非金属基板の割断装置及び方法
【課題】 レーザでスクライブした基板を割断すると、切断面に傷がないため、極めて強度の高い製品が仕上がる。しかし、微小な傷がついてしまうと、破断強度が低下してしまうことがあった。
【解決手段】 非金属基板を、割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置及び方法であって、基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、基板の第二の部分を割断後に保持する第二の基板保持手段と、
記割断予定線の始端から終端に向かって、基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
スクライブ線を形成する手段に追従させて、スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する手段とを備え、
基板の第一の部分を第一の基板保持手段で保持したまま、割断された基板の第二の部分とを、所定の間隔を保って保持できる機構を備えたことを特徴とする、非金属基板の割断装置及び方法である。
【解決手段】 非金属基板を、割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置及び方法であって、基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、基板の第二の部分を割断後に保持する第二の基板保持手段と、
記割断予定線の始端から終端に向かって、基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
スクライブ線を形成する手段に追従させて、スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する手段とを備え、
基板の第一の部分を第一の基板保持手段で保持したまま、割断された基板の第二の部分とを、所定の間隔を保って保持できる機構を備えたことを特徴とする、非金属基板の割断装置及び方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスやセラミックスなどの非金属基板を割断するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイや半導体チップなどの製造工程では、製造効率を上げるために、１つのウエハーや基板（以下、基板）にいくつもの製品を形成した後、所定の大きさに分割する方法が採用されている。前記フラットパネルディスプレイや半導体チップは、ガラス、セラミックス、シリコンなどの、脆性の非金属基板から形成されており、前記非金属基板の分割（以下、割断）は、次の様に行われている。
【０００３】
まず、基板表面にスクライブ線を形成する。スクライブ線とは、非金属基板（以下、被割断基板）における割断予定線上に連続して形成される浅い亀裂である。
【０００４】
次いで、形成した前記スクライブ線の両側に曲げモーメントを付与し、浅い亀裂を基板の板厚方向に伸展させることで割断予定線を境に、被割断基板が割断される。
【０００５】
前記スクライブ線の形成法の一つに、レーザスクライブ法がある。
【０００６】
レーザスクライブ法では、被割断基板に対して割断予定線を設定し、次に、前記割断予定線の一端に、微小な初期亀裂を形成する。続いて、割断予定線を辿る様に前記被割断基板のその始端から終端まで、所定の照射範囲を伴ったレーザ光により所定の時間で基板表面を加熱し、続いて前記レーザ光の加熱終了部分に追随して、前記被割断基板表面にミストを噴霧し、前記被割断基板を急冷させることにより、スクライブ線を形成する。
【０００７】
前記スクライブ線の形成後、割断専用の装置を用いて被割断基板を割断したり、スクライブ線の形成に追従させた曲げモーメント付与手段によって、被割断基板の割断が行われる。
【０００８】
前記スクライブ線の形成に追従させた曲げモーメント付与手段によって、被割断基板を割断する装置及び方法は、設置場所、導入費用や処理時間の観点から、スクライブ専用の装置と前記割断専用の装置とを導入するよりも優位点が多く、導入が進んでいる。
【０００９】
特許文献１によれば、段差の上に被割断基板を載置し、移動自在に設けられた移動体の押圧を、スクライブ線の形成に追従させて行うことで、被割断基板を割断する技術が開示されている。
【００１０】
特許文献２によれば、凹凸形状を持つテーブルの上に被割断基板を載置し、押圧ローラや圧縮エアーを用いた曲げモーメントの付与を、スクライブ線の形成に追従させて行うことで、被割断基板を割断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３３８５３４
【特許文献２】ＷＯ２００７／１４２２６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
レーザでスクライブした基板を割断すると、切断面はエッジ部を含めて、凹凸が少なく極めて滑らかであり、傷もない。切断面に傷がないため、基板に外部から応力が加わった場合に、応力集中する部分がないため、破断強度が飛躍的に向上し、極めて強度の高い製品が仕上がる。しかし、切断面のエッジ部は、ほぼ直角であり、エッジ同士がこすれることがあると、同一材料であるため、接触した部分に微小な傷がついてしまう。
【００１３】
微小な傷がついてしまうと、前記外部からの応力が加わった場合に、前記傷部に応力が集中しやすく、傷が無い場合に比べると、破断強度が低下してしまうことがあった。
そのため、基板を割断した後、エッジ同士を再接触させないことが課題としてあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を割断後に保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後の変形により、第二の基板保持手段に保持され、前記割断された基板の第一の部分と、前記割断された基板の第二の部分とを、所定の間隔を保って保持できる機構を備えたことを特徴とする、非金属基板の割断装置である。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を第一の基板保持手段に、前記基板の第二の部分を第二の基板保持手段に、載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後に変形するステップと、
前記変形により割断された前記基板の第二の部分が、前記第二の基板保持手段に保持されるステップとを有し、
前記割断された基板の第二の部分を、所定の間隔を保って保持できるステップを有することを特徴とする、非金属基板の割断方法である。
前記の発明の装置及び方法を用いることで、前記基板が割断された後、前記基板の第二の部分が前記基板の第一の部分から遠ざかる様に変形し、前記変形により前記基板の第二の部分は、第二の基板保持手段に保持され、そのまま所定の間隔を保った状態で保持される。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形に合わせて、姿勢を保持できる機構を備えていることを特徴とする、非金属基板の割断装置である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段に、前記基板を載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形にならって、姿勢を保持するステップを有していることを特徴とする、非金属基板の割断方法である。
前記の発明の装置及び方法を用いることで、前記基板が割断された後、前記基板の第二の部分は、第二の基板保持手段に保持されたまま、前記基板の第一の部分から遠ざかる様に変形し、そのまま所定の間隔を保った状態で保持される。
【００１８】
本発明の装置及び方法を用いることで、被割断基板を割断した後、割断後の基板の第一の部分と第二の部分とのエッジ同士の接触させずに、次の工程に送ることが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の装置及び方法を用いて割断した基板は、割断したエッジ同士の再接触による傷の発生を防ぎ、切断した被割断基板の強度を維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による割断装置の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明による割断装置のシステム構成を示す構成図である。
【図３】本発明による基板保持手段の構造を示す側面図である。
【図４】本発明による基板保持手段の構造を示す正面図である。
【図５】本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す側面図である。
【図６】本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す正面図である。
【図７】本発明による割断方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明の実施形態の一例を示す斜視図である。
図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向
とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。また、Ｚ方向を回転軸としたＸＹ平面の回転方向をθとする。
【００２２】
基板の割断装置１は、スライダ機構部２と、スクライブ線形成手段３と、モーメント付与手段４と、第一の基板保持手段５と、第二の基板保持手段６と、制御部９とが含まれて構成されている。
【００２３】
スライダ機構２は、１対の支柱２１と、支柱２１を連結するように取り付けられた梁部２２とで構成された門型の構造体と、梁部２２に取り付けられた、Ｘ方向に伸びたレール２３と、レール２３の上を自在に移動可能なスライダ２４と、を備えた構造をしている。さらに、それぞれの支柱２１は、基板割断装置１の装置架台２０上に取り付けられた、Ｙ方向に伸びたレールとスライダーからなるＹ軸スライダ機構５１の上に取り付けられており、スライダー２４に取り付けられた機器が、基板割断装置１の装置架台２０上で、ＸＹ方向に自在に移動出来る様な構造をしている。
【００２４】
スクライブ線形成手段３は、スライダ２４の上に取り付けられており、割断方向３ｖの矢視する方向から見て、初期亀裂形成手段３０と、加熱ビーム照射手段３３と、冷却手段３４の順となる様に、配置されている。
【００２５】
初期亀裂形成手段３０には、アクチュエータと、前記アクチュエータに取り付けられたホイールホルダと、前記ホイールホルダに取り付けられたスクライブホイールが備えられている。前記アクチュエータがＺ方向下向きに動くことにより、前記ホイールホルダと前記スクライブホイールがＺ方向下向きに移動し、前記スクライブホイールが基板１０に押し付けられ、基板１０の割断開始端部に微小な初期亀裂を付ける事ができる。前記スクライブホイールは、基板１０よりも硬質の材料が好ましく、人工ダイヤモンドやタングステンカーバイト、超硬金属、超硬金属化合物、若しくは超硬処理したものなどが用いられる。
【００２６】
加熱ビーム照射手段３３には、レーザ発信器３１から照射されたレーザ光線を、所定の形状とエネルギー分布を有する加熱ビーム３３ａとなる様に整形し、加熱ビーム３３ａを基板１０に向かって照射出来る様に、レンズやミラーなどの光学部品が備えられている。
【００２７】
冷却ユニット３４は、空気や水、その他の流体や混合物からなる冷媒などの冷却ミスト３４ａを供給する冷却剤供給手段と、基板１０に向かって冷却ミスト３４ａを吹き付ける手段である、冷却ノズルとを含んで構成されている。
【００２８】
したがって、スクライブ線形成手段３が、割断方向３ｖの矢視する方向に動きながら、基板１０にスクライブ線を形成することが出来る構造をしている。
【００２９】
モーメント付与手段４は、スライダ２４の上に取り付けられており、スクライブ線形成手段３に追従するように移動することが出来る。そして、スクライブ線形成手段３で形成した、基板１０のスクライブ線を押し広げるように、ローラー４０を、Ｚ方向下向きに押し付けることが出来る様な構造をしている。
【００３０】
第一の基板保持手段５は、装置架台２０の上に取り付けられたθ軸回転機構５２と、θ軸回転機構５２の上に取り付けられたテーブル５０とを含んで構成されている。
基板１０は、基板１０上に設定された割断予定線１１を挟んで、基板の第一の部分１０ａと、基板の第二の部分１０ｂと呼び、基板の第一の部分１０ａ側は、第一の基板保持手段５のテーブル５０により保持されている。さらに、テーブル５０は、基板１０の第一の部分１０ａを保持し、θ方向に回転できる様な構造をしている。
【００３１】
第二の基板保持手段６は、詳細を後述するが、基板１０の第二の部分１０ｂを保持できる様な構造をしている。
【００３２】
制御部９は、情報入力手段９１と、情報出力手段９２と、発報手段９３とが含まれて構成されている。
【００３３】
図２は、本発明による割断装置のシステム構成を示す構成図である。
図２に示す様に、制御部９には、制御用コンピュータ９０が含まれて構成されており、情報入力手段９１と、情報出力手段９２と、発報手段９３と、情報記録手段９４と、接続されている。また、制御部９には、機器制御ユニット９５とが含まれており、制御用コンピュータ９０や、後述する割断装置１の各機器と接続されている。
【００３４】
制御用コンピュータ９０として、マイコン、パソコン、ワークステーションなどの、数値演算ユニットが搭載されたものを例示することが出来る。
情報入力手段９１として、キーボードやマウスやスイッチなどを例示することが出来る。
情報出力手段９２として、画像表示ディスプレイやランプなどを例示することが出来る。
【００３５】
発報手段９３として、ブザーやスピーカ、ランプなど、作業者に注意喚起が出来るものを例示することが出来る。
情報記録手段９４として、メモリーカードやデータディスクなどの、半導体記録媒体や磁気記録媒体や光磁気記録媒体などを例示することが出来る。
機器制御ユニット９５として、プログラマブルコントローラやモーションコントローラと呼ばれる機器などを例示することが出来る。
【００３６】
機器制御ユニット９５は、スライダ２４、初期亀裂形成手段３０、レーザ３１、加熱ビーム照射手段３３，冷却手段３４、モーメント付与手段４、Y軸スライダ機構５１、θ軸回転機構５２、並びに第二の基板保持手段６と接続され、各機器に制御用信号を送ることにより、次のように制御することができる。
１）スライダ２４においては、スクライブ線形成手段３とモーメント付与手段４とをＸ方向に所定の速度で加速させ、所定の区間を予め設定しておいた速度で移動させた後、減速させ、静止させることが出来る。
２）初期亀裂形成手段３０においては、Ｚ方向に上下動作させることが出来る。
３）レーザ３１においては、出力を調節したり、付随のシャッターを開閉させたりして、加熱ビーム３３ａのエネルギーを調節したり、ＯＮ／ＯＦＦ制御をすることが出来る。
４）加熱ビーム照射手段３３においては、加熱ビーム３３ａの形状や照射位置などを調節することができる。
５）冷却手段３４においては、冷却ミスト３４ａの噴霧と停止の制御をすることができる。
６）モーメント付与手段４においては、ローラ４０の上下動作をさせることが出来る。
７）Ｙ軸スライダ機構５１においては、テーブル５０をＹ方向に所定の速度で加速させ、所定の区間を予め設定しておいた速度で移動させた後、減速、静止させたり、所定のピッチで移動させた後で静止させたりすることが出来る。
８）θ軸回転機構５２においては、Ｚ方向を回転軸として、テーブル５０を回転させたり、角度を変更させたりした後で、静止させることが出来る。
さらに、その他のアクチュエータや圧力スイッチなどの制御機器（図示せず）が、接続されて、それらの機器を動作させたり、止めたりすることが出来る様になっている。
【００３７】
基板１０の割断位置や割断速度、加熱ビーム３３ａなどの設定や変更は、前記制御コンピュータ９０に接続された、情報入力手段９１を用いて行われ、情報表示手段９２によって確認することが出来る。
また、設定された前記塗布条件は、制御コンピュータ９０に接続された、情報記録手段９４に登録することが可能で、適宜読み出し、編集し、変更をすることが出来る。
【００３８】
割断装置１は、前記の様な構造と機器構成をしているので、基板１０上に設定された割断予定線１１に沿って、基板１０上の任意の場所を割断することが出来る。
［基板保持機構詳細：吸盤保持、引き込み］
【００３９】
図３は、本発明による基板保持手段の構造を示す側面図である。図３は、図１に示した割断装置１を左側から、つまりＸ方向に矢印と反対側から見た図であり、モーメント付与手段４のローラー４０が、割断予定線１１を挟んで、基板の第一の部分１０ａと基板の第二の部分１０ｂとを、Ｚ方向下向きに押し付けている状態を示している。
【００４０】
モーメント付与手段４は、スクライブ後の基板を割断するために用いるローラー４０とスライダー２４とを、所定の間隔に保ったまま保持させるために、次の様な構造をしている。すなわち、スライダー２４の側面には、ブレイカ支持ブラケット４１が取り付けられており、ブレイカ支持シャフト４２を介して、ローラ支持ブラケット４３が取り付けられている。
ローラ支持ブラケット４３は、略コの字型をしているものを例示することが出来、ローラ支持シャフト４５を介して、ローラ４０が取り付けられている。
【００４１】
ブレイカ支持ブラケット４１には、ローラ支持ブラケットが必要以上に振れないように、ストッパ４４が取り付けられており、ローラ支持ブラケットがストッパ４４に当たらない範囲で、ローラがＹ方向に首振り出来る様な構造をしている。そのため、ローラ４０を基板１０に押し付けて、基板１０を割断した後、更に基板の第１の部分１０ａをローラー４０とテーブル５０とで挟み込んで保持した状態で、さらに、基板の第二の部分１０ｂをローラー４０で押し付け続けることが出来る。
【００４２】
前記押し付け量の最適条件は、予めテストした結果を基に決定し、制御用コンピュータ９０と情報記録手段９４に設定し、登録しておく。
【００４３】
第二の基板保持手段６は、装置架台２０の上に取り付けられたアクチュエータ６１ａと、アクチュエータ６１ａの上に取り付けられた吸盤６０ａとを含んで構成されている。また、アクチュエータ６１ａは、吸盤６０ａをＺ方向に移動できる様な構造をしている。さらに、アクチュエータ６１ａの内部には、位置検出器６２ａが備えられており、吸盤６０ａをＺ方向の所定の位置に動かして静止させることが可能な構造をしている。
【００４４】
基板１０がテーブル５０に載置された状態では、基板の第二の部分１０ｂは、吸盤６０ａと所定の間隔を空けて保持されている。
【００４５】
スクライブ線が形成され、ローラ４０を押し付けて基板１０を割断すると、基板の第二の部分１０ｂが、Ｚ方向下向きに動き、吸盤６０ａと接触する。
吸盤６０ａの内部を、予め真空源と連通させておくと、第二の基板１０ｂと吸盤６０ａとが接触することで、吸盤６０ａの内部が所定の負圧状態となる。
【００４６】
吸盤６０ａ内の圧力を計測し、所定の負圧になったことを検出し、所定の負圧になったことをトリガーにして、アクチュエータ６１ａをＺ方向下向きに移動し、その状態を保持出来る様にしておく。そうすることで、基板１０が割断された後、第二の基板１０ｂを、Ｚ方向に移動させ、その状態を保持させることができる。
【００４７】
吸盤６０ａは、弾性樹脂からなる吸盤や、平坦な金属や樹脂の上面に孔や溝を設けて、負圧吸着が出来る様にしたものを例示することができ、特にゴムやスポンジなど弾力性の材料を用いることが好ましい。
【００４８】
図４は、本発明による基板保持手段の構造を示す正面図である。図４は、図１に示した割断装置１を紙面手前側から、つまりＹ方向に矢印と反対側から、見た図である。
【００４９】
第二の基板保持手段６は、割断後の基板の第二の部分１０ｂを保持することが出来る様に、吸盤６０ａとエアシリンダ６１ａと同じ構成の、吸盤６０ｂ〜ｈとエアシリンダ６１ｂ〜ｈとを、割断方向３ｖに並べた状態に配置して、備えている。
吸盤６０ａ〜ｈは、装置架台２０の上に取り付けられた、エアシリンダ６１ａ〜ｈの上に取り付けられており、吸盤６０ａ〜ｈの上端と基板１０の第二の部分１０ｂの下面とは、所定の隙間を隔てて、位置合わせされている。
【００５０】
吸盤６０ａ〜ｈは、各々エア配管と開閉バルブを介して、真空源に接続されている。吸盤６０ａ〜ｈと、それらに対応する開閉バルブとの間には、圧力スイッチ６２ａ〜ｈが接続されており、吸盤６０ａ〜ｈ内部の圧力検出が出来る構造になっている。エアシリンダ６１ａ〜ｈには、各々の上下限位置を検出する位置検出器が６３ａ〜ｈ取り付けられており、各々のシリンダ上下動用のエア配管が、各々のシリンダ上下動制御用バルブ６４ａ〜ｈを介して、エア供給源に接続されている。
【００５１】
図２に示す様に、エアシリンダ６１ａ〜ｈと、位置検出器６３ａ〜ｈと、シリンダ上下動制御用バルブ６４ａ〜ｈとは、機器制御ユニット９５と接続されており、吸盤６０ａ〜ｈ内部の圧力や、エアシリンダ６１ａ〜ｈの位置が、制御部９で分かるようになっている。
本発明の割断装置１は、上記の様な構造をしているので、スクライブ線の形成に追従して基板１０を割断しながら、割断した基板の第二の部分１０ｂを基板の第一の部分１０ａから遠ざかる様に待避させることができる。そのため、割断装置１は、割断した基板１０の第一の部分１０ａと第二の部分１０ｂとを、お互いに再接触させることなく、所定の間隔を空けて、保持することが出来る。
割断後の基板１０の第二の部分１０ｂは、吸盤６０ａ〜ｈの負圧を大気開放させ、取り出すことが出来る構造をしている。
［別の実施形態：ならい保持］
【００５２】
図５は、本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す側面図である。基板の割断装置１は、前述した第二の基板保持手段６に代えて、別の実施形態の第二の基板保持手段７を含んで構成することが出来る。
【００５３】
吸着パッド７０ａは、装置架台２０の上に取り付けられた、アクチュエータ７１ａの上に取り付けられており、基板１０は吸着パッド７０ａによって支えられてる。
吸着パッド７０ａは、弾性樹脂からなる吸盤や、平坦な金属や樹脂の上面に孔や溝を設けて、負圧吸着が出来る様にしたものを例示することができ、特にゴムやスポンジなど弾力性の材料を用いることが好ましい。
アクチュエータ７１ａは、内部に位置検出器７２ａが備えられており、吸着パッド７０ａをＺ方向の所定の位置に動かして静止させることが可能な構造をしている。
【００５４】
また、第二の基板保持手段７の吸着パッド７０ａは、基板１０を第一の基板保持手段５のテーブル５０に載置した時に、基板の第二の部分１０ｂと接触する様に、配置されている。ここで、基板１０が載置された後、アライメント動作を行うまでは、吸着パッド７０ａは負圧吸着されず、基板の第二の部分１０ｂはＸＹθ方向に自在に動くことが出来る。そして、基板１０のアライメント動作が行われた後、基板の第二の部分１０ｂは、吸着パッド７０ａで負圧吸着によって保持され、ＸＹθ方向には自在に動くことが出来なくなる。
【００５５】
図６は、本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す正面図である。
第二の基板保持手段７は、基板の第二の部分１０ｂを保持することが出来る様に、前述した吸着パッド７０ａ及びアクチュエータ７１ａ、位置検出器７２ａと同じ構成の、吸着パッド７０ｂ〜ｈ及びアクチュエータ７１ｂ〜ｈ、位置検出器７２ｂ〜ｈを、割断方向３ｖに並べた状態に配置して、備えている。
また、図示はしないが、アクチュエータ７１ａ〜ｈと位置検出器７２ａ〜ｈとは、機器制御ユニット９５と接続されており、アクチュエータ７１ａ〜ｈを上下動作させたときの、現在の位置情報が制御部９で分かるようになっている。
【００５６】
スライダー２４の現在位置もしくは、割断速度とローラ４０通過後の時間との関係から、割断点とアクチュエータ７１ａ〜ｈとの距離を算出し、適宜アクチュエータ７１ａ〜ｈをＺ方向下向きに移動させる。
【００５７】
アクチュエータ７１ａ〜ｈの下降タイミングや下降移動量、経時的に移動量を変化させる（いわゆる、下降速度プロファイルを設定する）かどうか、などの下降動作設定は、経験則や事前のテスト結果などを参考にして決定し、予め設定しておく。
前記下降動作設定は、実際の割断ポイントが、スクライブ線形成ポイント（概ね、冷却ミスト３４ａの噴霧位置付近）と、適切な距離を保ち続けることができる条件が、最適であるといえる。その様な条件に設定することで、割断後の基板どうしの隙間が保たれ、良好な割断面も得られる。
［動作フロー］
【００５８】
図７は、本発明による割断方法を示すフロー図である。
第一の基板保持手段５と、第二の基板保持手段６の上に基板１０を載置する（ｓ１０１）。
基板１０を、第一の基板保持手段５で吸着保持させ（ｓ１０２）、第二の基板保持手段６においては、吸盤６０ａ〜ｈの内部を真空源と連通させて負圧状態にしておく。また、第二の基板保持手段６に代えて、別の形態の第二の基板保持手段７を用いる場合は、吸着パッド７０ａ〜ｈ内部を負圧状態にして、基板の第二の部分１０ｂを吸着保持する。
【００５９】
続いて、基板１０のアライメントマークを読み取り（ｓ１０３）、予め設定された割断予定線１１に沿って、スクライブ線形成手段３を走行させて（ｓ１０４）、基板１０のエッジ部分に初期亀裂形成手段３０を用いて、小さな亀裂を付ける。
その状態で、加熱ビーム３３ａを基板１０に照射し、加熱ビーム３３ａに追従させて、冷却ミスト３４ａを基板１０に噴霧し、基板１０のレーザスクライブを行う（ｓ１０５）。
【００６０】
スクライブ線形成手段３に追従させて移動する、曲げモーメント付与手段４のローラ４０を基板１０に向けて押し付け、前記レーザスクライブした部分が開く様に、表面の亀裂を伸展させ、基板１０を割断する。（ｓ１０６）
第二の基板保持手段の吸盤６０ａ〜ｈが、徐々にＺ方向下向きに、変位させ、その位置を保持する（ｓ１０７）。
【００６１】
１ラインの割断が終了したかどうかを判断し（ｓ１０８）、割断中であれば、ｓ１０５〜ｓ１０７を繰り返す。
基板１０の割断が終了すれば、スクライブ線形成手段の走行を停止させる（ｓ１０９）。
第二の基板保持手段６の吸着を解除し（ｓ１１０）、基板の第二の部分１０ｂを取り出す（ｓ１１１）。
【００６２】
全ラインの割断が終了したかどうかを判断し（ｓ１１２）、まだ割断する場合は、基板１０の載置場所を変更し、ｓ１０４〜ｓ１１１を繰り返す。
全ての割断が終了すれば、第一の基板保持手段５の吸着を解除し（ｓ１１３）、基板の第一の部分１０ａをテーブル５０から取り出す（ｓ１１４）。
【００６３】
上述のステップｓ１０１〜ｓ１１４の方法を用いて、被割断基板１０を割断する。
そうすることで、割断した基板の第一の部分１０ａ及び、割断した基板の第二の部分１０ｂは、割断後にお互いのエッジを接触させることが無い。
上述の装置及び方法を用いて、基板１０（特にガラスなどの脆性材料）を割断した後、強度低下を防ぐことが出来るので、生産工程における歩留まり向上や製品品質向上に寄与することが出来る。
【符号の説明】
【００６４】
１ 割断装置
２ スライダ機構
３ スクライブ線形成手段
３ｖ 割断方向
４ モーメント付与手段
５ 第一の基板保持手段
６ 第二の基板保持手段
７ 第二の基板保持手段
９ 制御部
１０ 基板
１０ａ 基板の第一の部分
１０ｂ 基板の第二の部分
１１ 割断予定線
２０ 装置架台
２１ 支柱
２２ 梁部
２３ レール
２４ スライダ
３０ 初期亀裂形成手段
３１ レーザ
３３ 加熱ビーム照射手段
３３ａ 加熱ビーム
３４ 冷却手段
３４ａ 冷却ミスト
４０ ローラ
４１ ブレイカ支持ブラケット
４２ ブレイカ支持シャフト
４３ ローラ支持ブラケット
４４ ストッパ
４５ ローラ支持シャフト
５０ テーブル
５１ Ｙ軸スライダ機構
５２ θ軸回転機構
６０ａ〜ｈ 吸盤
６１ａ〜ｈ エアシリンダ
６２ａ〜ｈ 圧力スイッチ
６３ａ〜ｈ 位置検出器
６４ａ〜ｈ 制御用バルブ
７０ａ〜ｈ 吸着パッド
７１ａ〜ｈ アクチュエータ
７２ａ〜ｈ 位置検出器
９０ 制御用コンピュータ
９１ 情報入力手段
９２ 情報表示手段
９３ 発報手段
９４ 情報記録手段
９５ 機器制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスやセラミックスなどの非金属基板を割断するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイや半導体チップなどの製造工程では、製造効率を上げるために、１つのウエハーや基板（以下、基板）にいくつもの製品を形成した後、所定の大きさに分割する方法が採用されている。前記フラットパネルディスプレイや半導体チップは、ガラス、セラミックス、シリコンなどの、脆性の非金属基板から形成されており、前記非金属基板の分割（以下、割断）は、次の様に行われている。
【０００３】
まず、基板表面にスクライブ線を形成する。スクライブ線とは、非金属基板（以下、被割断基板）における割断予定線上に連続して形成される浅い亀裂である。
【０００４】
次いで、形成した前記スクライブ線の両側に曲げモーメントを付与し、浅い亀裂を基板の板厚方向に伸展させることで割断予定線を境に、被割断基板が割断される。
【０００５】
前記スクライブ線の形成法の一つに、レーザスクライブ法がある。
【０００６】
レーザスクライブ法では、被割断基板に対して割断予定線を設定し、次に、前記割断予定線の一端に、微小な初期亀裂を形成する。続いて、割断予定線を辿る様に前記被割断基板のその始端から終端まで、所定の照射範囲を伴ったレーザ光により所定の時間で基板表面を加熱し、続いて前記レーザ光の加熱終了部分に追随して、前記被割断基板表面にミストを噴霧し、前記被割断基板を急冷させることにより、スクライブ線を形成する。
【０００７】
前記スクライブ線の形成後、割断専用の装置を用いて被割断基板を割断したり、スクライブ線の形成に追従させた曲げモーメント付与手段によって、被割断基板の割断が行われる。
【０００８】
前記スクライブ線の形成に追従させた曲げモーメント付与手段によって、被割断基板を割断する装置及び方法は、設置場所、導入費用や処理時間の観点から、スクライブ専用の装置と前記割断専用の装置とを導入するよりも優位点が多く、導入が進んでいる。
【０００９】
特許文献１によれば、段差の上に被割断基板を載置し、移動自在に設けられた移動体の押圧を、スクライブ線の形成に追従させて行うことで、被割断基板を割断する技術が開示されている。
【００１０】
特許文献２によれば、凹凸形状を持つテーブルの上に被割断基板を載置し、押圧ローラや圧縮エアーを用いた曲げモーメントの付与を、スクライブ線の形成に追従させて行うことで、被割断基板を割断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３３８５３４
【特許文献２】ＷＯ２００７／１４２２６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
レーザでスクライブした基板を割断すると、切断面はエッジ部を含めて、凹凸が少なく極めて滑らかであり、傷もない。切断面に傷がないため、基板に外部から応力が加わった場合に、応力集中する部分がないため、破断強度が飛躍的に向上し、極めて強度の高い製品が仕上がる。しかし、切断面のエッジ部は、ほぼ直角であり、エッジ同士がこすれることがあると、同一材料であるため、接触した部分に微小な傷がついてしまう。
【００１３】
微小な傷がついてしまうと、前記外部からの応力が加わった場合に、前記傷部に応力が集中しやすく、傷が無い場合に比べると、破断強度が低下してしまうことがあった。
そのため、基板を割断した後、エッジ同士を再接触させないことが課題としてあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を割断後に保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後の変形により、第二の基板保持手段に保持され、前記割断された基板の第一の部分と、前記割断された基板の第二の部分とを、所定の間隔を保って保持できる機構を備えたことを特徴とする、非金属基板の割断装置である。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を第一の基板保持手段に、前記基板の第二の部分を第二の基板保持手段に、載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後に変形するステップと、
前記変形により割断された前記基板の第二の部分が、前記第二の基板保持手段に保持されるステップとを有し、
前記割断された基板の第二の部分を、所定の間隔を保って保持できるステップを有することを特徴とする、非金属基板の割断方法である。
前記の発明の装置及び方法を用いることで、前記基板が割断された後、前記基板の第二の部分が前記基板の第一の部分から遠ざかる様に変形し、前記変形により前記基板の第二の部分は、第二の基板保持手段に保持され、そのまま所定の間隔を保った状態で保持される。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形に合わせて、姿勢を保持できる機構を備えていることを特徴とする、非金属基板の割断装置である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段に、前記基板を載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形にならって、姿勢を保持するステップを有していることを特徴とする、非金属基板の割断方法である。
前記の発明の装置及び方法を用いることで、前記基板が割断された後、前記基板の第二の部分は、第二の基板保持手段に保持されたまま、前記基板の第一の部分から遠ざかる様に変形し、そのまま所定の間隔を保った状態で保持される。
【００１８】
本発明の装置及び方法を用いることで、被割断基板を割断した後、割断後の基板の第一の部分と第二の部分とのエッジ同士の接触させずに、次の工程に送ることが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の装置及び方法を用いて割断した基板は、割断したエッジ同士の再接触による傷の発生を防ぎ、切断した被割断基板の強度を維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による割断装置の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明による割断装置のシステム構成を示す構成図である。
【図３】本発明による基板保持手段の構造を示す側面図である。
【図４】本発明による基板保持手段の構造を示す正面図である。
【図５】本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す側面図である。
【図６】本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す正面図である。
【図７】本発明による割断方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明の実施形態の一例を示す斜視図である。
図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向
とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。また、Ｚ方向を回転軸としたＸＹ平面の回転方向をθとする。
【００２２】
基板の割断装置１は、スライダ機構部２と、スクライブ線形成手段３と、モーメント付与手段４と、第一の基板保持手段５と、第二の基板保持手段６と、制御部９とが含まれて構成されている。
【００２３】
スライダ機構２は、１対の支柱２１と、支柱２１を連結するように取り付けられた梁部２２とで構成された門型の構造体と、梁部２２に取り付けられた、Ｘ方向に伸びたレール２３と、レール２３の上を自在に移動可能なスライダ２４と、を備えた構造をしている。さらに、それぞれの支柱２１は、基板割断装置１の装置架台２０上に取り付けられた、Ｙ方向に伸びたレールとスライダーからなるＹ軸スライダ機構５１の上に取り付けられており、スライダー２４に取り付けられた機器が、基板割断装置１の装置架台２０上で、ＸＹ方向に自在に移動出来る様な構造をしている。
【００２４】
スクライブ線形成手段３は、スライダ２４の上に取り付けられており、割断方向３ｖの矢視する方向から見て、初期亀裂形成手段３０と、加熱ビーム照射手段３３と、冷却手段３４の順となる様に、配置されている。
【００２５】
初期亀裂形成手段３０には、アクチュエータと、前記アクチュエータに取り付けられたホイールホルダと、前記ホイールホルダに取り付けられたスクライブホイールが備えられている。前記アクチュエータがＺ方向下向きに動くことにより、前記ホイールホルダと前記スクライブホイールがＺ方向下向きに移動し、前記スクライブホイールが基板１０に押し付けられ、基板１０の割断開始端部に微小な初期亀裂を付ける事ができる。前記スクライブホイールは、基板１０よりも硬質の材料が好ましく、人工ダイヤモンドやタングステンカーバイト、超硬金属、超硬金属化合物、若しくは超硬処理したものなどが用いられる。
【００２６】
加熱ビーム照射手段３３には、レーザ発信器３１から照射されたレーザ光線を、所定の形状とエネルギー分布を有する加熱ビーム３３ａとなる様に整形し、加熱ビーム３３ａを基板１０に向かって照射出来る様に、レンズやミラーなどの光学部品が備えられている。
【００２７】
冷却ユニット３４は、空気や水、その他の流体や混合物からなる冷媒などの冷却ミスト３４ａを供給する冷却剤供給手段と、基板１０に向かって冷却ミスト３４ａを吹き付ける手段である、冷却ノズルとを含んで構成されている。
【００２８】
したがって、スクライブ線形成手段３が、割断方向３ｖの矢視する方向に動きながら、基板１０にスクライブ線を形成することが出来る構造をしている。
【００２９】
モーメント付与手段４は、スライダ２４の上に取り付けられており、スクライブ線形成手段３に追従するように移動することが出来る。そして、スクライブ線形成手段３で形成した、基板１０のスクライブ線を押し広げるように、ローラー４０を、Ｚ方向下向きに押し付けることが出来る様な構造をしている。
【００３０】
第一の基板保持手段５は、装置架台２０の上に取り付けられたθ軸回転機構５２と、θ軸回転機構５２の上に取り付けられたテーブル５０とを含んで構成されている。
基板１０は、基板１０上に設定された割断予定線１１を挟んで、基板の第一の部分１０ａと、基板の第二の部分１０ｂと呼び、基板の第一の部分１０ａ側は、第一の基板保持手段５のテーブル５０により保持されている。さらに、テーブル５０は、基板１０の第一の部分１０ａを保持し、θ方向に回転できる様な構造をしている。
【００３１】
第二の基板保持手段６は、詳細を後述するが、基板１０の第二の部分１０ｂを保持できる様な構造をしている。
【００３２】
制御部９は、情報入力手段９１と、情報出力手段９２と、発報手段９３とが含まれて構成されている。
【００３３】
図２は、本発明による割断装置のシステム構成を示す構成図である。
図２に示す様に、制御部９には、制御用コンピュータ９０が含まれて構成されており、情報入力手段９１と、情報出力手段９２と、発報手段９３と、情報記録手段９４と、接続されている。また、制御部９には、機器制御ユニット９５とが含まれており、制御用コンピュータ９０や、後述する割断装置１の各機器と接続されている。
【００３４】
制御用コンピュータ９０として、マイコン、パソコン、ワークステーションなどの、数値演算ユニットが搭載されたものを例示することが出来る。
情報入力手段９１として、キーボードやマウスやスイッチなどを例示することが出来る。
情報出力手段９２として、画像表示ディスプレイやランプなどを例示することが出来る。
【００３５】
発報手段９３として、ブザーやスピーカ、ランプなど、作業者に注意喚起が出来るものを例示することが出来る。
情報記録手段９４として、メモリーカードやデータディスクなどの、半導体記録媒体や磁気記録媒体や光磁気記録媒体などを例示することが出来る。
機器制御ユニット９５として、プログラマブルコントローラやモーションコントローラと呼ばれる機器などを例示することが出来る。
【００３６】
機器制御ユニット９５は、スライダ２４、初期亀裂形成手段３０、レーザ３１、加熱ビーム照射手段３３，冷却手段３４、モーメント付与手段４、Y軸スライダ機構５１、θ軸回転機構５２、並びに第二の基板保持手段６と接続され、各機器に制御用信号を送ることにより、次のように制御することができる。
１）スライダ２４においては、スクライブ線形成手段３とモーメント付与手段４とをＸ方向に所定の速度で加速させ、所定の区間を予め設定しておいた速度で移動させた後、減速させ、静止させることが出来る。
２）初期亀裂形成手段３０においては、Ｚ方向に上下動作させることが出来る。
３）レーザ３１においては、出力を調節したり、付随のシャッターを開閉させたりして、加熱ビーム３３ａのエネルギーを調節したり、ＯＮ／ＯＦＦ制御をすることが出来る。
４）加熱ビーム照射手段３３においては、加熱ビーム３３ａの形状や照射位置などを調節することができる。
５）冷却手段３４においては、冷却ミスト３４ａの噴霧と停止の制御をすることができる。
６）モーメント付与手段４においては、ローラ４０の上下動作をさせることが出来る。
７）Ｙ軸スライダ機構５１においては、テーブル５０をＹ方向に所定の速度で加速させ、所定の区間を予め設定しておいた速度で移動させた後、減速、静止させたり、所定のピッチで移動させた後で静止させたりすることが出来る。
８）θ軸回転機構５２においては、Ｚ方向を回転軸として、テーブル５０を回転させたり、角度を変更させたりした後で、静止させることが出来る。
さらに、その他のアクチュエータや圧力スイッチなどの制御機器（図示せず）が、接続されて、それらの機器を動作させたり、止めたりすることが出来る様になっている。
【００３７】
基板１０の割断位置や割断速度、加熱ビーム３３ａなどの設定や変更は、前記制御コンピュータ９０に接続された、情報入力手段９１を用いて行われ、情報表示手段９２によって確認することが出来る。
また、設定された前記塗布条件は、制御コンピュータ９０に接続された、情報記録手段９４に登録することが可能で、適宜読み出し、編集し、変更をすることが出来る。
【００３８】
割断装置１は、前記の様な構造と機器構成をしているので、基板１０上に設定された割断予定線１１に沿って、基板１０上の任意の場所を割断することが出来る。
［基板保持機構詳細：吸盤保持、引き込み］
【００３９】
図３は、本発明による基板保持手段の構造を示す側面図である。図３は、図１に示した割断装置１を左側から、つまりＸ方向に矢印と反対側から見た図であり、モーメント付与手段４のローラー４０が、割断予定線１１を挟んで、基板の第一の部分１０ａと基板の第二の部分１０ｂとを、Ｚ方向下向きに押し付けている状態を示している。
【００４０】
モーメント付与手段４は、スクライブ後の基板を割断するために用いるローラー４０とスライダー２４とを、所定の間隔に保ったまま保持させるために、次の様な構造をしている。すなわち、スライダー２４の側面には、ブレイカ支持ブラケット４１が取り付けられており、ブレイカ支持シャフト４２を介して、ローラ支持ブラケット４３が取り付けられている。
ローラ支持ブラケット４３は、略コの字型をしているものを例示することが出来、ローラ支持シャフト４５を介して、ローラ４０が取り付けられている。
【００４１】
ブレイカ支持ブラケット４１には、ローラ支持ブラケットが必要以上に振れないように、ストッパ４４が取り付けられており、ローラ支持ブラケットがストッパ４４に当たらない範囲で、ローラがＹ方向に首振り出来る様な構造をしている。そのため、ローラ４０を基板１０に押し付けて、基板１０を割断した後、更に基板の第１の部分１０ａをローラー４０とテーブル５０とで挟み込んで保持した状態で、さらに、基板の第二の部分１０ｂをローラー４０で押し付け続けることが出来る。
【００４２】
前記押し付け量の最適条件は、予めテストした結果を基に決定し、制御用コンピュータ９０と情報記録手段９４に設定し、登録しておく。
【００４３】
第二の基板保持手段６は、装置架台２０の上に取り付けられたアクチュエータ６１ａと、アクチュエータ６１ａの上に取り付けられた吸盤６０ａとを含んで構成されている。また、アクチュエータ６１ａは、吸盤６０ａをＺ方向に移動できる様な構造をしている。さらに、アクチュエータ６１ａの内部には、位置検出器６２ａが備えられており、吸盤６０ａをＺ方向の所定の位置に動かして静止させることが可能な構造をしている。
【００４４】
基板１０がテーブル５０に載置された状態では、基板の第二の部分１０ｂは、吸盤６０ａと所定の間隔を空けて保持されている。
【００４５】
スクライブ線が形成され、ローラ４０を押し付けて基板１０を割断すると、基板の第二の部分１０ｂが、Ｚ方向下向きに動き、吸盤６０ａと接触する。
吸盤６０ａの内部を、予め真空源と連通させておくと、第二の基板１０ｂと吸盤６０ａとが接触することで、吸盤６０ａの内部が所定の負圧状態となる。
【００４６】
吸盤６０ａ内の圧力を計測し、所定の負圧になったことを検出し、所定の負圧になったことをトリガーにして、アクチュエータ６１ａをＺ方向下向きに移動し、その状態を保持出来る様にしておく。そうすることで、基板１０が割断された後、第二の基板１０ｂを、Ｚ方向に移動させ、その状態を保持させることができる。
【００４７】
吸盤６０ａは、弾性樹脂からなる吸盤や、平坦な金属や樹脂の上面に孔や溝を設けて、負圧吸着が出来る様にしたものを例示することができ、特にゴムやスポンジなど弾力性の材料を用いることが好ましい。
【００４８】
図４は、本発明による基板保持手段の構造を示す正面図である。図４は、図１に示した割断装置１を紙面手前側から、つまりＹ方向に矢印と反対側から、見た図である。
【００４９】
第二の基板保持手段６は、割断後の基板の第二の部分１０ｂを保持することが出来る様に、吸盤６０ａとエアシリンダ６１ａと同じ構成の、吸盤６０ｂ〜ｈとエアシリンダ６１ｂ〜ｈとを、割断方向３ｖに並べた状態に配置して、備えている。
吸盤６０ａ〜ｈは、装置架台２０の上に取り付けられた、エアシリンダ６１ａ〜ｈの上に取り付けられており、吸盤６０ａ〜ｈの上端と基板１０の第二の部分１０ｂの下面とは、所定の隙間を隔てて、位置合わせされている。
【００５０】
吸盤６０ａ〜ｈは、各々エア配管と開閉バルブを介して、真空源に接続されている。吸盤６０ａ〜ｈと、それらに対応する開閉バルブとの間には、圧力スイッチ６２ａ〜ｈが接続されており、吸盤６０ａ〜ｈ内部の圧力検出が出来る構造になっている。エアシリンダ６１ａ〜ｈには、各々の上下限位置を検出する位置検出器が６３ａ〜ｈ取り付けられており、各々のシリンダ上下動用のエア配管が、各々のシリンダ上下動制御用バルブ６４ａ〜ｈを介して、エア供給源に接続されている。
【００５１】
図２に示す様に、エアシリンダ６１ａ〜ｈと、位置検出器６３ａ〜ｈと、シリンダ上下動制御用バルブ６４ａ〜ｈとは、機器制御ユニット９５と接続されており、吸盤６０ａ〜ｈ内部の圧力や、エアシリンダ６１ａ〜ｈの位置が、制御部９で分かるようになっている。
本発明の割断装置１は、上記の様な構造をしているので、スクライブ線の形成に追従して基板１０を割断しながら、割断した基板の第二の部分１０ｂを基板の第一の部分１０ａから遠ざかる様に待避させることができる。そのため、割断装置１は、割断した基板１０の第一の部分１０ａと第二の部分１０ｂとを、お互いに再接触させることなく、所定の間隔を空けて、保持することが出来る。
割断後の基板１０の第二の部分１０ｂは、吸盤６０ａ〜ｈの負圧を大気開放させ、取り出すことが出来る構造をしている。
［別の実施形態：ならい保持］
【００５２】
図５は、本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す側面図である。基板の割断装置１は、前述した第二の基板保持手段６に代えて、別の実施形態の第二の基板保持手段７を含んで構成することが出来る。
【００５３】
吸着パッド７０ａは、装置架台２０の上に取り付けられた、アクチュエータ７１ａの上に取り付けられており、基板１０は吸着パッド７０ａによって支えられてる。
吸着パッド７０ａは、弾性樹脂からなる吸盤や、平坦な金属や樹脂の上面に孔や溝を設けて、負圧吸着が出来る様にしたものを例示することができ、特にゴムやスポンジなど弾力性の材料を用いることが好ましい。
アクチュエータ７１ａは、内部に位置検出器７２ａが備えられており、吸着パッド７０ａをＺ方向の所定の位置に動かして静止させることが可能な構造をしている。
【００５４】
また、第二の基板保持手段７の吸着パッド７０ａは、基板１０を第一の基板保持手段５のテーブル５０に載置した時に、基板の第二の部分１０ｂと接触する様に、配置されている。ここで、基板１０が載置された後、アライメント動作を行うまでは、吸着パッド７０ａは負圧吸着されず、基板の第二の部分１０ｂはＸＹθ方向に自在に動くことが出来る。そして、基板１０のアライメント動作が行われた後、基板の第二の部分１０ｂは、吸着パッド７０ａで負圧吸着によって保持され、ＸＹθ方向には自在に動くことが出来なくなる。
【００５５】
図６は、本発明による別の実施形態の基板保持手段の構造を示す正面図である。
第二の基板保持手段７は、基板の第二の部分１０ｂを保持することが出来る様に、前述した吸着パッド７０ａ及びアクチュエータ７１ａ、位置検出器７２ａと同じ構成の、吸着パッド７０ｂ〜ｈ及びアクチュエータ７１ｂ〜ｈ、位置検出器７２ｂ〜ｈを、割断方向３ｖに並べた状態に配置して、備えている。
また、図示はしないが、アクチュエータ７１ａ〜ｈと位置検出器７２ａ〜ｈとは、機器制御ユニット９５と接続されており、アクチュエータ７１ａ〜ｈを上下動作させたときの、現在の位置情報が制御部９で分かるようになっている。
【００５６】
スライダー２４の現在位置もしくは、割断速度とローラ４０通過後の時間との関係から、割断点とアクチュエータ７１ａ〜ｈとの距離を算出し、適宜アクチュエータ７１ａ〜ｈをＺ方向下向きに移動させる。
【００５７】
アクチュエータ７１ａ〜ｈの下降タイミングや下降移動量、経時的に移動量を変化させる（いわゆる、下降速度プロファイルを設定する）かどうか、などの下降動作設定は、経験則や事前のテスト結果などを参考にして決定し、予め設定しておく。
前記下降動作設定は、実際の割断ポイントが、スクライブ線形成ポイント（概ね、冷却ミスト３４ａの噴霧位置付近）と、適切な距離を保ち続けることができる条件が、最適であるといえる。その様な条件に設定することで、割断後の基板どうしの隙間が保たれ、良好な割断面も得られる。
［動作フロー］
【００５８】
図７は、本発明による割断方法を示すフロー図である。
第一の基板保持手段５と、第二の基板保持手段６の上に基板１０を載置する（ｓ１０１）。
基板１０を、第一の基板保持手段５で吸着保持させ（ｓ１０２）、第二の基板保持手段６においては、吸盤６０ａ〜ｈの内部を真空源と連通させて負圧状態にしておく。また、第二の基板保持手段６に代えて、別の形態の第二の基板保持手段７を用いる場合は、吸着パッド７０ａ〜ｈ内部を負圧状態にして、基板の第二の部分１０ｂを吸着保持する。
【００５９】
続いて、基板１０のアライメントマークを読み取り（ｓ１０３）、予め設定された割断予定線１１に沿って、スクライブ線形成手段３を走行させて（ｓ１０４）、基板１０のエッジ部分に初期亀裂形成手段３０を用いて、小さな亀裂を付ける。
その状態で、加熱ビーム３３ａを基板１０に照射し、加熱ビーム３３ａに追従させて、冷却ミスト３４ａを基板１０に噴霧し、基板１０のレーザスクライブを行う（ｓ１０５）。
【００６０】
スクライブ線形成手段３に追従させて移動する、曲げモーメント付与手段４のローラ４０を基板１０に向けて押し付け、前記レーザスクライブした部分が開く様に、表面の亀裂を伸展させ、基板１０を割断する。（ｓ１０６）
第二の基板保持手段の吸盤６０ａ〜ｈが、徐々にＺ方向下向きに、変位させ、その位置を保持する（ｓ１０７）。
【００６１】
１ラインの割断が終了したかどうかを判断し（ｓ１０８）、割断中であれば、ｓ１０５〜ｓ１０７を繰り返す。
基板１０の割断が終了すれば、スクライブ線形成手段の走行を停止させる（ｓ１０９）。
第二の基板保持手段６の吸着を解除し（ｓ１１０）、基板の第二の部分１０ｂを取り出す（ｓ１１１）。
【００６２】
全ラインの割断が終了したかどうかを判断し（ｓ１１２）、まだ割断する場合は、基板１０の載置場所を変更し、ｓ１０４〜ｓ１１１を繰り返す。
全ての割断が終了すれば、第一の基板保持手段５の吸着を解除し（ｓ１１３）、基板の第一の部分１０ａをテーブル５０から取り出す（ｓ１１４）。
【００６３】
上述のステップｓ１０１〜ｓ１１４の方法を用いて、被割断基板１０を割断する。
そうすることで、割断した基板の第一の部分１０ａ及び、割断した基板の第二の部分１０ｂは、割断後にお互いのエッジを接触させることが無い。
上述の装置及び方法を用いて、基板１０（特にガラスなどの脆性材料）を割断した後、強度低下を防ぐことが出来るので、生産工程における歩留まり向上や製品品質向上に寄与することが出来る。
【符号の説明】
【００６４】
１ 割断装置
２ スライダ機構
３ スクライブ線形成手段
３ｖ 割断方向
４ モーメント付与手段
５ 第一の基板保持手段
６ 第二の基板保持手段
７ 第二の基板保持手段
９ 制御部
１０ 基板
１０ａ 基板の第一の部分
１０ｂ 基板の第二の部分
１１ 割断予定線
２０ 装置架台
２１ 支柱
２２ 梁部
２３ レール
２４ スライダ
３０ 初期亀裂形成手段
３１ レーザ
３３ 加熱ビーム照射手段
３３ａ 加熱ビーム
３４ 冷却手段
３４ａ 冷却ミスト
４０ ローラ
４１ ブレイカ支持ブラケット
４２ ブレイカ支持シャフト
４３ ローラ支持ブラケット
４４ ストッパ
４５ ローラ支持シャフト
５０ テーブル
５１ Ｙ軸スライダ機構
５２ θ軸回転機構
６０ａ〜ｈ 吸盤
６１ａ〜ｈ エアシリンダ
６２ａ〜ｈ 圧力スイッチ
６３ａ〜ｈ 位置検出器
６４ａ〜ｈ 制御用バルブ
７０ａ〜ｈ 吸着パッド
７１ａ〜ｈ アクチュエータ
７２ａ〜ｈ 位置検出器
９０ 制御用コンピュータ
９１ 情報入力手段
９２ 情報表示手段
９３ 発報手段
９４ 情報記録手段
９５ 機器制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を割断後に保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後の変形により、第二の基板保持手段に保持され、前記割断された基板の第一の部分と、前記割断された基板の第二の部分とを、所定の間隔を保って保持できる機構を備えたことを特徴とする、非金属基板の割断装置。
【請求項２】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を第一の基板保持手段に、前記基板の第二の部分を第二の基板保持手段に、載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後に変形するステップと、
前記変形により割断された前記基板の第二の部分が、前記第二の基板保持手段に保持されるステップとを有し、
前記割断された基板の第二の部分を、所定の間隔を保って保持できるステップを有することを特徴とする、非金属基板の割断方法。
【請求項３】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形に合わせて、姿勢を保持できる機構を備えていることを特徴とする、非金属基板の割断装置。
【請求項４】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段に、前記基板を載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形にならって、姿勢を保持するステップを有していることを特徴とする、非金属基板の割断方法。
【請求項１】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を割断後に保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後の変形により、第二の基板保持手段に保持され、前記割断された基板の第一の部分と、前記割断された基板の第二の部分とを、所定の間隔を保って保持できる機構を備えたことを特徴とする、非金属基板の割断装置。
【請求項２】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を第一の基板保持手段に、前記基板の第二の部分を第二の基板保持手段に、載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分が、割断後に変形するステップと、
前記変形により割断された前記基板の第二の部分が、前記第二の基板保持手段に保持されるステップとを有し、
前記割断された基板の第二の部分を、所定の間隔を保って保持できるステップを有することを特徴とする、非金属基板の割断方法。
【請求項３】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する装置であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段と、
前記基板の第二の部分を保持する第二の基板保持手段と、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成する手段と、
前記スクライブ線を形成する手段に追従させて、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与する、モーメント付与手段とを備え、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形に合わせて、姿勢を保持できる機構を備えていることを特徴とする、非金属基板の割断装置。
【請求項４】
非金属基板を、前記基板上に設定された割断予定線に沿って、第一の部分と第二の部分とに割断する方法であって、
前記基板の第一の部分を保持する第一の基板保持手段に、前記基板を載置するステップと、
前記割断予定線の始端から終端に向かって、前記基板の表面にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブ線の形成に追従しながら、前記スクライブ線を押し広げるように、曲げモーメントを付与し、前記基板を割断するステップとを有し、
前記基板の第一の部分を、前記第一の基板保持手段で保持したまま、
割断された前記基板の第二の部分を、割断後の変形にならって、姿勢を保持するステップを有していることを特徴とする、非金属基板の割断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−８８３６０（Ｐ２０１１−８８３６０Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４３８０１（Ｐ２００９−２４３８０１）
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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