JP6259891B2 - 基板加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる基板に分断用のスクライブラインを加工したり、このスクライブラインに沿って基板を分断したりする基板加工装置に関する。

従来より、テーブル上に載置した大面積のマザー基板に対し、スクライブ装置でカッターホイール（スクライビングホイールともいう）を所定のスクライブ圧を加えた状態で転動させたり、レーザビームの照射による熱歪を利用したりして、互いに直交する複数条の平行なスクライブラインを形成し、その後に、マザー基板を吸着反転装置により反転させてブレイク装置のテーブルに載置し、当該スクライブラインを設けた面とは反対側の面からブレイクバーを押し当てて基板を撓ませることにより基板を分断し、単位製品を取り出す方法が、例えば特許文献１等で開示されている。

また、２枚のガラス基板を貼り合わせたマザー基板を分断する場合、スクライブ装置のテーブル上に載置されたマザー基板に対して、カッターホイールを転動させることにより基板の一方の面であるＡ面にスクライブラインを形成する。次いで、吸着反転装置で基板を吸着して反転させた後、ブレイク装置のテーブル上に載置し、基板Ａ面の裏面となる基板Ｂ面をブレイクバー等で押圧して基板Ａ面を分断する。次いで、上記と同様に、基板Ｂ面にスクライブラインを形成し、基板を反転させた後、基板Ａ面をブレイクバー等で押圧して基板Ｂ面を分断する。この後、分断された基板をブレイク装置から除材して次の工程へ移行する方法が、例えば特許文献２（図４５）等で開示されている。

国際公開ＷＯ２００５／０５３９２５号公報 国際公開ＷＯ２００２／０５７１９２号公報

上記のような基板の加工方法において、基板を反転させるのに用いられる吸着反転装置は、基板を吸着して反転させる吸着板を備えている。そして、例えば、スクライブ装置でスクライブされてテーブル上に載置されているマザー基板を吸着反転装置の吸着板で吸着して反転させた後、上向きになった吸着反転装置の吸着板上に吸着保持されている基板を、別に設置した吸着搬送装置の吸着板で吸着して次の工程、例えばブレイク装置のテーブルに搬送する等の手段がとられている。また逆に、スクライブ装置のテーブル上にあるマザー基板を吸着搬送装置の吸着板で吸着し、上向きで待機している吸着反転装置の吸着板上まで移動して受け渡し、該吸着板を反転させて表裏反転された基板を次の工程であるブレイク装置のテーブル上に載置するようにしている。

したがって、従来の方法では、スクライブ装置からマザー基板を受け取って反転させ、反転させた基板を次の工程のテーブル上に載置するために、吸着反転装置とは別に吸着搬送装置を必要としていたため、装置構成が大掛かりとなり、コスト高になるといった問題点があった。
加えて、吸着反転装置の吸着板から反転された基板を次工程のテーブルへ受け渡したり、或いは、スクライブ装置のテーブルから吸着反転装置の吸着板に基板を受け渡したりする際に時間がかかり、基板の分断に要する作業時間が長くなるといった問題点もあった。

そこで本発明は、上記した従来課題に鑑み、基板を反転させて次工程のテーブル等の受取り部に載置する動作を行うときに、従来よりも簡易な装置構成であって、しかも作業時間を短縮することができる吸着反転装置を備えた基板加工装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明の基板加工装置では、脆性材料基板を順次搬送する主経路を第１の方向とし、前記主経路の途中に、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置と、スクライブ装置によってスクライブされた前記脆性材料基板を吸着して反転させ、次工程の受取り部に受け渡す吸着部を有する吸着反転装置とを備えた基板加工装置であって、前記吸着反転装置の吸着部は、回転軸を基端として回転軸の軸芯から直交する方向に延設された複数の櫛歯部を有する櫛状の形状で、前記回転軸によって反転回動可能に形成されており、前記受取り部は間隔をあけて平行に配置された複数の受け部材で形成され、前記吸着部の回転軸は、前記第１の方向と直交する方向に沿って延設されており、前記吸着部の櫛歯部が、脆性材料基板をスクライブ装置のテーブルから吸着して回転軸により反転回動したときに、前記受け部材の間にはまり込んで櫛歯部上の脆性材料基板を前記受け部材に載置できるように、前記回転軸がスクライブ装置のテーブル並びに前記受取り部の近傍位置に配置されており、前記吸着部の櫛歯部は、前記脆性材料基板を前記受け部材に受け渡した後も前記脆性材料基板から遊離する角度まで回動する構成とした。

本発明では、吸着反転装置の吸着部が、基板をスクライブ装置のテーブルから吸着して回転軸により反転回動したときに、反転された基板を、受け部材の上面に受け渡すことができるので、従来のような基板を受け渡しするための吸着搬送装置を省略することができて装置構成が簡略化され、設備コストの低減化を図ることができる。
また、吸着反転装置の回転軸がスクライブ装置のテーブル並びに受取り部の間で、しかもこれらの部材の近傍に配置されているので、吸着部を反転させるだけで、基板を反転させる動作と、反転後の基板を受取り部上に載置する動作とを同時に行うことが可能となる。これにより、作業時間を大幅に短縮することができるといった効果がある。

本発明において、前記受取り部の受け部材は、吸着部から基板を受け取る際に、基板を水平姿勢で受け取ることができる位置に配置されている構成とするのがよい。
これにより、基板を水平な姿勢で受け部材に受け渡すことができて、受け渡し時に基板にキズが付くのを未然に防止することができる。

本発明において、前記受取り部は、ブレイク装置のテーブル上面に出没自在に設けられた複数の受け部材からなり、該受け部材は、基板の受け渡し時に突出姿勢で前記吸着部の櫛歯部の間に位置するように形成されている構成とするのがよい。
これにより、基板受け渡し時に、ブレイク装置のテーブルから突出した受け部材に効果的に受け渡すことができると共に、受け渡された基板は受け部材を降下することによりテーブル表面に載置することができ、次のブレイク工程を引き続いて行うことができる。

本発明において、前記受取り部は、ブレイク装置のテーブルの一端部で互いに間隔をあけて平行に形成された複数の受け部材からなり、基板の受け渡し時に前記吸着部の櫛歯部が受け部材の間にはまり込むように形成されている構成とするのがよい。
これにより、受け部材を昇降させる機構を省略することができて、受取り部の構成を簡単に形成することができる。

本発明において、前記受取り部は、複数のコンベアベルトからなる受け部材によって形成され、前記各コンベアは、前記吸着部の櫛歯部の間の間隔より小さな幅で形成され、基板受け渡し時に、前記吸着部の櫛歯部が各コンベアの間にはまり込むように形成されている構成としてもよい。
これにより、基板受け渡し後、コンベアによって次の工程まで基板を連続して搬送させることができる。

本発明に係る基板加工装置の概略的な全体構成を示す斜視図。 図１の基板加工装置におけるスクライブ装置の斜視図。 図１の基板加工装置における吸着反転装置の斜視図。 図１の基板加工装置におけるブレイク装置の斜視図。 ブレイク装置のテーブルに設けられた受取り部の断面図。 本発明に係る基板加工装置による作業工程を示す説明図。 受取り部の別実施例を示す斜視図。 図７の受取り部を備えた基板加工装置による作業工程を示す説明図。 受取り部のさらに別の実施例を示す斜視図。 図９の受取り部を備えた基板加工装置による作業工程を示す説明図。

以下、本発明に係る基板加工装置の詳細を、図１〜６で示した実施例に基づいて説明する。
本実施例で示す基板加工装置Ａは、図１に示すように、スクライブ装置Ｂと、吸着反転装置Ｃと、ブレイク装置Ｄとから構成される。
被加工基板Ｗ（図６参照）は、スクライブ装置Ｂから吸着反転装置Ｃを経てブレイク装置Ｄまで、第１の方向に沿って順次移行されるようになっている。「第１の方向」とは、図におけるＸ方向である。この第１の方向に沿った基板の送り経路を、本発明では「基板の主経路」という。

スクライブ装置Ｂは、図２に示すように、Ｘ方向に延設されたレール１に沿って移動するテーブル２を備えており、モータによって回転するネジ軸３により駆動される。さらに、テーブル２は上面に多数のエア吸着孔（図示外）を備え、移動ステージ４上でモータを内蔵する回転駆動部５により水平面内で回動できるようになっている。また、左右一対の支柱６、６と、これら支柱６、６に橋架されたＹ方向に延びるガイド７を備えたビーム８とによって門型の支持体が形成されている。ガイド７にはカッターホイール９を有するスクライブヘッド１０がガイド７に沿ってＹ方向に移動できるように取り付けられている。

吸着反転装置Ｃは、図３に示すように、台枠１１上で左右の側板１２、１２に支持されたＹ方向に延びる回転軸１３と、回転軸１３と共に回転する櫛状の吸着部１４とを備えている。
櫛状の吸着部１４は、回転軸１３を基端として回転軸１３から直交する方向に延設された複数の櫛歯部１４ａによって形成されている。吸着部１４は、図１に示すように、スクライブ装置Ｂのテーブル２上に面接する位置から、後述するブレイク装置Ｄの受取り部を形成する受け部材２４まで、回転軸１３と共に反転回動するように形成されている。また、吸着部１４の櫛歯部１４ａがテーブル２上に面接した姿勢において、櫛歯部１４ａの下面には多数のエア吸着孔（図示外）が設けられている。
さらに、回転軸１３は、スクライブ装置Ｂのテーブル２と、ブレイク装置Ｄの受取り部との間で、テーブル２並びに受取り部に近接した位置に配置されている。なお、回転軸１３はモータを内蔵する反転駆動部１５によって駆動される。

ブレイク装置Ｄは、図４に示すように、Ｘ方向に延びるレール１６に沿ってネジ軸１７の回動により移動する移動ステージ１８を備え、この移動ステージ１８に多数のエア吸着孔（図示外）を有するテーブル１９が取り付けられている。
さらに、左右一対の支柱２０、２０と、これら支柱２０、２０に橋架されてＹ方向に延びるビーム２１とによって門型の支持体が形成され、該ビーム２１には、Ｙ方向に延びる板状のブレイクバー２２が流体シリンダ２３により昇降可能に取り付けられている。

ブレイク装置Ｄのテーブル１９には、その上面から突き出た突出姿勢からテーブル面と面一となる没入姿勢まで出没する複数の受け部材２４が設けられており、この受け部材２４が、吸着反転装置Ｃによって反転された基板Ｗを吸着部１４から受け取る実質的な受取り部を形成している。
受取り部としての受け部材２４は、基板Ｗの受け渡し時には突出姿勢で前記吸着部１４の櫛歯部１４ａの間にはまり込むように並列に配置されており、下方に配置された流体シリンダ２５等の昇降機構（図５参照）によって昇降するように形成されている。

上記したスクライブ装置Ｂ並びにブレイク装置Ｄのテーブル２、１９並びに吸着反転装置Ｃの吸着部１４のエア吸着孔は、図示は省略するが、配管を介して真空ポンプなどのエア吸引装置に接続され、エア吸着孔を介して吸引エアにより基板Ｗを吸着できるように形成されている。

次に、上記の基板加工装置による基板Ｗの加工工程を、図６を用いて順に説明する。
図６（ａ）において、スクライブ装置Ｂのテーブル２上に載置されている基板Ｗは、スクライブ装置Ｂによってその上面にＹ方向（図における前後方向）に沿った複数のスクライブラインが既に加工された状態にある。このスクライブラインの加工は、テーブル２上に基板Ｗを載置した後、テーブル２をスクライブヘッド１０（図１、２参照）の位置まで移動させてカッターホイール９を基板Ｗの表面に圧接させ、カッターホイール９をＹ方向に移動させることにより行われる。

このテーブル２上に載置されたスクライブライン形成後の基板Ｗを、図６（ｂ）に示すように、吸着反転装置Ｃの吸着部１４の櫛歯部１４ａで吸着して反転回動させる。反転回動された櫛歯部１４ａは、複数設けられた受け部材２４の間にはまり込み、反転して上側に保持した基板Ｗを受け部材２４の上面に受け渡す。櫛歯部１４ａは基板Ｗを受け部材２４に受け渡した後も、図６（ｃ）に示すように、基板Ｗから遊離する角度αまで回動する。これにより、基板Ｗを完全に受け部材２４の上面に残すことができる。

次いで、図６（ｄ）、（ｅ）に示すように、ブレイク装置Ｄのテーブル１９を移動させて櫛歯部１４ａから引き離した後、櫛歯部１４ａを次の基板Ｗ’のためにスクライブ装置Ｂ側に反転回動させる。
ブレイク装置Ｄでは、基板Ｗを載置したテーブル１９をブレイクバー２２（図１、４参照）の下方まで移動させてブレイクバー２２を下動させ、Ｙ方向のスクライブラインに沿って基板Ｗを短冊状にブレイクする。この後、ブレイクされた基板Ｗはテーブル１９から除材されることになる。

なお、櫛歯部１４ａを反転させて受け部材２４の表面に基板Ｗを受け渡す際、基板Ｗが受け部材２４の表面に対して傾斜姿勢で接触すると基板Ｗの表面を傷めるおそれがある。したがって、基板受け渡しの際、図６（ｂ）に示すように、櫛歯部１４ａの吸着面が水平な姿勢になったとき、基板Ｗが受け部材２４の上面に受け渡されるように、受け部材２４の突出位置を予め設定しておくのがよい。これにより、基板Ｗを傷つけることなく受け渡すことができる。

図７は本発明における受取り部の別の実施例を示す。この実施例では、受取り部は、ブレイク装置Ｄのテーブル１９の一端に櫛歯状に加工された複数の受け部材２６によって形成されている。受け部材２６は互いに間隔をあけて平行に配置され、基板Ｗの受け渡し時に前記吸着部１４の櫛歯部１４ａが受け部材２６の間にはまり込み、受け部材２６の上面で基板Ｗを水平姿勢で受け取るように形成されている。

図８は、上記図７に示した実施例での作業手順を示す図６同様の説明図である。
先の実施例と同様に、テーブル２上に載置された基板Ｗは、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、吸着反転装置Ｃの吸着部１４の櫛歯部１４ａで吸着されて反転回動される。反転回動された櫛歯部１４ａは、複数設けられた受け部材２６の間にはまり込み、基板Ｗを受け部材２６の上面に受け渡す。櫛歯部１４ａは基板Ｗを受け部材２６に受け渡した後も、図８（ｃ）に示すように、基板Ｗから遊離する角度αまで回動する。

次いで、図８（ｄ）に示すように、ブレイク装置Ｄのテーブル１９を移動させて櫛歯部１４ａから引き離した後、櫛歯部１４ａを図８（ｅ）に示すようにスクライブ装置Ｂ側に反転回動させる。
この実施例では、基板の受取り部となる受け部材２６が、先の実施例で示した受け部材２４のように上下に昇降する機構を必要としないので、受取り部の構成を簡略化することができる。

図９は、本発明の受取り部としての受け部材２７を複数のコンベアベルト２８で構成
した実施例を示す。各コンベア２７は、前記吸着反転装置Ｃの櫛歯部１４ａの間の間隔より小さな幅で形成され、基板受け渡し時に櫛歯部１４ａが各コンベア２７の間にはまり込み、コンベア２７の上面で基板Ｗを水平姿勢で受け取るように形成されている。

図１０は、上記図９で示した実施例の作業手順を示すものである。
先の実施例と同様に、テーブル２上に載置された基板Ｗは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、吸着反転装置Ｃの吸着部１４の櫛歯部１４ａに吸着され反転回動される。反転回動した櫛歯部１４ａは、複数設けられたコンベア２８の間にはまり込み、基板Ｗをコンベア２８の上面に受け渡す。櫛歯部１４ａは基板Ｗをコンベア２８に受け渡した後も、図１０（ｃ）に示すように、基板Ｗから遊離する角度αまで回動する。

次いで、図１０（ｄ）に示すように、コンベア２８に受け渡された基板Ｗは、コンベア２８によって次の工程まで搬送され、櫛歯部１４ａは図１０（ｅ）に示すようにスクライブ装置Ｂ側に反転回動させる。

以上のように、本発明では、吸着反転装置Ｃの吸着部１４が、基板Ｗをスクライブ装置Ｂのテーブル２から吸着して回転軸１３により反転回動したときに、反転された基板Ｗを受け部材２４、２６、２７の上面に受け渡すことができるので、従来のように基板を受け渡すための吸着搬送装置を省略することができて、基板加工装置Ａを簡略化することが可能となる。また、吸着反転装置Ｃの回転軸１３がスクライブ装置Ｂのテーブル２並びに受取り部の間で、しかもこれらの部材の近接位置に配置されているので、吸着部１４を反転させるだけで、基板Ｗを反転させる動作と、反転後の基板Ｗを受取り部上に載置する動作を同時に行うことが可能となる。これにより、作業時間を大幅に短縮することができる。

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではない。例えば、図示は省略するが、吸着反転装置Ｃの吸着部１４を側板１２に対して上下位置調整可能に形成してもよい。これにより、吸着部１４を反転させて受取り部の表面へ基板Ｗを受け渡す際に、基板Ｗが受取り部の表面に対して正しく水平姿勢となる位置に吸着部１４の位置を微調整することができる。
その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明は、基板上にスクライブラインを形成し、そのスクライブラインに沿ってブレイクする基板加工装置に利用される。

Ａ 基板加工装置
Ｂ スクライブ装置
Ｃ 吸着反転装置
Ｄ ブレイク装置
Ｗ 基板
２ スクライブ装置のテーブル
９ カッターホイール
１４ 吸着反転装置の吸着部
１４ａ 櫛歯部
１９ ブレイク装置のテーブル
２４、２６、２７ 受取り部としての受け部材
２８ コンベア

Claims (4)

1. 脆性材料基板を順次搬送する主経路を第１の方向とし、前記主経路の途中に、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置と、
   スクライブ装置によってスクライブされた前記脆性材料基板を吸着して反転させ、次工程の受取り部に受け渡す吸着部を有する吸着反転装置とを備えた基板加工装置であって、
   前記吸着反転装置の吸着部は、回転軸を基端として回転軸の軸芯から直交する方向に延設された複数の櫛歯部を有する櫛状の形状で、前記回転軸によって反転回動可能に形成されており、
   前記受取り部は間隔をあけて平行に配置された複数の受け部材で形成され、
   前記吸着部の回転軸は、前記第１の方向と直交する方向に沿って延設されており、
   前記吸着部の櫛歯部が、脆性材料基板をスクライブ装置のテーブルから吸着して回転軸により反転回動したときに、前記受け部材の間にはまり込んで櫛歯部上の脆性材料基板を前記受け部材に載置できるように、前記回転軸がスクライブ装置のテーブル並びに前記受取り部の近傍位置に配置されており、
   前記吸着部の櫛歯部は、前記脆性材料基板を前記受け部材に受け渡した後も前記脆性材料基板から遊離する角度まで回動し、
   前記受取り部は、ブレイク装置のテーブル上面に出没自在に設けられた複数の受け部材からなり、該受け部材は、基板の受け渡し時に突出姿勢で前記吸着部の櫛歯部の間に位置するように形成されている基板加工装置。
2. 前記受取り部の受け部材は、吸着部から基板を受け取る際に、基板を水平姿勢で受け取ることができる位置に配置されている請求項１に記載の基板加工装置。
3. 前記受取り部は、ブレイク装置のテーブルの一端部で互いに間隔をあけて平行に形成された複数の受け部材からなり、基板の受け渡し時に前記吸着部の櫛歯部が受け部材の間にはまり込むように形成されている請求項１または請求項２に記載の基板加工装置。
4. 前記受取り部は、複数のコンベアベルトからなる受け部材によって形成され、前記各コンベアは、前記吸着部の櫛歯部の間の間隔より小さな幅で形成され、基板受け渡し時に、前記吸着部の櫛歯部が各コンベアの間にはまり込むように形成されている請求項１または請求項２に記載の基板加工装置。