(57)【要約】【課題】同じ作業ステージ上でスクライブラインの加工と、このスクライブラインに沿ったブレイクを効果的に行うことのできる基板の分断方法並びに分断装置を提供する。【解決手段】基板ＭにスクライブラインＳを加工するスクライブライン形成部材２と、このスクライブラインＳをブレイクするブレイク部材３とを備え、ブレイク部材３は、スクライブラインＳを跨いでその左右位置の基板Ｍ上に当接する一対の上ローラ３ａ、３ａと、スクライブラインＳを設けた面とは反対側の面でスクライブラインＳに相対する部位に当接する下ローラ３ｂとから構成され、スクライブライン形成部材２を基板Ｍに対して移動させることにより基板ＭにスクライブラインＳを加工し、その直後を、上ローラ３ａ、３ａを移動させながら下ローラ３ｂを基板Ｍに押しつけ、これにより基板Ｍを撓ませてスクライブラインＳに沿って基板Ｍをブレイクする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面にスクライブラインを加工するスクライブライン形成部材と、前記スクライブラインをブレイクするブレイク部材とを備え、
前記ブレイク部材は、前記スクライブラインを跨いでその左右位置の基板上に当接する一対の上ローラと、前記スクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインに相対する部位に当接する下ローラとから構成され、
前記スクライブライン形成部材を基板に対して移動させることにより基板表面にスクライブラインを加工し、
その直後を、前記ブレイク部材を基板に対して移動させながら前記下ローラを基板に押しつけ、これにより基板を撓ませて前記スクライブラインに沿って基板をブレイクすることを特徴とする基板分断方法。
【請求項２】
前記ブレイク部材の下ローラを上ローラよりその移動方向の後方側に配置して、前記スクライブラインに対し、上ローラの基板当接箇所より後方側で押しつけて基板を撓ませるようにした請求項１に記載の基板分断方法。
【請求項３】
前記スクライブライン形成部材がカッターホイールであって、このカッターホイールを前記基板に押しつけながら転動させることにより前記スクライブラインを形成するようにした請求項１または請求項２に記載の基板分断方法。
【請求項４】
前記スクライブライン形成部材が、前記基板表面にレーザビームを照射してスクライブラインを形成するレーザ照射部であり、当該レーザ照射部は照射直後のレーザスポットを冷却する冷却機構を備えている請求項１または請求項２に記載の基板分断方法。
【請求項５】
基板に対し移動させながら基板表面にスクライブラインを加工するスクライブライン形成部材と、
当該スクライブライン形成部材の移動方向後方側で、前記基板に対し移動しながら前記スクライブラインをブレイクするブレイク部材とを備え、
前記ブレイク部材は、前記スクライブラインを跨いでその左右位置の基板上に当接する一対の上ローラと、前記スクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインに相対する部位に当接する下ローラとから構成され、前記下ローラを基板に押しつけることによって基板を撓ませて、前記スクライブラインに沿って基板をブレイクするように形成されている基板分断装置。
【請求項６】
前記ブレイク部材の下ローラが、前記上ローラよりその移動方向の後方側に配置されている請求項５に記載の基板分断装置。
【請求項７】
前記スクライブライン形成部材が、前記基板表面を押しつけながら転動するカッターホイールである請求項５または請求項６に記載の基板分断装置。
【請求項８】
前記スクライブライン形成部材が、前記基板表面にレーザビームを照射するレーザ照射部であり、当該レーザ照射部は照射直後のレーザスポットを冷却する冷却機構を備えている請求項５または請求項６に記載の基板分断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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基板（以下、単に「基板」という）の分断方法並びに分断装置に関する。特に本発明は、基板上にスクライブラインを形成し、このスクライブラインに沿って基板をブレイク（分断）する分断方法並びに分断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板に対してカッターホイールやレーザビームを用いてスクライブラインを形成し、次の工程で、当該スクライブラインに沿ってブレイクバーにより基板をブレイクする方法は広く知られており、例えば特許文献１や特許文献２等で開示されている。
【０００３】
スクライブラインを形成する手段としては、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）で行う方法と、レーザビームを用いる方法がある。
カッターホイールの場合は、その刃先を基板表面に押しつけながらカッターホイールまたは基板を相対的に移動させることにより、基板表面に連続した亀裂（クラック）を形成する方法である。
レーザビームの場合は、レーザビームを基板に対して相対的に移動させることでビームスポットを基板のブレイク予定ラインに沿って走査して加熱するとともに、これに追従して冷却機構のノズルから冷媒液を噴射する。このときの加熱によって生じる圧縮応力と、急冷によって生じる引張応力とによる応力分布を利用して亀裂（クラック）を生じさせて、ブレイク予定ラインの方向に沿って連続した溝を形成する方法である。両者は装置価格、加工対象基板、加工品質等の観点から使用用途に応じて使い分けられている。
このスクライブ形成工程の後に、スクライブラインを形成した面とは反対側の面からスクライブラインに相対する部分をブレイクバーやローラ等で押圧することにより基板を撓ませて、曲げモーメントによりスクライブラインに沿ってブレイクする。
【０００４】
基板に対し、スクライブラインに沿って曲げモーメントを加えてブレイクする際、曲げモーメントを効果的に生じさせるためには、特許文献２等に示すような三点曲げ方式が有効である。
図８は一般的な三点曲げ方式によるブレイク工程を示すものであり、基板Ｍ１のブレイクすべきスクライブラインＳを跨いでその左右位置に接触する一対の受刃１０、１０と、スクライブラインＳを設けた面とは反対側の面でスクライブラインＳに相対する部分に接触する下刃（ブレイクバー）１１とを配置し、下刃１１を基板Ｍ１に押圧することによって、曲げモーメントを生じさせて基板Ｍ１をブレイクする。
なお、受刃１０、１０並びに下刃１１に代えて、一対の受ローラと押圧ローラを用いた三点曲げ方式で基板をブレイクするものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１６２６０号公報
【特許文献２】２０１１−２１２９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来のブレイク手段では、単位製品を切り出すために、まずスクライブ工程で基板Ｍ１にスクライブラインＳを加工した後、基板Ｍ１をブレイク装置のステージに搬送してスクライブラインＳに沿ってブレイクしている。したがって、スクライブ工程とブレイク工程がそれぞれ異なったステージで行われるため、作業時間が長くなって生産性が悪く、しかもステージ間の搬送途中で基板が傷つく等のリスクも発生する。
また、カッターホイールによるスクライブ工程では、次工程でのブレイクに充分な深さの亀裂を加工するためにカッターホイールの押圧荷重を高くする必要があった。しかし、高荷重によるカッターホイールのスクライブは、亀裂が不規則に進展する所謂「先走り」が生じることがあって不良品の発生要因となる。
また、三点曲げ方式では、スクライブラインに押圧体（上記下刃や押圧ローラに相当）を押しつけて基板を撓ませてスクライブラインに沿ってブレイクしたときに、図８（ｂ）に示すように、左右の分断端面の下端縁１２が互いに干渉しあって接触部分に傷がつくことがあり、このため端面強度が劣化するといった問題点もあった。
【０００７】
そこで本発明は、これらの課題に鑑み、同じ作業ステージ上で、スクライブラインの加工と、このスクライブラインに沿ったブレイクを効果的に行うことのできる基板の分断方法並びに分断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】
【０００８】
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、本発明の基板分断方法は、基板表面にスクライブラインを加工するスクライブライン形成部材と、前記スクライブラインをブレイクするブレイク部材とを備え、前記ブレイク部材は、前記スクライブラインを跨いでその左右位置の基板上に当接する一対の上ローラと、前記スクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインに相対する部位に当接する下ローラとから構成され、前記スクライブライン形成部材を基板に対して移動させることにより基板表面にスクライブラインを加工し、その直後を、前記ブレイク部材を基板に対して移動させながら前記下ローラを基板に押しつけ、これにより基板を撓ませて前記スクライブラインに沿って基板をブレイクすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、基板に対し移動させながら基板表面にスクライブラインを加工するスクライブライン形成部材と、当該スクライブライン形成部材の移動方向後方側で、前記基板に対し移動しながら前記スクライブラインをブレイクするブレイク部材とを備え、前記ブレイク部材は、前記スクライブラインを跨いでその左右位置の基板上に当接する一対の上ローラと、前記スクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインに相対する部位に当接する下ローラとから構成され、前記下ローラを基板に押しつけることによって基板を撓ませて、前記スクライブラインに沿って基板をブレイクするように形成されている基板分断装置も特徴とする。
【００１０】
上記スクライブライン形成部材は、基板表面を押しつけながら転動するカッターホイールが好ましいが、レーザビームを照射するレーザ照射部であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スクライブライン形成部材でスクライブラインを形成し、その直後を、ブレイク部材でスクライブラインに沿って基板をブレイクするものであるから、スクライブ工程とブレイク工程を同じ作業ステージ上で同時に行うことができ、これにより作業時間を短縮することができて、生産性の向上と装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明において、前記ブレイク部材の下ローラを上ローラよりその移動方向の後方側に配置して、前記スクライブラインに対し、上ローラの基板当接箇所より後方側で押しつけて基板を撓ませるようにするのがよい。
これにより、下ローラを押し上げて基板を撓ませたときに、撓みによる引張応力に加えてスクライブラインを基板端縁部から引き裂くような応力が発生し、スクライブラインの亀裂が浅くても容易にブレイクすることが可能となる。したがって、スクライブライン形成部材がカッターホイールである場合は、カッターホイールの押圧荷重を低く抑えることができ、高荷重のスクライブによって生じる亀裂の不規則な先走りや端面強度の低下を抑制することができる。また、スクライブライン形成部材がレーザビームの場合は、レーザ出力を低く抑えることができて、レーザ出力源や冷却機構を含むレーザユニットのコンパクト化を図ることができる。
また、ブレイク時に基板の分断端面が左右に引き離されるので、分断端面同士が干渉しあって傷がつくなどの不都合をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る分断装置の一実施態様を示す平面図。
【図２】図１の分断装置におけるカッターホイール部分を示す説明図。
【図３】図１の分断装置におけるブレイク部材部分を示す説明図。
【図４】本発明に係る分断方法を示す斜視図。
【図５】カッターホイールによるスクライブ工程を示す説明図。
【図６】ブレイク部材によるブレイク工程を示す説明図。
【図７】レーザビームによるスクライブ工程を示す説明図。
【図８】従来の三点曲げ方式によるブレイク工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の詳細を図１〜６に示した一実施形態に基づき説明する。ここでは、ガラス基板Ｍ（以下「基板Ｍ」という）の表面にスクライブラインＳを加工し、このスクライブラインＳに沿って基板Ｍをブレイクする場合を例に説明する。
【００１５】
基板分断装置Ａは、基板Ｍを上面に載置して図１のＸ方向に搬送するための前後一対のコンベア１ａ、１ｂを備えている。コンベア１ａ、１ｂは間隔Ｐをあけて直列に配置されており、このコンベアの上面が、基板ＭにスクライブラインＳを加工したり、そのスクライブラインＳに沿って基板Ｍをブレイクしたりする実質的な作業ステージとなる。
【００１６】
コンベア１ａ、１ｂの間隔Ｐの上方位置に、コンベア上の基板Ｍの表面にスクライブラインＳを加工するスクライブライン形成部材２としてのカッターホイール２ａと、このカッターホイール２ａによって形成されたスクライブラインＳをブレイクするブレイク部材３とが配置されている。
カッターホイール２ａは、スクライブヘッド４に昇降可能に取りつけられ、スクライブヘッド４はコンベア１ａ、１ｂを跨ぐように配置された上部ガイド５に沿って移動機構（図示略）により図１のＹ方向に往復移動できるように形成されている。これにより、図４並びに図５に示すように、カッターホイール２ａを下降させて基板Ｍ表面に押しつけながらＹ方向に転動させることにより、スクライブラインＳが加工できるように形成されている。
【００１７】
ブレイク部材３は、カッターホイール２ａによって加工されるスクライブラインＳの直後を、カッターホイール２ａと共に移動しながらスクライブラインＳに沿って基板Ｍをブレイクするように配置されている。すなわち、ブレイク部材３は、スクライブラインＳを跨いでその左右位置の基板Ｍ上に当接する一対の上ローラ３ａ、３ａと、スクライブラインＳを設けた面とは反対側の面でスクライブラインＳに相対する部位に当接する下ローラ３ｂとから構成されている。
上ローラ３ａ、３ａはカッターホイール２ａのスクライブヘッド４に昇降可能に支持され、カッターホイール２ａと共に移動するように形成されている。下ローラ３ｂは、上部ガイド５と平行して設けられた下部ガイド６に沿って移動するスクライブヘッド７に取りつけられ、上ローラ３ａ、３ａと同調して移動するように形成されている。
さらに本実施例では、ブレイク部材３の下ローラ３ｂが、ブレイク時の移動方向において上ローラ３ａ、３ａより後方側に配置されている。
【００１８】
次に、上記の装置を用いた基板分断方法について説明する。
まず、基板Ｍを、作業ステージとなるコンベア１ａ、１ｂの上流から下流（図１のＸ方向）に向かって搬送し、基板Ｍのスクライブ予定ラインが、図２に示すようにカッターホイール２ａの直下に到達したときにコンベア１ａ、１ｂを停止させる。
次いで、図４に示すように、カッターホイール２ａを下降させて基板Ｍ表面に押しつけながらＹ方向に移動させてスクライブラインＳを形成する。
そしてその直後では、ブレイク部材３をカッターホイール２ａと同方向に移動させて上ローラ３ａ、３ａをスクライブラインＳの両脇に当接させながら、スクライブラインＳを設けた面とは反対側の面で下ローラ３ｂをスクライブラインＳに相対する部位に押しつけることにより基板Ｍを撓ませて、スクライブラインＳの亀裂に左右への引張応力を生じさせることにより亀裂を基板Ｍの厚み方向に深く浸透させる。この際、本実施例では、下ローラ３ｂが、上ローラ３ａ、３ａより移動方向後方側に配置されているので、下ローラ３ｂを押し上げて基板Ｍを撓ませたときに、撓みによる引張応力に加えて、図４の矢印で示すように、スクライブラインＳが基板端縁部から引き裂かれるような応力を受けるため、スクライブラインＳを容易にブレイクすることができる。
【００１９】
上記実施例ではスクライブライン形成部材２としてカッターホイール２ａを用いた例を示したが、これに代えて図７に示すようにレーザビームを照射するレーザ照射部２ｂで行ってもよい。このレーザ照射部２ｂは照射直後のレーザスポットを冷却する冷却機構２ｃとセットで用いられる。
レーザ照射部２ｂ及び冷却機構２ｃは、上記カッターホイール２ａと同様に、分断装置Ａの上部ガイド５に沿ってＸ方向に移動可能なスクライブヘッド４に取りつけられている。そして基板Ｍに対してレーザ照射部２ｂを移動させながらレーザビームを照射するとともに、これに追従して冷却機構２ｃから冷媒を噴射する。このときの加熱によって生じる圧縮応力と、急冷によって生じる引張応力とによる応力分布によって、基板Ｍに亀裂を生じさせてスクライブラインＳを加工する。
【００２０】
上記したように本発明では、スクライブライン形成部材２でスクライブラインＳを形成した直後を、そのスクライブラインＳに沿ってブレイク部材３により基板Ｍをブレイクするものであるから、スクライブ工程とブレイク工程を同じ作業ステージ上で同時に行うことができ、これにより作業時間の短縮化による生産性の向上と、装置の小型化を図ることができる。
また、ブレイク部材３の下ローラ３ｂを、上ローラ３ａ、３ａより移動方向後方側に配置することにより、下ローラ３ｂを押し上げて基板Ｍを撓ませたときには、撓みによる引張応力に加えて、スクライブラインＳを基板端縁部から引き裂くような応力が生じるので、スクライブラインＳの亀裂が浅くても容易にブレイクすることができる。したがって、スクライブライン形成部材２がカッターホイールである場合は、カッターホイールの押圧荷重を低く抑えることができ、高荷重のスクライブによって生じる亀裂の不規則な先走りや端面強度の低下を抑制することができる。また、スクライブライン形成部材２がレーザビームの場合は、レーザ出力を低く抑えることができて、レーザ出力源や冷却機構を含むレーザ照射ユニットのコンパクト化を図ることができる。
また、ブレイク時に基板の分断端面が左右に引き離されるので、従来のように分断端面同士が干渉しあって傷がつくなどの不都合をなくすことができる。
【００２１】
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、上記実施例では、作業ステージとしてコンベア１ａ、１ｂを用いたが、固定テーブルとしてもよい。この場合、テーブル上に載置された基板Ｍの搬送は、例えば吸着ロボット等で行うようにすればよい。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。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
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のブレイクに利用される。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ  分断装置
Ｍ  基板
Ｐ  間隔
Ｓ  スクライブライン
１ａ、１ｂ  コンベア
２  スクライブライン形成部材
２ａ  カッターホイール
２ｂ  レーザ照射部
２ｃ  冷却機構
３  ブレイク部材
３ａ  上ローラ
３ｂ  下ローラ
４  スクライブヘッド
５  上部ガイド
６  下部ガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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