스크라이브 라인 형성기구, 스크라이브 헤드 및 스크라이브 장치 document_id A220623030898

예를 들면, 취성재료(脆性材料)를 포함하는 글라스 기판(glass 基板)을 원하는 크기로 절단하는 경우에, 우선 예를 들면 커터휠(cutter wheel)의 칼날을 소정의 하중(荷重)으로 취성재료의 표면에 압접(壓接)시키면서 글라스 기판의 표면을 이동하여 스크라이브 라인을 형성한다(이하, 스크라이브 공정이라고 한다). 그리고 스크라이브 라인을 따라 글라스 기판에 소정의 힘을 부가(이하, 브레이크 공정이라고 한다)함으로써 글라스 기판을 스크라이브 라인을 따라 절단한다. 도15는 종래의 스크라이브 장치10의 구성의 일례(一例)를 나타낸다. 스크라이브 장치10은 스크라이브 공정을 실행한다. 스크라이브 장치10은, 테이블11과, 제1가이드 레일12A와, 제2가이드 레일12B와, 볼나사13을 포함한다. 테이블11은 수평면을 따라 회전 가능하도록 구성되어 있다. 테이블11에는 진공흡인수단(眞空吸引手段)(도면에는 나타내지 않는다)이 설치되어 있다. 진공흡인수단은, 테이블11에 재치(載置)된 기판G(예를 들면 글라스 판 등의 취성기판)를 테이블11에 고정한다. 제1가이드 레일12A 및 제2가이드 레일12B는 테이블11이 Y방향으로 이동할 수 있도록 지지한다. 제1가이드 레일12A 및 제2가이드 레일12B는 서로 평행하게 설치되어 있다. 볼나사13은, 제1가이드 레일12A 및 제2가이드 레일12B를 따라 테이블11을 이동시킨다. 스크라이브 장치10은, 제1기둥19A, 제2기둥19B와, 가이드바14, 슬라이딩 유닛15, 모터16을 또한 포함한다. 제1기둥19A 및 제2기둥19B는 스크라이브 장치10의 기초로서, 제1가이드 레일12A 및 제2가이드 레일12B를 사이에 두고 수직으로 설치되어 있다. 가이드바14는, X방향을 따라 테이블11의 상방(上方)에 제1기둥19A와 제2기둥19B의 사이에 가설(架設)되어 있다. 슬라이딩 유닛15는, 가이드바14에 슬라이딩 할 수 있도록 설치되어 있다. 모터16은 슬라이딩 유닛15를 슬라이딩 시킨다. 스크라이브 장치10은, 스크라이브 헤드9와, 스크라이브 헤드9를 승강(昇降)시키는 모터17과, 제1CCD 카메라18A와, 제2CCD 카메라18B를 또한 포함한다. 스크라이브 헤드9는 슬라이딩 유닛15에 설치되어 있다. 스크라이브 헤드9는 커터휠29를 포함한다. 제1CCD 카메라18A와 제2CCD 카메라18B는 가이드바14의 상방에 배치되어 있고, 기판G에 형성된 얼라인먼트 마크(alignment mark)를 검출한다. 스크라이브 헤드9는 커터휠29를 기판G의 표면에 압접시킨다. 그리고 모터16이 슬라이딩 유닛15를 슬라이딩 시킴으로써, 스크라이브 헤드9는 가이드바14를 따라 이동한다. 그 결과로 커터휠29가 기판G의 표면에 압접된 상태로 기판G의 표면을 이동하여, 기판G의 표면에 스크라이브 라인이 형성된다. 도16은, 스크라이브 헤드9의 구성의 일례를 나타낸다. 도16(a)는 스크라이브 헤드9의 정면을 나타내고, 도16(b)는 스크라이브 헤드9의 저면(底面)을 나타낸다. 스크라이브 헤드9는, 스크라이브 헤드 본체21과, 스크라이브 헤드 본체21에 설치된 베어링22와, 베어링22에 축지(軸支)된 지축23과, 지축23과 평행하게 스크라이브 헤드 본체21에 설치된 제지축(制止軸)24를 포함한다. 스크라이브 헤드9는, 제지축24에 접촉 가능한 베어링 케이스25와, 베어링 케이스25에 부착된 베어링26과, 베어링26에 축지되어 회전하도록 되어 있는 회전축27과, 회전축27을 중심으로 회전 가능한 칼날 홀더28과, 칼날 홀더28의 하단(下端)에 삽입된 핀(pin)을 중심으로 회전 가능한 커터휠29를 또한 포함한다. 커터휠29에는, 커터휠29의 외주방향(外周方向)으로 V자 형상으로 돌출되어 있는 칼날29b가 형성되어 있다(도20 참조). 칼날29b의 선단(先端)에는 칼날 능선29a가 형성되어 있다(도20 참조). 베어링 케이스25에는 폭L의 홈31이 형성되어 있다. 칼날 홀더28의 일부는 홈31에 끼워져 있어, 칼날 홀더28의 회전은 홈31의 폭L의 범위로 제한된다. 스크라이브 헤드9는, 스크라이브 헤드 본체21에 설치된 가압수단(加壓手段)30을 또한 포함한다. 가압수단30은, 예를 들면 공기 실린더 또는 서보모터(servo motor)이다. 가압수단30은, 베어링 케이스25 및 칼날 홀더28을 통하여 커터휠29에 가압력을 부여한다. 도17은, 커터휠29와 칼날 홀더28과 회전축27을 나타낸다. 도16 및 도17을 참조하여 회전축27에 대한 커터휠29의 부착위치를 설명한다. 커터휠29는, 칼날 홀더28에 축지되어 전동(轉動)할 수 있도록 되어 있다. 커터휠29의 전동 중심의 위치는, 회전축27의 축심(軸心)O로부터 스크라이브 헤드9의 이동방향과는 역방향으로 오프셋거리(offset distance)S 만큼 떨어져 있다. 커터휠29의 전동 중심이 회전축27의 축심O로부터 스크라이브 헤드9의 이동방향의 역방향으로 오프셋거리S 만큼 떨어져 있기 때문에, 스크라이브 공정에 있어서 스크라이브 헤드9를 따라 이동하는 회전축27을 따르도록 커터휠29가 움직인다(이하, 이 움직임을 캐스터 효과(caster effect)라고 한다). 또 커터휠29의 칼날 능선29a의 전동에 의하여 커터휠29가 이동하는 방향으로 회전축27의 축심이 일치하도록 커터휠29가 설치되어 있다.(후술(後述)하는 도18 참조) 도18은 스크라이브 헤드9의 이동 시의 커터휠29와 회전축27의 위치관계를 나타낸다. 이하, 도16 및 도18을 참조하여 캐스터 효과를 더 상세하게 설명한다. 스크라이브 공정을 시작하기 위하여 커터휠29를 기판G에 접촉시켰을 때에, 칼날 능선29a의 방향과 스크라이브 헤드9의 이동방향(즉 회전축27의 이동방향)이 일치한다고는 할 수 없다. 오히려 대부분의 경우에 회전축27의 이동방향과 칼날 능선29a의 방향이 일치하지 않는다(도18(a) 또는 도18(c) 참조). 그 후에 스크라이브 헤드9가 이동하면, 스크라이브 헤드9의 이동을 따라 칼날 능선29a의 방향이 서서히 변경되어, 결국 칼날 능선29a의 방향과 회전축27의 축심O의 이동방향이 일치한다(도18(b) 참조). 그 결과로 칼날 능선29a의 방향과 회전축27의 축심O의 이동방향이 일치한 후의 커터휠29의 궤적(軌跡)은 직선이 된다. 따라서 커터휠29가 기판에 형성하는 스크라이브 라인이 직선이 된다. 즉 커터휠29의 칼날 능선29a의 방향이 회전축27의 축심O에 일치하고, 커터휠29를 축심O가 위치하는 방향으로 향하게 하는 힘이 발생한다. 이러한 효과가 캐스터 효과로서, 칼날 능선29a의 방향이 회전축27의 축심O의 이동방향과 일치하도록 칼날 능선29a의 방향이 서서히 변경된다. 도19는, 기판G에 형성된 스크라이브 라인T와 수직크랙C와 수평크랙D를 나타낸다. 도19(a)는 기판G에 형성된 스크라이브 라인T와 수직크랙C를 나타내고, 도19(b)는 기판G에 형성된 수직크랙C와 수평크랙D를 나타낸다. 스크라이브 장치10은, 연속한 수직크랙C를 따르는 스크라이브 라인T를 형성한다(예를 들면 특허문헌1 참조). 수직크랙C의 깊이가 깊을수록, 브레이크 공정에서 스크라이브 라인T를 따라 정확하게 기판G를 브레이크 할 수 있다. 그 결과로 기판의 수율(收率)이 향상된다. 커터휠29의 칼날에 작용시키는 하중을 크게 하면 깊은 수직크랙C가 형성되지만, 칼날에 작용시키는 하중이 소정의 크기를 넘으면, 기판G의 표면 부근에 축적된 내부의 응력(應力)이 포화하여 수직크랙C의 형성방향과는 다른 방향으로 수평크랙D가 발생한다. 수평크랙D는, 절단가루가 다량 발생하게 되는 원인 및 기판G의 절단면의 품질 저하에 기인하는 수율 저하의 원인이 된다. 도20은 커터휠29의 구성을 나타낸다. 도20(a)는 커터휠29의 정면도이고, 도20(b)는 커터휠29의 측면도이며, 도20(c)은 도20(b)에 나타낸 커터휠29의 일부(A부분)를 확대한 도면이다. 커터휠29는 원반 모양의 휠(지름φ, 두께W)이다. 커터휠29는 제1측면93과 제2측면94를 구비한다. 커터휠29의 외주에는 둔각ω의 칼날29b가 형성되어 있고, 커터휠29의 외주방향으로 V자 형상으로 돌출되어 있다. 칼날29b의 선단 또한 제1측면93과 제2측면94의 중앙부근에는 칼날 능선29a가 형성되어 있다. 커터휠29의 측면의 중심부근에 삽입구멍96이 형성되어 있다. 칼날29b의 선단에는, 소정의 피치(pitch)P 및 소정의 높이h를 구비하는 복수의 돌기81과 복수의 홈95가 형성되어 있다(도20(c) 참조). 복수의 돌기81과 복수의 홈95는, 마이크로미터(micrometer) 단위의 사이즈라 육안(肉眼)으로 식별할 수 없다. 커터휠29는, 기판G의 두께방향으로 연장되는 수직크랙을 형성하는 능력이 매우 높다. 커터휠29는 깊은 수직크랙을 형성할 수 있고, 또한 기판G의 표면을 따르는 수평방향의 크랙 발생을 억제할 수 있다. 수직크랙이 깊으면, 브레이크 공정에 있어서 스크라이브 라인을 따라 정확한 브레이크가 가능하게 되어 수율이 향상된다. 또한 브레이크 공정이 용이하게 되고, 브레이크 장치의 구성을 완화하거나 혹은 간소화할 수 있다. 또한 브레이크 공정을 생략하는 것도 가능하게 된다. 한편 커터휠29와 다른 종래의 커터휠의 칼날 능선부에는, 돌기 또는 홈이 형성되어 있지 않다. 따라서 종래의 커터휠에 의하여 수직크랙을 그렇게 깊게 형성할 수 없다. 그 결과로 브레이크 공정을 생략할 수 없다. 특허문헌1: 일본공개특허공보 특개2001-328833호공보 특허문헌2: 일본공개특허공보 특개평9-188534호공보