基板加工方法および基板加工装置

【課題】積層した多数枚のガラス基板をずれないように保持して精度良く切削加工などの加工を各ガラス基板に同時に施すことのできるガラス基板加工方法を提案すること。
【解決手段】本発明のガラス基板加工方法では、加工対象の複数枚のガラス基板３を、液体を含浸させて湿潤状態の液体吸収性シート３１を挟み、厚さ方向に重ね合わせて基板積層体４を形成し、これを厚さ方向の両側からクランプ機構５によってクランプし、クランプ状態の基板積層体４に、走行状態の１本のワイヤー２を押し付けてガラス基板に対して同時に同一の切削加工を施す。湿潤状態の液体吸収性シートを挟んだ状態で多数枚のガラス基板３がクランプされるので、ガラス基板間の密着力が高く、加工時におけるガラス基板のずれを防止でき、加工精度を高めることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドワイヤーなどのワイヤーを用いて液晶パネルなどに用いられるガラス基板、その他の基板を所望の輪郭形状に切削加工するのに適した基板加工方法および基板加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切断刃としてワイヤーを用いたセラミック基板の形状加工装置としては、特許文献１に開示されているセラミック加工装置が知られている。当該特許文献１に開示のセラミック加工装置では、ダイヤモンドワイヤーを対向する第１、第２案内機構によって直線状に送り出し、これらの間に配置されたＸＹテーブルに固定されたセラミック製の被加工物にダイヤモンドワイヤーを押し付けながら当該被加工物の形状加工を行うように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ダイヤモンドワイヤーを用いた光学部品の加工方法が開示されている。ここに開示の方法では、ダイヤモンドワイヤーを張った２個のプーリーを同調回転させてプーリー間のダイヤモンドワイヤーを往復運動させながら光学部品を切断するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６５０４７号公報
【特許文献２】特開２００８−６８３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に開示のダイヤモンドワイヤーを用いた切断方法では、セラミック製の基板を曲線状の輪郭形状に切断加工すること、矩形の基板の端面にＣ面加工を施すことが可能である。しかしながら、基板を１枚ずつ切断加工しているので生産効率が悪く、量産に向かないという問題点がある。これを解消するためには多数枚の基板を積層した状態で切断加工を行うことが考えられるが、加工中に積層状態の基板にずれが生ずると、各基板の加工精度が悪化してしまうので好ましくない。
【０００６】
また、特許文献１においてはＸＹテーブルに被加工物を乗せてＸＹ方向に移動させることにより曲線状に被加工物を切断している。被加工物を複雑な曲線形状に切断する場合、局部的にＣ面加工などを行う場合には、ＸＹ面に直交するθ軸線回りに被加工物を回転させながら切断加工を行うことが望ましい。しかしながら、多数枚を同時加工するために基板を積層した状態でθ軸回りに回転させた場合には、積層状態の基板にずれが発生しやすいという問題が生ずる。
【０００７】
一方、加工性能を高めるためにはワイヤーの切り込み速度、送り速度を上げる必要がある。しかしながら、これらの速度を上げると、加工時にワイヤーに作用する負荷変動が大きくなり、これに起因して、切り込み速度、送り速度の変動も大きくなる。このため、加工精度を維持しながら加工性能を高めることが困難である。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、積層した多数枚の基板をずれないように保持して精度良く切削加工などの加工を各基板に同時に施すことのできる基板加工方法および基板加工装置を提案することにある。
【０００９】
また、本発明の課題は、ワイヤーに作用する走行負荷変動を抑制して、加工精度を維持しながら加工速度を高めることのできる基板加工方法および基板加工装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の基板加工方法は、
加工対象の複数枚の基板を、液体吸収性シートを挟み、厚さ方向に重ね合わせて基板積層体を形成する積層工程と、
前記基板積層体を前記厚さ方向の両側からクランプするクランプ工程と、
クランプ状態の前記基板積層体を構成している前記基板のそれぞれに対して同時に同一の切削加工、または、研削あるいは研磨加工を施す加工工程と、
前記積層工程の前、あるいは前記積層工程の後において、前記液体吸収性シートに液体を含浸させる液体含浸工程とを含むことを特徴としている。
【００１１】
本発明の方法では、液体を含浸させた液体吸収性シートを挟んだ状態で多数枚の基板がクランプされ、この状態で各基板に加工が施される。液体を含浸した液体吸収性シートを介して基板が積層されているので、基板間の密着力を上げることができ、加工時における基板のずれを防止でき、加工精度を高めることができる。また、液体吸収性シートを介して基板を積層するので、基板の積層時に基板同士が直接に接触することがないので、基板同士の接触に起因する基板表面などの損傷の発生も防止できる。
【００１２】
ここで、液体吸収性シートとしては、紙、布、不織布、プラスチック、ゴムなどの各種の素材からなるシートを用いることができる。また、液体吸収性シートに含浸させる液体としては、水、油などを用いることができる。さらに、加工時には切削油、研磨液などを使用するので、加工時に液体吸収性シートに切削液、研磨液などを含浸させることもできる。
【００１３】
また、脆弱なシリコン基板などの基板を変形しないようにクランプする場合などにおいては、前記クランプ工程において、前記基板積層体を、その両端に重ねたダミー基板を介してクランプすることが望ましい。
【００１４】
本発明において、前記加工工程では、１本のワイヤーを用いて、前記基板を同一輪郭形状となるように切削加工を施すことができる。ワイヤーとしてはダイヤモンドワイヤーを用いることが望ましい。
【００１５】
この場合、基板を曲線状などの輪郭形状に効率良く切断するためには、前記加工工程において、クランプ状態の前記基板積層体を、当該基板積層体の厚さ方向に直交する平面方向に移動させると共に、予め定めた中心軸線回りに回転させながら、前記基板の切削加工を行うことが望ましい。
【００１６】
次に、本発明は上記の方法により基板に加工を施す基板加工装置であって、
前記基板積層体を両側からクランプするために同軸状態で対向配置されている第１支持板および第２支持板と、
前記第１支持板および前記第２支持板を相対的に接近する方向に押し付けてこれらの間に配置されている前記基板積層体を両側からクランプするクランプ機構と、
前記第１、第２支持板をこれらの中心軸線回りに同期回転させる同期回転機構と、
前記第１、第２支持板を前記中心軸線に直交する平面に沿って二軸方向に移動させるＸＹテーブル機構と、
前記クランプ機構によって前記第１、第２支持板の間にクランプされている前記基板積層体の各基板に対して同時に同一輪郭形状となるように切削加工を施すためのワイヤーを走行させるワイヤー走行機構とを有していることを特徴としている。
【００１７】
基板積層体をクランプしている両側の第１、第２支持板を同期回転させるので、基板積層体の回転ずれを防止でき、各基板にずれが生ずることがない。よって、各基板に対して精度良く切削加工を施すことができる。
【００１８】
ここで、前記ワイヤー走行機構は、
前記基板に対する加工位置に向けてワイヤーを送り出す巻き出しローラーと、
前記加工位置を経由した後のワイヤーを巻き取る巻き取りローラーと、
前記加工位置に対してワイヤー走行方向の上流側の位置において、前記ワイヤーを緊張状態に保持している上流側テンションプーリーと、
前記加工位置に対してワイヤー走行方向の下流側の位置において前記ワイヤーを緊張状態に保持している下流側テンションプーリーと、
前記加工位置を経由して前記ワイヤーを走行させる繰り出しローラーと、
前記繰り出しローラーの回転を制御する制御部とを有し、
前記上流側テンションプーリーおよび前記下流側テンションプーリーのそれぞれは、ワイヤーの走行経路を増減可能な方向に移動可能な状態で支持され、経路長を増加させる方向に付勢されており、
前記制御部は、前記巻き出しローラーによるワイヤー巻き出し速度および前記巻き取りローラーによるワイヤー巻き取り速度と、前記上流側テンションプーリーおよび前記下流側テンションプーリーの移動位置とに基づき、前記加工位置における前記ワイヤーの走行速度が一定となるように、前記繰り出しローラーの回転を制御することを特徴としている。
【００１９】
このように、加工位置の上流側および下流側の位置においてテンションプーリーにワイヤーを巻き掛けておくことにより、ワイヤーの走行負荷の増減を抑制でき、ワイヤーを一定の緊張状態に保持できる。また、ワイヤーの巻き出し速度、巻き取り速度と、各テンションプーリーの位置に基づき、加工位置を走行するワイヤーの走行速度を一定に保持することができる。これにより、加工位置においてワイヤーを一定の緊張状態で一定の走行速度で走行させることができるので、ガラス基板の加工の高速化、高精度化に有利である。
【００２０】
次に、前記ワイヤー走行機構は、
前記基板に対する加工位置を経由するワイヤーの加工用走行経路を規定している一対の加工用プーリーを有し、
前記繰り出しローラーから繰り出されたワイヤーが前記一対の加工用プーリーによってガイドされて前記加工用走行経路に沿って走行するようになっていることを特徴としている。
【００２１】
従来のマルチワイヤーソーでは、ワイヤー繰り出しローラーと加工用プーリーが兼用であるが、１本のワイヤーを用いて加工を行う場合には、兼用のローラーへの巻き付け量が少なくなるので、ワイヤーを十分な走行力で走行させることが困難になる。本発明によれば、加工用プーリーとワイヤー繰り出しローラーとを配置してあるので、このワイヤー繰り出しローラーに対して十分な巻き付け量でワイヤーを巻き付けることができる。よって、ガラス基板の切削加工に必要とされるワイヤー走行力を確保することができる。
【００２２】
この場合、前記ワイヤー走行機構は、さらに、
前記加工位置の両側の位置において前記加工用走行経路に沿って走行するワイヤーをガイドする一対のガイドプーリーと、
前記ガイドプーリーの外周面に形成されているワイヤーガイド溝が、前記加工位置における前記基板に対する前記ワイヤーの押し付け方向を向くように、当該ガイドプーリーの向きを制御する向き制御機構とを備えていることが望ましい。
【００２３】
このように、加工用プーリーのワイヤーガイド溝の向きを常に加工方向と相対する向きになるように制御すると、基板積層体の側を移動あるいは回転させて、ワイヤーによる加工方向が加工用プーリーのワイヤーガイド溝に向くように制御する必要がない。よって、加工時における基板積層体の位置制御を簡単に行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の基板加工方法および装置では、液体を含浸させた液体吸収性シートを挟んだ状態で多数枚の基板がクランプされ、この状態で各基板に加工が施される。液体を含浸した液体吸収性シートを介して基板が積層されているので、基板間の密着力を上げることができ、加工時における基板のずれを防止でき、加工精度を高めることができる。また、液体吸収性シートを介して基板を積層するので、基板の積層時に基板同士が直接に接触することがないので、基板同士の接触に起因する基板表面などの損傷の発生も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用したガラス基板加工装置の平面構成を示す説明図である。
【図２】図１の矢印IIで示す装置前側から見た場合のガラス基板加工装置の側面構成を示す説明図である。
【図３】図１の矢印IIIで示す装置背面側から見た場合のガラス基板加工装置の構成を示す説明図である。
【図４】図１の矢印IVで示す方向から見た場合のガラス基板加工装置の構成を示す説明図である。
【図５】図１の矢印Ｖで示す方向から見た場合のガラス基板加工装置の構成を示す説明図である。
【図６】（ａ）は基板積層体の構成を示す説明図であり、（ｂ）はクランプ機構、θ軸回転機構およびＸＹテーブル機構を示す説明図である。
【図７】（ａ）はワイヤー走行機構における加工位置の部分を示す側面図であり、（ｂ）はその説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したガラス基板加工装置の実施の形態を説明する。なお、本発明はガラス基板以外の基板、例えば、シリコン基板などの加工装置としても同様に用いることができることは勿論である。
【００２７】
（全体構成）
図１は本実施の形態に係るガラス基板加工装置の平面構成を示す説明図であり、図２は図１の矢印IIで示す装置前側から見た場合の側面構成を示す説明図である。これらの図を参照して説明すると、ガラス基板加工装置１は、１本のダイヤモンドワイヤー２（以下、単にワイヤーと呼ぶ。）を用いてガラス基板を所定の輪郭形状に切断するための装置であり、多数枚のガラス基板３が積層された構成の基板積層体４を上下からクランプするクランプ機構５と、クランプ状態の基板積層体４を垂直軸線であるθ軸線回りに回転させるθ軸回転機構６と、基板積層体４を水平面上において二軸方向に移動させるＸＹテーブル機構７と、基板積層体４の各ガラス基板３の加工位置を経由させてワイヤー２を走行させるワイヤー走行機構８とを備えている。これらの各機構５〜８は、予め設定されたシーケンスあるいは制御プログラムに従って、操作盤９に内蔵されている制御部９ａによって駆動制御される。また、本例では各構成部が直方体形状の装置フレーム１０に内蔵されている。
【００２８】
（ワイヤー走行経路）
図３（ａ）は、図１の矢印IIIで示す装置背面側から見た場合のガラス基板加工装置の構成を示す説明図である。図４および図５は、それぞれ、図１の矢印IVおよびＶで示す方向から見た場合のガラス基板加工装置の構成を示す説明図である。これらの図を参照して、ワイヤー走行機構８によるワイヤー２の走行経路を説明する。
【００２９】
まず、図１、図３（ａ）を参照して説明すると、装置フレーム１０の内部の背面側の部位には、装置幅方向に延びる垂直仕切り板１１が配置されており、この垂直仕切り板１１の背面側の下端部分には、装置背面側に水平に延びる状態に、巻き出しローラー１２および巻き取りローラー１３が配置されている。巻き出しローラー１２を巻き出し方向に回転駆動することにより、ここに巻き付けられているワイヤー２が巻き出される。
【００３０】
巻き出しローラー１２から巻き出されたワイヤー２は、垂直ガイドプーリー１４、吊り下げプーリー１５、テンションプーリー１６および吊り下げプーリー１７を経由して上下方向に引き回された後に、垂直ガイドプーリー１８を経由して装置前方に水平にガイドされ、垂直仕切り板１１に形成したワイヤー通し穴１９を経由して装置前方に水平に引き出される。装置前方に引き出されたワイヤー２は、図４、図１から分かるように、垂直軸線回りに回転自在な一対の水平ガイドプーリー２１、２２を経由した後に、装置幅方向に延びる水平軸線回りに回転駆動される上下一対の繰り出しローラー２３、２４に複数枚巻き付けられた後に、ここから前方に向けて斜め上方に引き出されている。
【００３１】
繰り出しローラー２３、２４から引き出されたワイヤー２は、図２、図１に示すように、装置幅方向に延びる水平軸線回りに回転自在な上加工用プーリー２５から下方に垂直に引き出されて、同じく装置幅方向に延びる水平軸線回りに回転自在な下加工用プーリー２６に架け渡されている。これらの上加工用プーリー２５と下加工用プーリー２６の間が加工用走行経路であり、ここに架け渡されているワイヤー２の部分が、基板積層体４の各ガラス基板３に切断加工を施す加工位置２Ａとなっている。
【００３２】
ワイヤー２は、下加工用プーリー２６から装置後側に引き出された後は、図１、図４に示すように、再び、上下一対の繰り出しローラー２３、２４の間に複数回巻き付けられた後に、装置後側に引き出されて、垂直ガイドプーリー２７を経て、一対の水平ガイドプーリー２１、２２の下側に配置されている一対の水平ガイドプーリー２１ａ、２２ａを経由して垂直仕切り板１１に形成したワイヤー通し穴１９ａから背面側に引き出されている。
【００３３】
この後のワイヤー２の部分は、図３、図１に示すように、垂直ガイドプーリー１８ａを経由して上方に向きを変えた後に、吊り下げプーリー１７ａ、テンションプーリー１６ａおよび吊り下げプーリー１５ａを経由して上下方向に引き回され、垂直ガイドプーリー１４ａを経由して、巻き取りローラー１３に巻き取られる。
【００３４】
（基板積層体）
次に、図６（ａ）は基板積層体４の構成を示す側面図および説明図である。切断対象のガラス基板３は例えば矩形輪郭の一定厚さの基板であり、多数枚のガラス基板３が液体吸収性シート３１を挟み同軸状態に重ねて基板積層体４が構成されている。液体吸収性シート３１は紙、不織布、プラスチック、ゴムなどの各種の素材のものを用いることができる。また、液体吸収性シート３１はガラス基板３と同一あるいは異なる輪郭形状のものとすることができる。大きさは、ガラス基板３と同一でもよいし、それよりも大きくすることも可能であり、逆に小さくすることも可能であるが、一般的には一回り小さなものを用いればよい。
【００３５】
本例では、ガラス基板３を同軸状態に積層する際に、水、油などの液体を含浸させて湿潤状態となった液体吸収性シート３１を各ガラス基板３の間に挟むようにしている。この代わりに、乾燥状態の液体吸収性シート３１を挟みながらガラス基板３を積層して基板積層体４を構成した後に、水、油などの液体を基板積層体４に吹き付けて液体吸収性シート３１に液体を含浸させることもできる。さらには、ワイヤー２による切断加工時に、水あるいは切削油を吹き付けて液体吸収性シート３１に液体を含浸させて湿潤状態にすることもできる。このように、湿潤状態の液体吸収性シート３１を挟み重ねたガラス基板３を両側からクランプした場合には、液体吸収性シート３１を介して隣接するガラス基板相互の密着性が高まり、相互にずれることを防止できる。
【００３６】
また、本例の基板積層体４においては、その両端に、液体吸収性シート３１を挟み、それぞれダミー基板３Ａ、３Ｂが積層されている。ダミー基板３Ａ、３Ｂはガラス基板３と同一形状とすることができる。勿論、ガラス基板３に対して大きなもの、あるいは小さなものを用いることも可能である。ダミー基板の素材は各種のものを用いることができるが、加工対象のガラス基板よりも硬質のものとすれば、積層状態のガラス基板３を両側からクランプした場合にガラス基板の変形を防止できるので望ましい。また、ダミー基板を取り付けることにより、クランプ機構によるクランプ時に両側のガラス基板３を傷つけることを防止できる。
【００３７】
（クランプ機構）
図６（ｂ）はクランプ機構５、θ軸回転機構６およびＸＹテーブル機構７を示す説明図である。この図を主に参照してクランプ機構５を説明する。クランプ機構５は、同軸状態で垂直に配置されている上中空旋回テーブル軸５１と下中空旋回テーブル軸５２を備えている。上中空旋回テーブル軸５１の下端には、その中空部に連通している下向きの上吸着口を備えた上吸着パッド５１ａ（第１の支持板）が取り付けられており、中空部の上端側の部位は不図示の真空吸引機構の側に連通しており、上吸着パッド５１ａに上ダミー基板３Ａを水平な状態で吸着保持可能となっている。
【００３８】
上中空旋回テーブル軸５１の上端は、垂直方向に伸縮可能な電動シリンダ５３の伸縮ロッド５３ａに対してフローティングジョイント５４を介して同軸状態に連結されており、電動シリンダ５３を駆動することにより、上中空旋回テーブル軸５１を上下に移動させることが可能である。これに対して、下中空旋回テーブル軸５２は定まった位置に配置されている。下中空旋回テーブル軸５２の上端には、その中空部に連通している上向きの下吸着口が形成された下吸着パッド５２ａ（第２の支持板）が取り付けられており、中空部は不図示の真空吸引機構に連通しており、下吸着パッド５２ａに下ダミー基板３Ｂを水平な状態で吸着保持可能となっている。したがって、上吸着パッド５１ａと下吸着パッド５２ａの間に基板積層体４を挟み、これを上下からクランプして吸着保持することができる。
【００３９】
（θ軸回転機構）
θ軸回転機構６は、装置前後方向に水平に配置されたθ軸モータ６１（図５参照）を備えており、θ軸モータ６１のモータ軸に取り付けたウォームギヤ６２が、上中空旋回テーブル軸５１に同軸状態に取り付けたウォームホイール６３にかみ合っている。ウォームホイール６３に対して上中空旋回テーブル軸５１は例えばスプライン結合されており、その軸線方向には単独でスライド可能であるが、軸線回りにはウォームホイール６３と一体回転する。また、上中空旋回テーブル軸５１と下中空旋回テーブル軸５２の間は同期回転機構６４を介して連結されており、これらが同期回転するようになっている。
【００４０】
同期回転機構６４は、上下の中空旋回テーブル軸５１、５２と平行に配置した垂直連動軸６４ａを備えており、上中空旋回テーブル軸５１と垂直連動軸６４ａの上端部の間は、上プーリー６４ｂ、６４ｃと、これらの間に架け渡した上タイミングベルト６４ｄとを介して連結されている。同様に、垂直連動軸６４ａの下端部と下中空旋回テーブル軸５２の間も、下プーリー６４ｅ、６４ｆと、これらの間に架け渡した下タイミングベルト６４ｇとを介して連結されている。
【００４１】
したがって、θ軸モータ６１を駆動して上中空旋回テーブル軸５１をその軸線回りに回転させると、同期回転機構６４を介して、下中空旋回テーブル軸５２もその軸線回りに同期回転する。この結果、クランプ機構５によってクランプされている基板積層体４の両側を同期させて回転させることができるので、基板積層体４の上下において回転ずれが発生してガラス基板３にずれが発生するという問題を回避できる。
【００４２】
（ＸＹテーブル機構）
上記構成のクランプ機構５およびθ軸回転機構６はＸＹテーブル機構７に搭載されており、装置前後、左右方向にスライド可能となっている。したがって、クランプ機構５によってクランプされている基板積層体４はその中心軸線回り（θ軸回り）に回転可能であると共に、これに直交する水平方向に移動可能である。すなわち、ワイヤー２による加工位置に対して基板積層体４をθ軸回りに回転でき、水平方向に移動させることができ、これにより、曲線輪郭形状などの任意の切断線に沿って各ガラス基板３を切断することが可能である。
【００４３】
図６および図１を主に参照して説明すると、ＸＹテーブル機構７は、装置フレーム１０の底面に固定したＸ軸テーブル機構７１を備えており、このＸ軸テーブル機構７１のＸ軸テーブル７２は装置前後方向に水平に配置した一対のＸ軸ガイドレール７３に沿って装置前後方向（Ｘ軸方向）にスライド可能であり、不図示のＸ軸モータによってスライドするようになっている。
【００４４】
Ｘ軸テーブル７２にはＹ軸テーブル機構７４が搭載されており、このＹ軸テーブル機構７４のＹ軸テーブル７５は装置幅方向に水平に配置した一対のＹ軸ガイドレール７６に沿って装置幅方向（Ｙ軸方向）にスライド可能であり、Ｙ軸モータ７７によってスライドするようになっている。Ｙ軸テーブル７５の先端部には垂直支持イケール７８が固定されており、この垂直支持イケール７８に、クランプ機構５およびθ軸回転機構６が搭載されている。
【００４５】
（ワイヤー走行機構）
次に、ワイヤー走行機構８の各部の構成について説明する。まず、図３を参照してワイヤー走行機構８におけるワイヤー２の巻き出し側および巻き取り側の構成を説明する。先に述べたように、ワイヤー走行機構８は、ガラス基板３に対する加工位置２Ａに向けてワイヤー２を送り出す巻き出しローラー１２と、加工位置２Ａを経由した後のワイヤー２を巻き取る巻き取りローラー１３を備えている。巻き出しローラー１２は同軸状態に連結されている巻き出しモータ（図示せず）によって回転駆動され、巻き取りローラー１３は同軸状態に連結されている巻き取りモータ（図示せず）によって回転駆動される。また、巻き出しローラー１２によるワイヤー巻き出し速度および巻き取りローラー１３によるワイヤー巻き取り速度がそれぞれ操作盤９に搭載されている制御部９ａによってモニターされるようになっている。
【００４６】
図３（ａ）、（ｂ）から分かるように、ワイヤー巻き出しローラー１２から巻き出されたワイヤー２は、一対の吊り下げプーリー１５、１７に上側から架け渡されると共に、これらの間の位置において、テンションプーリー１６に下側から架け渡されている。テンションプーリー１６は、垂直仕切り板１１に取り付けた垂直に延びるガイドレール８１に沿ってスライド自在である。また、テンションプーリー１６のプーリー軸には錘８２が吊り下げられていると共に、ガイドレール８１の上端部とプーリー軸の間には垂直方向に延びる引張コイルばね８３が掛け渡されている。
【００４７】
ワイヤー巻き取りローラー１３の側においても同様に構成されており、加工位置２Ａから回収されるワイヤー２は、一対の吊り下げプーリー１７ａ、１５ａに上側から架け渡されていると共に、これらの間の位置において、テンションプーリー１６ａに下側から架け渡されている。テンションプーリー１６ａは、垂直仕切り板１１に取り付けた垂直に延びるガイドレール８１ａに沿ってスライド自在である。また、テンションプーリー１６ａのプーリー軸には錘８２ａが吊り下げられていると共に、ガイドレール８１ａの上端部とプーリー軸の間には垂直方向に延びる引張コイルばね８３ａが掛け渡されている。
【００４８】
したがって、ワイヤー２は、その巻き出し側および巻き取り側においてテンションプーリー１６、１６ａによって所定の張力が付与された緊張状態に保持される。また、ワイヤー２に加わる張力の増減に応じて、テンションプーリー１６、１６ａが上下方向にスライドして走行路長を減少および増加する。これにより、ワイヤー２を所定の張力状態に保持することができる。また、テンションプーリー１６、１６ａの上下方向のスライド位置は制御盤９の制御部９ａによってモニターされているようになっている。
【００４９】
次に、ワイヤー走行機構８の上下一対の繰り出しローラー２３、２４は、図１、図２に示すように、ワイヤー繰り出しモータ８４によって回転駆動される。ワイヤー繰り出しモータ８４のモータ軸８４ａには駆動側プーリー８５が取り付けられており、上下の繰り出しローラー２３、２４のローラー軸２３ａ、２４ａの軸端には従動側プーリー８６、８７が取り付けられている。駆動側プーリー８５と従動側プーリー８６、８７との間には１本のタイミングベルト８８が掛け渡されており、繰り出しローラー２３、２４は同一方向に同一速度で回転駆動される。
【００５０】
ここで、操作盤９の制御部９ａは、加工時には、ワイヤー巻き出し速度およびワイヤー巻き取り速度と、テンションプーリー１６、１６ａの移動位置をモニターしている。そして、加工位置２Ａにおけるワイヤー２の走行速度が一定となるように、ワイヤー繰り出しモータ８４を駆動制御している。これにより、加工位置においてワイヤーを一定の緊張状態で一定の走行速度で走行させることができるので、ガラス基板の加工の高速化、高精度化に有利である。
【００５１】
また、ワイヤー走行機構８では、ガラス基板３に対するワイヤー２の加工位置２Ａを規定している上下一対の加工用プーリー２５、２６と、ワイヤー２を走行させるための繰り出しローラー２３、２４とを備えている。従来のマルチワイヤーソーでは、ワイヤー繰り出しローラーと加工用プーリーが兼用のローラーを用いて構成されている。１本のワイヤー２を用いて加工を行う場合に、上下の加工用プーリー２５、２６を繰り出しローラーとして用いると、これらのローラーへのワイヤー巻き付け量を確保できないので、ワイヤー２を十分な繰り出し力（走行力）で走行させることが困難である。本例では、加工用プーリー２５、２６とワイヤー繰り出しローラー２３、２４を配置してあるので、このワイヤー繰り出しローラー２３、２４に対して十分な巻き付け量でワイヤー２を巻き付けることができる。よって、ガラス基板の切削加工に必要とされる繰り出し力（走行力）を確保することができる。
【００５２】
次に、図７を参照して、ワイヤー走行機構８における加工位置２Ａの部分の構成を説明する。加工位置２Ａは先に述べたように、上下一対の加工用プーリー２５、２６によって規定されている。これらの加工用プーリー２５、２６の間には、加工位置２Ａの上下の位置においてワイヤー２をガイドするために、上下一対のガイドプーリー９１、９２が配置されている。これらのガイドプーリー９１、９２の外周面に形成されているワイヤーガイド溝９１ａ、９２ａに上下方向に延びるワイヤー２が外接する位置に、これらのガイドプーリーが配置されている。
【００５３】
ガイドプーリー９１、９２は、それらのワイヤーガイド溝９１ａ、９２ａが常に、加工位置２Ａにおけるガラス基板３に対するワイヤー２の押し付け方向（切削方向）を向くように、向き制御機構１００によって制御可能となっている。
【００５４】
向き制御機構１００は、ワイヤー２が同軸状態に貫通している上中空軸１０１の下端および下中空軸１０２を備えており、上中空軸１０１の下端において中心から偏心した位置にガイドプーリー９１が支持されている。同様に、下中空軸１０２の上端において中心から偏心した位置にガイドプーリー９２が支持されている。上中空軸１０１および下中空軸１０２は、軸受を介して、装置フレーム１０の側の垂直支持板１０３から水平に延びる上支持腕１０４および下支持腕１０５によって回転自在の状態で支持されている。
【００５５】
上中空軸１０１および下中空軸１０２は、同期回転機構１０６によって同一方向に同期回転する。同期回転機構１０６は、加工位置２Ａを通るワイヤー２と平行となるように上下の支持腕１０４、１０５の間に、中心軸線回りに回転自在の状態で架け渡されている垂直連動軸１０６ａと、この垂直連動軸１０６ａを回転駆動する駆動モータ１０６ｂとを備えている。駆動モータ１０６ｂの回転はベルト・プーリー式の伝達機構１０６ｃを介して垂直連動軸１０６ａに伝達される。垂直連動軸１０６ａの回転は歯車式伝達機構１０６ｄ、１０６ｅを介して、上中空軸１０１および下中空軸１０２にそれぞれ伝達される。駆動モータ１０６ｂを駆動すると、上下の中空軸１０１、１０２が同一方向に同期回転するので、これらによって支持されているガイドプーリー９１、９２も同期して同一方向に向くように制御できる。
【００５６】
このように、ガイドプーリー９１、９２のワイヤーガイド溝９１ａ、９２ａの向きを常に加工方向（切削方向）と相対する向きになるように制御部９ａによって制御すると、基板積層体４の側を回転させて、ガイドプーリー９１、９２のワイヤーガイド溝９１ａ、９２ａが加工方向を向くように制御する必要がない。よって、加工時における基板積層体４の位置制御が簡単になる。
【００５７】
このように構成したガラス基板加工装置１では、例えば、液体で湿潤した液体吸収性シート３１を用意し（液体含浸工程）、加工対象の複数枚のガラス基板３を液体吸収性シートを挟み厚さ方向に重ね合わせて、基板積層体４を構成する（積層工程）。この基板積層体４を、クランプ機構５に取り付けて両側からクランプする（クランプ工程）。次に、制御部９ａの制御の下に各機構６、７、８を駆動して、ワイヤー２により矩形の各ガラス基板３に対して、例えば円形輪郭となるように切断加工を施す（加工工程）。この結果、多数枚のガラス基板３を精度良く同一輪郭形状に切断することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ガラス基板加工装置
２ワイヤー
２Ａ加工位置
３ガラス基板
３Ａ、３Ｂダミー基板
４基板積層体
５クランプ機構
６ θ軸回転機構
７ＸＹテーブル機構
８ワイヤー走行機構
９操作盤
９ａ制御部
１０装置フレーム
１１垂直仕切り板
１２巻き出しローラー
１３巻き取りローラー
１４、１４ａ垂直ガイドプーリー
１５、１５ａ吊り下げプーリー
１６、１６ａテンションプーリー
１７、１７ａ吊り下げプーリー
１８、１８ａ垂直ガイドプーリー
１９、１９ａワイヤー通し穴
２１、２１ａ、２２、２２ａ水平ガイドプーリー
２３、２４繰り出しローラー
２５上加工用プーリー
２６下加工用プーリー
２７垂直ガイドプーリー
３１液体吸収性シート
５１上中空旋回テーブル軸
５１ａ上吸着パッド
５２下中空旋回テーブル軸
５２ａ下吸着パッド
５３電動シリンダ
５３ａ伸縮ロッド
５４フローティングジョイント
６１ θ軸モータ
６２ウォームギヤ
６３ウォームホイール
６４同期回転機構
６４ａ垂直連動軸
６４ｂ、６４ｃ上プーリー
６４ｄ上タイミングベルト
６４ｅ、６４ｆ下プーリー
６４ｇ下タイミングベルト
７１Ｘ軸テーブル機構
７２Ｘ軸テーブル
７３Ｘ軸ガイドレール
７４Ｙ軸テーブル機構
７５Ｙ軸テーブル
７６Ｙ軸ガイドレール
７７Ｙ軸モータ
７８垂直支持イケール
８１、８１ａガイドレール
８２、８２ａ錘
８３、８３ａ引張コイルばね
８４ワイヤー繰り出しモータ
８４ａモータ軸
８５駆動側プーリー
８６、８７従動側プーリー
８８タイミングベルト
９１、９２ガイドプーリー
９１ａ、９２ａワイヤーガイド溝
１００向き制御機構
１０１上中空軸
１０２下中空軸
１０３垂直支持板
１０４上支持腕
１０５下支持腕
１０６同期回転機構
１０６ａ垂直連動軸
１０６ｂ駆動モータ
１０６ｃ伝達機構
１０６ｄ、１０６ｅ歯車式伝達機構

【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象の複数枚の基板（３）を、液体吸収性シート（３１）を挟み、厚さ方向に重ね合わせて基板積層体（４）を形成する積層工程と、
前記基板積層体（４）を前記厚さ方向の両側からクランプするクランプ工程と、
クランプ状態の前記基板積層体（４）を構成している前記基板（３）のそれぞれに対して同時に同一の切削加工、または、研削あるいは研磨加工を施す加工工程と、
前記積層工程の前、あるいは前記積層工程の後において、前記液体吸収性シート（３１）に液体を含浸させる液体含浸工程とを含むことを特徴とする基板加工方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記液体含浸工程は、前記加工工程において前記基板（３）の前記切削加工に用いる切削液、前記研削あるいは研磨加工に用いる研磨液を前記液体吸収性シート（３１）に含浸させる工程であることを特徴とする基板加工方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記クランプ工程では、前記基板積層体（４）を、その両端に重ねたダミー基板（３Ａ、３Ｂ）を介してクランプすることを特徴とする基板加工方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
前記加工工程では、１本のワイヤー（２）を用いて、前記基板（３）のそれぞれに対して、同一輪郭形状となるように、同時に同一の切削加工を施すことを特徴とする基板加工方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記ワイヤーはダイヤモンドワイヤー（２）であることを特徴とする基板加工方法。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記加工工程では、クランプ状態の前記基板積層体（４）を、当該基板積層体（４）の厚さ方向に直交する平面方向に移動させると共に、当該基板積層体（４）を予め定めた中心軸線回りに回転させながら、前記基板（３）の切削加工を行うことを特徴とする基板加工方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
加工対象の前記基板はガラス基板（３）であることを特徴とする基板加工方法。
【請求項８】
請求項６に記載の基板加工方法により基板に加工を施す基板加工装置（１）であって、
前記基板積層体（４）を両側からクランプするために同軸状態で対向配置されている第１支持板および第２支持板（５１ａ、５２ａ）と、
前記第１支持板および前記第２支持板を相対的に接近する方向に押し付けてこれらの間に配置されている前記基板積層体を両側からクランプするクランプ機構（５）と、
前記第１、第２支持板をこれらの中心軸線回りに同期回転させる同期回転機構（６）と、
前記第１、第２支持板を前記中心軸線に直交する平面に沿って二軸方向に移動させるＸＹテーブル機構（７）と、
前記クランプ機構（５）によって前記第１、第２支持板（５１ａ、５２ａ）の間にクランプされている前記基板積層体（４）の各基板（３）に対して同時に同一輪郭形状となるように切削加工を施すためのワイヤー（２）を走行させるワイヤー走行機構（８）とを有していることを特徴とする基板加工装置（１）。
【請求項９】
請求項８において、
前記ワイヤー走行機構（８）は、
前記基板に対する加工位置に向けてワイヤー（２）を送り出す巻き出しローラー（１２）と、
前記加工位置（２Ａ）を経由した後のワイヤー（２）を巻き取る巻き取りローラー（１３）と、
前記加工位置（２Ａ）に対してワイヤー走行方向の上流側の位置において、前記ワイヤー（２）を緊張状態に保持している上流側テンションプーリー（１６）と、
前記加工位置（２Ａ）に対してワイヤー走行方向の下流側の位置において前記ワイヤー（２）を緊張状態に保持している下流側テンションプーリー（１６ａ）と、
前記加工位置（２Ａ）を経由して前記ワイヤー（２）を走行させる繰り出しローラー（２３、２４）と、
前記繰り出しローラー（２３、２４）の回転を制御する制御部（９ａ）とを有し、
前記上流側テンションプーリー（１６）および前記下流側テンションプーリー（１６ａ）のそれぞれは、ワイヤー（２）の走行経路を増減可能な方向に移動可能な状態で支持され、経路長を増加させる方向に付勢されており、
前記制御部（９ａ）は、前記巻き出しローラー（１２）によるワイヤー巻き出し速度および前記巻き取りローラー（１３）によるワイヤー巻き取り速度と、前記上流側テンションプーリー（１６）および前記下流側テンションプーリー（１６ａ）の移動位置とに基づき、前記加工位置（２Ａ）における前記ワイヤー（２）の走行速度が一定となるように、前記繰り出しローラー（２３、２４）の回転を制御することを特徴とする基板加工装置（１）。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記ワイヤー走行機構（８）は、
前記基板（３）に対する加工位置（２Ａ）を経由するワイヤー（２）の加工用走行経路を規定している一対の加工用プーリー（２５、２６）を有し、
前記繰り出しローラー（２３、２４）から繰り出されたワイヤー（２）が前記一対の加工用プーリー（２５、２６）によってガイドされて前記加工用走行経路に沿って走行するようになっていることを特徴とする基板加工装置（１）。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記ワイヤー走行機構（８）は、
前記加工位置（２Ａ）の両側の位置において前記加工用走行経路に沿って走行するワイヤー（２）をガイドする一対のガイドプーリー（９１、９２）と、
前記ガイドプーリー（９１、９２）の外周面に形成されているワイヤーガイド溝（９１ａ、９２ａ）が、前記加工位置（２Ａ）における前記基板（３）に対する前記ワイヤー（２）の押し付け方向を向くように、当該ガイドプーリー（９１、９２）の向きを制御する向き制御機構（１００）とを備えていることを特徴とする基板加工装置（１）。

【図１】