(c) 基板を保持しつつ移動させる保持ユニットと、
(d) 前記スクライビングホイールの温度を低下させる調節部と、
(e) 前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記調節部に前記スクライビングホイールを冷却させる制御ユニットと、
を備えることを特徴とするスクライブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスクライブ装置において、
前記調節部は、
(d-1) 前記ホルダにより保持された前記スクライビングホイールの上方に設けられており、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記脆性材料基板と近接する近接板と、
(d-2) 前記保持ユニットに保持された前記基板と前記近接板との間の調節空間に、冷却ガスを吐出する第１ノズルと、
を有し、
前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第１ノズルによって、前記冷却ガスを前記調節空間に吐出させることを特徴とするスクライブ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のスクライブ装置において、
前記調節部は、
(d-1) 前記ホルダに保持された前記スクライビングホイールに向けて、冷却ガスを吐出する第２ノズル、
を有し、
前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第２ノズルによって、前記スクライビングホイールに向けて前記冷却ガスを吐出させることを特徴とするスクライブ装置。
【請求項１】
脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、
(a) スクライビングホイールと、
(b) 前記スクライビングホイールを保持するホルダと、
(c) 基板を保持しつつ移動させる保持ユニットと、
(d) 前記スクライビングホイールの温度を低下させる調節部と、
(e) 前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記調節部に前記スクライビングホイールを冷却させる制御ユニットと、
を備えることを特徴とするスクライブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスクライブ装置において、
前記調節部は、
(d-1) 前記ホルダにより保持された前記スクライビングホイールの上方に設けられており、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記脆性材料基板と近接する近接板と、
(d-2) 前記保持ユニットに保持された前記基板と前記近接板との間の調節空間に、冷却ガスを吐出する第１ノズルと、
を有し、
前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第１ノズルによって、前記冷却ガスを前記調節空間に吐出させることを特徴とするスクライブ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のスクライブ装置において、
前記調節部は、
(d-1) 前記ホルダに保持された前記スクライビングホイールに向けて、冷却ガスを吐出する第２ノズル、
を有し、
前記制御ユニットは、前記スクライビングホイールによりスクライブラインが形成される際に、前記第２ノズルによって、前記スクライビングホイールに向けて前記冷却ガスを吐出させることを特徴とするスクライブ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０６５０（Ｐ２０１３−１０６５０Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３２５２（Ｐ２０１１−１４３２５２）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（３９００００６０８）三星ダイヤモンド工業株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（３９００００６０８）三星ダイヤモンド工業株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
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