專利名稱：脆性材料基板的分斷裝置的制作方法
技術領域：
本發明關于分斷玻璃基板、半導體基板等脆性材料基板的分斷裝置。
背景技術：
于將玻璃等脆性材料基板加以分斷的加工中，是使刀輪(cutter wheel亦稱scribing wheel)轉動、或利用激光光束的照射產生的熱變形于基板表面形成劃線(scribeline)。此處，將包含刀輪及激光光束的照射裝置、能在基板形成劃線的加工手段稱為劃線工具(scribing tool)。在使用此等劃線工具于基板表面形成劃線后，沿著該劃線施加外力使基板撓曲即能折斷(分斷)基板。此種組合劃線與折斷的分斷方法已為一般所知，例如于專利文獻I中已有所揭露。圖10、11顯示現有習知脆性材料基板的折斷方法的圖。
首先，如圖10(a)所示，將脆性材料基板W裝載于劃線裝置的裝載臺40上，于其表面使用刀輪41形成劃線S。其次，如圖10(b)所示，將脆性材料基板W裝載于鋪有彈性體緩沖片43的折斷裝置的裝載臺42上。此時，將脆性材料基板W反轉成形成有劃線S的表面(表面側)朝向緩沖片43、而相反側的表面(背面側)為上面。接著，從朝下的劃線S的背面上方，降下一沿著劃線S延伸的長條板狀折斷桿44從脆性材料基板W的相反側按壓，借由使脆性材料基板W在緩沖片43上略彎曲成V字形，據以使劃線S(裂痕)滲透于深度方向。據此，如圖10(c)所示，脆性材料基板W即沿著劃線S被折斷。上述折斷方法中，在脆性材料基板W形成劃線S后，為進行其次的折斷步驟而使脆性材料基板W反轉的作業是不可或缺的。為進行此反轉作業，須有機械臂等的專用反轉裝置，且由于須確保使其反轉的空間因此裝置變得大型化，不僅設備成本高、作業效率亦低等的缺點。尤其是加工對象為大面積玻璃基板的情形時，欲將基板反轉時會馬上斷裂，因此皆期望能有一種無須反轉即能折斷的方法。為此，申請人于專利文獻2揭示了一種可在無須使脆性材料基板反轉的情形下加以折斷的折斷裝置。該專利文獻2記載的折斷裝置，是針對形成在脆性材料基板W上面的劃線S，作出一將該劃線S包含于中央、覆蓋既定寬度帶狀區域的封閉空間，借由對該封閉空間進行減壓使脆性材料基板W略彎曲成V字形，沿著劃線S將其折斷。具體而言，如圖11(a)所示，在使劃線S朝上的狀態下將脆性材料基板W裝載于裝載臺45上，從劃線S的上方使吸引裝置46的吸引構件47降下接觸于脆性材料基板W的上面。吸引構件47具有于劃線方向細長延伸的長方體形狀，下面形成有朝下的凹部48，于凹部的開口面貼有可變形的彈性吸引片49。于吸引片49設有吸引用的狹縫50。于凹部48的上壁面設有空氣吸引孔51，借由從此吸引孔51吸引空氣，據以如圖11(b)所示，將凹部48內的封閉空間予以減壓并與吸引片49 一起使脆性材料基板W彎曲成倒V字形，使形成劃線S的裂痕擴大來加以折斷。先行技術文獻[專利文獻I]國際公開W02004/048058號公報[專利文獻2]專利第3787489號公報
發明內容
發明欲解決的課題根據專利文獻2的折斷方法，在脆性材料基板W的上表面形成劃線S后，可在不使此脆性材料基板W反轉的情形下移至其次的折斷步驟。然而，劃線步驟與折斷步驟分開進行的點而言與現有習知相同，就分斷加工整體而言仍未達大幅的合理化。 又，此折斷裝置中，為形成經減壓的封閉空間，必須使吸引構件47接觸脆性材料基板W表面。因此，在接觸基板面時須非常注意接觸壓力以避免損及脆性材料基板W表面，但在封閉空間的減壓時會產生相對應的應力，此外，因接觸時的碰撞而時有于接觸部分產生損傷的情形。尤其是在脆性材料基板W表面形成有微細的集成電路等的情形時，若于電路部分產生損傷即成為瑕疵品，而有良率變差的問題。因此，本發明的目的于提供一種能消除上述課題，無須反轉基板，能同時進行劃線步驟與分斷步驟以謀求分斷系統的合理化的分斷裝置。用以解決課題的手段為解決上述課題而為的本發明的分斷裝置，具備裝載加工對象的脆性材料基板的裝載臺、用以將該脆性材料基板于該裝載臺上保持于定位置的保持手段、配置在該裝載臺上方的頭部、以及使該頭部相對該脆性材料基板移動的掃描機構，于該頭部直列配置有用以形成劃線的劃線工具與產生向上的吸引作用的吸引墊，借由使該頭部相對該脆性材料基板以該劃線工具為前導相對移動，據以該劃線工具于該脆性材料基板形成劃線，接續于此以后續的吸引墊沿著形成的劃線分斷脆性材料基板。發明效果根據本發明，僅需使一個頭部進行掃描即能在不反轉基板的情形下，連續同時進行劃線步驟與分斷步驟，如此即能達成分斷系統大幅的合理化。此處，吸引墊可具備于其下面側產生向上的吸引作用的減壓空間部、與夾著此減壓空間部至少在左右部位噴出向下的空氣的噴出孔，借由吸引墊的減壓空間部于劃線上進行吸引，同時借由來自噴出孔的噴出空氣按壓劃線的左右兩側部分，據以分斷該脆性材料基板。如此，即能確實的，在不使脆性材料基板接觸吸引墊的情形下，以劃線為頂點使其彎曲成倒V字形后加以分斷。又，吸引墊亦可具備朝下開口的空氣吸引孔，借由來自此空氣吸引孔的吸引空氣形成減壓空間部。又，吸引墊亦可于下面形成凹部，該凹部的外周側側面形成有多個空氣噴出孔，于該凹部中央形成具有以越往下方直徑越細的方式形成的圓錐狀側面的圓柱狀突部，從該噴出孔吹出的空氣撞擊該圓錐狀側面后即形成朝下方一邊回旋一邊下降的回旋下降流，借由當該回旋下降流形成的氣旋效果于該凹部中央形成該減壓空間部，據此賦予吸引作用。上述發明中，該保持手段包含形成于該裝載臺的多個吸附孔或多孔質板，借由來自此吸附孔或多孔質板的吸引空氣吸附保持脆性材料基板，此吸附孔或多孔質板的脆性材料基板的吸附力，至少在吸引墊的動作時設定為在容許脆性材料基板的倒V字形彎曲的范圍內。如此，即能在將脆性材料基板確實的吸附保持在裝載臺上的定位置的同時，于吸引墊的動作時，在不阻礙脆性材料基板的倒V字形彎曲的形成的情形下，確實的加以分斷。
圖I是顯示本發明的分斷裝置的一例的立體圖。圖2是放大分斷裝置的主要部位的立體圖。圖3是圖2的裝載臺部分的剖面圖。圖4是顯示以吸引墊使脆性材料基板分斷的狀態的放大剖面圖。圖5是顯示吸引墊的空氣吸引孔及噴出孔的排列形態例的仰視圖。圖6是顯示劃線工具的另一實施例的立體圖。圖7是顯示脆性材料基板的保持手段的另一例的立體圖。圖8是顯示吸引墊的再一實施例的立體圖。圖9是圖8所示的吸引墊的剖面圖。圖10是顯示現有習知一般折斷方法的圖。圖11是顯示使用吸引機構的現有習知折斷方法的圖。主要元件代表符號I 分斷裝置2裝載臺3 水平軌4螺栓軸5 驅動部6支承柱7 導桿8橋9 導件10頭部11 裝載臺的吸附孔(保持手段)12歧管13 軟管連接口14攝影機15 監視器20吸引機構21、21b 吸引墊22空氣吸引孔23、23b 噴出孔25吸引空氣通路26 噴出空氣通路27軸28 內筒29外筒30 定位銷31劃線工具(刀輪)41 刀輪42、45 裝載臺43 緩沖片44折斷桿46 吸引裝置47吸引構件48 凹部49彈性吸引片50 吸引用狹縫51空氣吸引孔P 減壓空間部S劃線W 脆性材料基板
具體實施例方式以下，根據圖的揭示詳細說明本發明的分斷裝置的詳情。圖I是顯示本發明的分斷裝置的一例的立體圖、圖2是放大分斷裝置的主要部位的立體圖、圖3是圖2的裝載臺部分的剖面圖。圖4是顯示以吸引墊使脆性材料基板分斷的狀態的放大剖面圖，圖5則是吸引墊的仰視圖、顯示空氣吸引孔及噴出孔的排列形態。分斷裝置1，具備裝載待分斷的脆性材料基板W的裝載臺2。此裝載臺2可沿水平軌道3，3移動于Y方向，被借由馬達Ml旋轉的螺栓軸4驅動。又，裝載臺2可借由內裝馬達的驅動部5在水平面內旋動。裝載臺2具備將裝載于其上脆性材料基板W保持于定位置的保持手段。本實施例中，作為此保持手段，設有于裝載臺2開口的多個小的空氣吸附孔11。此空氣吸附孔11，如圖3所示，是通過設在裝載臺內部的共通的歧管(manifold) 12及軟管(hose)連接口 13連 通于未圖示的真空吸引源(真空泵)。又，亦可取代空氣吸附孔11，于裝載臺的吸附面使用陶瓷制或燒結金屬制的多孔質板。具備夾著裝載臺2設置的兩側的支承柱6，6與延伸于X方向的導桿7的橋8，是跨在裝載臺2上設置。頭部10設置成能沿著形成在導桿7的導件9移動于X方向，被馬達M2驅動于X方向。借由此等構件構成頭部10往X方向的掃描機構。此頭部10形成為能上下移動，且于其下部于X方向直列配置安裝有作為劃線加工用劃線工具的刀輪31、與下端具備分斷用吸引墊21的吸引機構20。吸引墊21，如圖4所示，設有在下面側產生向上的吸引作用的減壓空間部P、與在將此減壓空間部P夾在內側的左右部位噴出向下的空氣的噴出孔23。本實施例中，于吸引墊21的下面中央設置空氣吸引孔22，借由從此空氣吸引孔22吸引空氣以形成前述減壓空間部P。具體而言，如圖5(a)所示，于吸引墊21的下面中心設置空氣吸引孔22，于其左右位置配置彼此平行的長圓狀噴出孔23，23。又，如圖5(b)所示，可將空氣吸引孔22與噴出孔23作成相同的長圓狀，或亦可如圖5(c)所示，將噴出孔23作成圓弧狀的長孔配置成圍繞中心的空氣吸引孔22。空氣吸引孔22通過吸引空氣通路25連通于未圖示的空氣吸引源(真空泵)，噴出孔23則通過噴出空氣通路26連通于未圖示的空氣供應源(壓縮空氣供應裝置、高壓鋼瓶等)。圖4所示的實施例中，是將支承吸引墊21的軸27以彼此隔著間隙配置的內筒28與外筒29的雙層管形成，以內筒28的內部為吸引空氣通路25、而以內筒28與外筒29間的間隙為噴出空氣通路26。將此等吸引空氣通路25、噴出空氣通路26與各自的空氣源相連接的管線設備，在圖I中是省略的。又，如圖I所示，安裝有用以檢測脆性材料基板W的位置的攝影機14，攝影機14拍攝的影像顯示于監視器15。以攝影機14拍攝設在裝載臺2上的脆性材料基板W的角隅部表面的位置特定用對準標記，據以進行脆性材料基板W的定位。若對準標記是位于基準設定位置的話，即開始折斷作業。但若對準標記相對基準設定位置有偏差的話，則檢測該偏差量，一邊觀察監視器的像、一邊以手作業或以機械臂自動的使脆性材料基板W在裝載臺2上移動直到無位置偏差為止，以修正該偏差。其次，說明此分斷裝置的動作。
于裝載臺2上裝載脆性材料基板W，以裝載臺2上形成的空氣吸附孔11將其吸附保持于定位置。接著，使頭部降下將刀輪31壓接于脆性材料基板W、一邊以刀輪31為前導移動頭部10，來以刀輪31于脆性材料基板W形成劃線S。接著，后續的吸引墊21沿著形成的劃線S于其正上方移動。此時，已形成左右的噴出孔23，23位于劃線S的左右的狀態。借由吸引墊21的移動，如圖4所示，脆性材料基板W即被來自吸引墊21的空氣吸引孔22的吸引空氣吸起在前一刻形成劃線S的部分，同時劃線S的兩側部分被來自噴出孔23的噴出空氣(降流)按壓，因此即以劃線S為頂點而略被彎曲成倒V字形，沿著劃線S被分斷。為避免基板W彎曲時脆性材料基板W接觸吸引墊21，脆性材料基板W與吸引墊21的間隔是被預先設定。如此，即能在吸引墊21不接觸脆性材料基板W的情形下,沿著劃線S依序分斷基板W。又，使用吸引墊21進行脆性材料基板W的分斷時，于裝載臺2上吸附保持脆性材料基板W的空氣吸附孔11的吸附力，必須設定在容許以吸引墊21的空氣吸引孔22使脆性材料基板進行倒V字形彎曲的范圍內。因此，最好是能與吸引墊21的吸引動作連動，使裝載臺2的空氣吸附孔11的吸附力弱至容許倒V字形彎曲的范圍內，或將空氣吸附孔11的 吸附力設定在恒容許倒V字形彎曲的范圍內。具體而言，將吸引墊21的空氣吸引孔22的向上的吸引力設定為大于裝載臺2的空氣吸附孔21的向下的吸附力，以能暫時且局部的吸起的方式調整空氣吸附力的平衡。上述實施例中，是使用刀輪31作為劃線工具，但亦可視基板種類使用其他機械性的工具以形成劃線。例如，在基板表面附著有保護片的情形時，可取代此而使用具有方向性的固定刃、或組合固定刃與旋轉刃等將多個劃線工具排成直列使用。此外，亦可取代刀輪及固定刃等的機械性工具，而如圖6所示，利用照射激光光束31a產生的熱應力(較佳是如圖所示，亦利用照射后的冷媒噴射帶來的急速冷卻)，來形成劃線。再者，視脆性材料基板的種類亦可以激光剝蝕(laser ablation)加工形成劃線。又，上述實施例中，作為將脆性材料基板W于裝載臺2上保持于定位置的手段，雖是利用空氣吸附孔11的吸附力，但不限于此。亦可例如圖7所示，于裝載臺2上設置抵接于脆性材料基板W側端緣的定位銷30以進行定位，并保持成在吸引墊21的動作時脆性材料基板W不至產生X方向及Y方向的橫向偏移。此場合，由于并無向下吸附力的作用，因此吸引墊21的吸引力亦可設定得較上述實施例小。此外，雖未圖示，但亦可作成于吸引墊21的動作時，在容許脆性材料基板W的倒V字形彎曲的范圍內以夾子等的夾具輕輕的保持脆性材料基板W的緣部。又，上述實施例中，雖是作成使吸引墊21相對裝載脆性材料基板W的裝載臺2移動，但亦可相反的使吸引墊21同時于定位置而移動裝載臺2。接著，說明吸引墊的其他實施例。圖8及圖9是顯示于吸引墊的減壓空間部P的形成，使用回旋下降流的實施例的圖。此吸引墊21b于下面形成有凹部25，于凹部25的外周側側面形成有多個噴出孔23b。空氣從噴出孔23b朝著半徑方向內側吹出。于凹部25的中央形成有具越往下方越細徑的方式形成的圓錐狀側面26的圓柱狀凸部27，并作成從噴出孔23b吹出的空氣撞擊圓錐狀側面26。借由作成此種構造，從噴出孔23b噴出的空氣會成為渦流而一邊回旋一邊向下方噴出，形成回旋下降流。借由此回旋下降流形成的「氣旋效果」，回旋流的中心部減壓，其結果于中央形成具有吸引力的減壓空間部P，且其周圍存在下降流。承上所述，借由將此吸引墊21b相對脆性材料基板W在略上方隔一距離的狀態下相對移動，即能與圖4所說明的實施例同樣的，以回旋流中心部的吸引力吸引形成在脆性材料基板W的劃線S的上方部分，并借由向下的回旋下降流將吸引部分的周邊壓向下方。如此，即能確實的在脆性材料基板W與吸引墊21b不接觸的情形下，以劃線S為頂點使基板W彎曲成倒V字形，沿著劃線S折斷脆性材料基板W。根據此方法，由于僅借由噴出空氣即能形成減空間部P，因此只要有空氣供應源即可，不再需要真空泵等的空氣吸引機構。以上，雖是針對本發明的代表性的實施例作了說明，但本發明當然不受限于上述實施例的構成，在可達成其目的且不脫離申請專利范圍的范圍內，適當的進行各種修正、變更。產業上的可利用性 本發明可適用于能進行于玻璃基板、半導體基板等脆性材料基板形成劃線、與從此劃線進行分斷的分斷裝置。
權利要求
1.ー種脆性材料基板的分斷裝置，其特征在于具備 裝載臺，裝載加工對象的脆性材料基板； 保持手段，用以將該脆性材料基板于該裝載臺上保持于定位置； 頭部，配置在該裝載臺上方；以及 掃描機構，使該頭部相對該脆性材料基板移動； 于該頭部直列配置有用以形成劃線的劃線工具與產生向上的吸引作用的吸引墊； 借由使該頭部相對該脆性材料基板以該劃線工具為前導相對移動，據以該劃線工具于該脆性材料基板形成劃線，接續于此以后續的吸引墊沿著形成的劃線分斷脆性材料基板。
2.如權利要求I所述的分斷裝置，其特征在于其中，該吸引墊具備在其下面側產生向 上的吸引作用的減壓空間部、與夾著此減壓空間部至少在左右部位噴出向下的空氣的噴出 孔，借由該吸引墊的減壓空間部于劃線上進行吸弓I，同時借由來自該噴出孔的噴出空氣按壓劃線的左右兩側部分，據以分斷該脆性材料基板。
3.如權利要求2所述的分斷裝置，其特征在于其中，該吸引墊具備朝下開ロ的空氣吸引孔，借由來自此空氣吸引孔的吸引空氣形成該減壓空間部。
4.如權利要求2所述的分斷裝置，其特征在于其中，該吸引墊于下面形成有凹部，該凹部的外周側側面形成有多個空氣噴出孔，于該凹部中央形成具有以越往下方直徑越細的方式形成的圓錐狀側面的圓柱狀突部，從該噴出孔吹出的空氣撞擊該圓錐狀側面后即形成朝下方ー邊回旋ー邊下降的回旋下降流，借由當該回旋下降流形成的氣旋效果于該凹部中央形成該減壓空間部，據此賦予吸引作用。
5.如權利要求I至4中任一項所述的分斷裝置，其特征在于其中，該保持手段包含形成于該裝載臺的多個吸附孔或多孔質板，借由來自此吸附孔或多孔質板的吸引空氣吸附保持脆性材料基板，此吸附孔或多孔質板的脆性材料基板的吸附力，至少在吸引墊的動作時設定為在容許脆性材料基板的倒V字形彎曲的范圍內。
全文摘要
本發明是有關于脆性材料基板的分斷裝置，即提供一種能在不反轉基板的情形下同時進行劃線步驟與分斷步驟，以謀求分斷系統的合理化的分斷裝置。其具備裝載臺(2)、將脆性材料基板(W)于裝載臺(2)上保持于定位置的保持手段(11)、配置在裝載臺(2)上方的頭部(10)、以及使頭部(10)相對脆性材料基板(W)移動的掃描機構，于頭部(10)直列配置有用以形成劃線(S)的劃線工具(31)與產生向上的吸引作用的吸引墊(21)，使頭部(10)相對脆性材料基板(W)以劃線工具(31)為前導相對移動，來以劃線工具(31)于脆性材料基板(W)形成劃線(S)，接續于此以后續的吸引墊(21)沿著形成的劃線(S)分斷脆性材料基板(W)。
文檔編號C03B33/02GK102730957SQ20121006290
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月7日 優先權日2011年4月6日
發明者富永圭介 申請人:三星鉆石工業股份有限公司