切斷裝置的製作方法

2023-05-07 01:24:41 1

本發明涉及一種用於基板分斷的切斷裝置，尤其涉及一種切斷裝置中的基板分斷的檢測。

背景技術：

一般來說，平板顯示面板或太陽電池面板等的製造工藝包括將玻璃基板、陶瓷基板、半導體基板等包含脆性材料的基板(母基板)進行分斷的步驟。所述分斷廣泛使用如下方法：使用鑽石尖或刀輪等刻劃工具在基板表面形成劃線，使裂痕(垂直裂痕)從該劃線沿基板厚度方向伸展。在形成了劃線的情況下，也存在垂直裂痕沿厚度方向完全伸展而將基板分斷的情況，但也存在垂直裂痕沿厚度方向僅局部地伸展的情況。在後者的情況下，在形成劃線後進行切斷處理。切斷處理大致為如下處理：通過將以沿著劃線的形態抵接在基板的切斷刀下壓，使垂直裂痕沿厚度方向完全進展，由此將基板沿劃線分斷。

作為用於所述切斷處理的切斷裝置，公知有各種形態的切斷裝置(例如參照專利文獻1)。

[背景技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-131341號公報

技術實現要素：

[發明要解決的問題]

在將例如像專利文獻1所公開的以往的切斷裝置用於量產步驟的情況下，通常對於在相同條件下製造且形成了劃線的基板，基於相同切斷條件來進行切斷處理。所述切斷條件是以確實地分斷基板為前提而決定，但由於劃線形成深度的不均、或切斷刀產生缺損等，而有可能產生即使通過切斷處理也無法分斷基板的不良情況。

以往，如果不是在對一基板進行所有切斷處理，並將基板從切斷裝置搬出之後，那麼將難以發現所述不良情況的產生。而且，在產生了所述不良情況的情況下，必須將該基板重新供於切斷處理。此種應對成為使產量降低的主要原因。

本發明是鑑於所述問題而完成的，其目的在於提供一種切斷裝置，能夠迅速且確實地檢測出通過切斷處理是否成功分斷基板。

[解決問題的技術手段]

為了解決所述問題，技術方案1的發明的特徵在於：其是將在一主面側形成劃線而成的基板沿所述劃線進行切斷的裝置，包括：平臺，將所述基板以水平姿勢載置；切斷刀，相對於所述平臺進退自如地設置在所述平臺上方而成；攝像器件，能夠對載置在所述平臺的所述基板進行拍攝；以及分斷檢測器件，基於所述攝像器件的拍攝結果來對所述基板的分斷進行檢測；且所述裝置構成為，在將所述基板以所述劃線延伸方向與所述切斷刀的刀尖延伸方向一致的方式載置在所述平臺的狀態下，使所述切斷刀下降至規定下降停止位置，由此將所述基板沿所述劃線分斷；並且所述攝像器件能夠在所述切斷刀開始下降的同時以規定時間間隔反覆拍攝所述基板；所述分斷檢測器件在每次所述攝像器件獲取拍攝圖像時，根據基於該獲取圖像而產生的判定指標值是否超過規定閾值，來判定所述基板是否成功分斷。

技術方案2的發明是根據技術方案1所述的切斷裝置，其特徵在於：所述分斷檢測器件是以由所述攝像器件最初獲取的拍攝圖像作為基準圖像，基於所述基準圖像與最新獲取的拍攝圖像的差分圖像，產生所述判定指標值。

技術方案3的發明是根據技術方案2所述的切斷裝置，其特徵在於：所述判定指標值是所述差分圖像的所有像素的像素值的方差值。

技術方案4的發明是根據技術方案1至3中任一項所述的切斷裝置，其特徵在於：在基於使用最新的所述拍攝圖像產生的所述判定指標值判定為所述基板被分斷的情況下，停止利用攝像器件進行之後的拍攝。

技術方案5的發明是根據技術方案1至4中任一項所述的切斷裝置，其特徵在於：在儘管所述切斷刀下降至規定下降停止位置，但所述分斷檢測器件並非判定為所述判定指標值超過所述閾值的情況下，也判定為所述基板未被分斷。

技術方案6的發明是根據技術方案1至5中任一項所述的切斷裝置，其特徵在於：所述攝像器件是相互隔離而設的兩個攝像器件，所述分斷檢測器件是對所述兩個攝像器件分別拍攝的拍攝圖像個別地產生所述判定指標值並與所述閾值進行比較，在各所述判定指標值超過所述閾值的情況下，判定為所述基板被分斷。

技術方案7的發明是根據技術方案1至6中任一項所述的切斷裝置，其特徵在於：所述平臺透明，所述攝像器件設置在所述平臺下方而成，所述攝像器件隔著所述平臺對所述基板進行拍攝。

[發明的效果]

根據技術方案1至7的發明，能夠迅速且確實地判定基板是否成功分斷。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式的切斷裝置100的主要部分的圖。

圖2是表示本發明的實施方式的切斷裝置100的主要部分的圖。

圖3是表示分斷檢測處理流程的圖。

圖4是分斷檢測處理中檢測出基板W的分斷的情況下的時間序列圖。

圖5(a)、(b)是階段性地表示切斷處理進行中途的示意圖。

圖6是階段性地表示切斷處理進行中途的示意圖。

圖7(a)、(b)是階段性地表示切斷處理進行中途的示意圖。

圖8(a)、(b)是示意性地表示差分圖像的圖。

圖9(a)、(b)是示意性地表示分斷完成後的切斷刀2與基板W附近的情況和此時的拍攝圖像IM3的圖。

具體實施方式

＜切斷裝置＞

圖1及圖2是表示本發明的實施方式的切斷裝置100的主要部分的圖。切斷裝置100具備：平臺1，用來將基板W以水平姿勢載置；切斷刀2，通過壓抵在基板W而將基板W分斷；以及夾頭3，用來固定被載置在平臺1的基板。切斷裝置100是如下裝置：通過使用切斷刀2對預先形成了劃線SL的基板W實施切斷處理，使裂痕(垂直裂痕)從該劃線SL朝基板W的厚度方向伸展，由此將基板W沿劃線SL分斷。

基板W包含玻璃基板、陶瓷基板、半導體基板等脆性材料。厚度及尺寸並無特別限制，典型來說，假定具有0.4mm～1.0mm左右的厚度或50mm～300mm左右的尺寸。

此外，在圖1及之後的圖中，表示在基板W僅形成1條劃線SL的形態，但這是為了簡化圖示及方便說明，通常相對於一個基板W形成多條劃線SL。

另外，在圖1及圖2中，當表示平臺1、切斷刀2及基板W的配置關係時，標註如下右手系xyz座標，即，將切斷刀2的長度方向設為x軸方向，將水平面內與x軸方向垂直的方向設為y軸方向，將鉛垂方向設為z軸方向。由此，圖1成為關於切斷裝置100的平臺1周圍的yz側視圖，圖2成為包含同樣關於平臺1周圍的zx側視圖的圖。

平臺1包含例如石英玻璃等透明部件，在設為水平的其上表面1a載置基板W。基板W以使形成劃線SL而成的一側的主面(劃線形成面)Wa抵接在上表面1a的形態，且以使劃線SL的延伸方向與切斷刀2的刀尖2a的延伸方向一致的形態載置在平臺1，並通過夾頭3固定在平臺1。

切斷刀2包含例如超鋼合金或部分穩定化氧化鋯等，如圖1所示，在其鉛垂下側部分具備與該切斷刀2的長度方向垂直的截面呈大致三角形狀的刀尖2a。刀尖2a由大致呈15°～60°左右角度的兩個刀面形成。

而且，切斷裝置100在比平臺1靠鉛垂下方具備兩部相機4(4a、4b)。相機4例如為CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)相機。兩部相機4(4a、4b)在包含切斷刀2(更詳細來說為刀尖2a)的鉛垂面(zx面)內在x軸方向相互相隔配置而成。各相機4朝向鉛垂上方配置，能夠隔著透明平臺1對其上方、更具體來說為載置在平臺1的基板W進行拍攝。

優選兩部相機4(4a、4b)以如下方式配置，即，相比於彼此的距離，與沿切斷刀2延伸的劃線SL的最近端部的距離更小。但是，各相機4的拍攝範圍相對於基板W的尺寸充分小，在該拍攝範圍內，僅包括包含劃線SL的一部分的基板W的一部分。

另外，以隨附於各相機4的形態設置照明器件5(5a、5b)而成。照明器件5以朝向鉛垂上方照射照明光的方式配置而成。作為照明器件5，優選一例為使用以圍繞各相機4的形態設置的環狀照明，但也可以使用其他方式的照明器件。

相機4(及照明器件5)是在下述形態中進行分斷檢測處理時使用。此外，相機4也可以為在切斷位置的定位時使用的形態。

以下，根據圖2所例示的配置形態，為方便起見，有時將兩部相機4(4a、4b)統稱為左右的相機4。

進而，雖然在圖1中省略圖示，但如圖2所示，切斷裝置100具備控制部10、平臺移動機構11、切斷刀升降機構12、輸入操作部13及顯示部14。

控制部10是負責切斷裝置100的各部的動作控制或下述分斷檢測處理的部位，例如通過計算機等來實現。控制部10具備切斷執行處理部21與分斷檢測處理部22作為其功能性構成要素。切斷執行處理部21是負責切斷處理的各部的動作控制的部位。分斷檢測處理部22是負責分斷檢測處理的部位，所述分斷檢測處理是用來檢測通過切斷處理是否成功分斷基板W。

平臺移動機構11是使平臺1在水平面內(xy面內)移動的機構。具體來說，能夠進行y軸方向上的平移移動與以鉛垂方向作為旋轉軸的旋轉移動。平臺移動機構11按照切斷執行處理部21的控制指示進行動作，由此進行切斷對象位置的移動及劃線SL相對於切斷刀2的位置對準。

切斷刀升降機構12是在切斷處理時使切斷刀2在鉛垂方向上升降的機構。通過使所述切斷刀升降機構12動作，切斷刀2相對於載置在平臺1的基板W進退自如。大致來說，按照切斷執行處理部21的控制指示，切斷刀升降機構12使切斷刀2像圖1中箭頭AR1所示的那樣下降，並抵接在劃線形成面Wa的相反面即基板W的非劃線形成面Wb的、劃線SL的上方位置，由此，基板W沿劃線SL被分斷。

更詳細來說，切斷處理時，切斷刀2(嚴格來說為其刀尖2a)是從規定的初始位置z＝z0下降至到達設定在比非劃線形成面Wb的高度位置z＝z1更下方的z＝z2的高度位置的停止位置(下降停止位置)為止。此外，將z＝z0至z＝z2的距離|z2－z0|稱為切斷刀2的壓入量。

輸入操作部13為如下部位：包含例如鍵盤或滑鼠、觸摸面板等，且用來供切斷裝置100的使用者對切斷裝置100輸入各種執行指示或處理條件等。

顯示部14是用來顯示切斷裝置100的處理菜單或動作狀態等的顯示器。

＜分斷檢測處理＞

接下來，對在具有如上所述的構成的切斷裝置100中進行的分斷檢測處理進行說明。本實施方式的分斷檢測處理大致如下：在切斷處理的執行中，以規定時間間隔連續地利用左右的相機4這兩部相機進行基板W的圖像獲取(攝入、擷取)，並基於所獲取的圖像內容，判定是否進行了基板W的分斷。

圖3是表示分斷檢測處理流程的圖。另外，圖4是分斷檢測處理中檢測出基板W的分斷的情況下的時間序列圖。

首先，為了進行切斷處理，預先將基板W載置固定在平臺1，在已進行定位的狀態下，根據來自切斷執行處理部21的動作指示，切斷刀升降機構12使切斷刀2從其初始位置z＝z0朝向z軸負方向下降(步驟S1)。

另外，與所述切斷刀2的下降開始同步地，分斷檢測處理部22對左右的相機4給予執行指示，以進行預先規定的時間間隔的圖像獲取。響應所述執行指示的左右的相機4分別通過照明器件5(5a、5b)照射照明光，並且先獲取第1張拍攝圖像(步驟S2)，之後，在判定為基板W被分斷之前的期間，將i＝2(步驟S3)作為初始值，以設定的時間間隔獲取第i張(i＝2、3、4、···)拍攝圖像(步驟S4)。

然後，每當左右的相機4獲得第i張(i＝2、3、4、···)拍攝圖像時，分斷檢測處理部22便以該拍攝圖像為對象，進行基板W是否產生分斷的判定處理(步驟S5)。

判定處理是通過如下方式來進行：針對左右的相機4分別獲取的每張拍攝圖像，個別地以第1張拍攝圖像作為基準圖像，判定與最新獲取的第i張拍攝圖像有無差異點。具體來說，產生第1張拍攝圖像與第i張拍攝圖像的差分圖像，針對來自左右的相機4的差分圖像兩者，判定基於該差分圖像的像素值而產生的判定指標值是否超過規定基準(閾值)(步驟S6)。

判定指標值的設定方式可考慮到各種對策，在本實施方式中，將差分圖像的所有像素的像素值的方差(σ2)作為判定指標值，對該方差值設定閾值。閾值被預先設定為：假定如果是利用切斷刀2在基板W產生沿著劃線SL的分斷的情況下的差分圖像，那麼通常應該會超出的方差值。

此外，基於左右隔離的兩部相機4的拍攝結果分別進行判定的原因在於，如果判斷為在這些相機4所拍攝的位置上產生分斷，那麼認為在兩位置之間也大致確實地產生分斷，即使不拍攝基板W的整體(或劃線SL的整體)，也能夠檢測出基板W的分斷。

在判定為左右兩者的判定指標值超出閾值的情況下(步驟S6中為YES(是))，判定為基板W的分斷成功(步驟S7)。所述判定的前提是：在未產生分斷的期間，由於基板W未發生變化，因此第i張拍攝圖像與第1張拍攝圖像應該相同，在產生分斷後，由於基板W的狀態不同，因此拍攝圖像變得與第1張拍攝圖像不同。

在圖4中，例示i＝N時判定為分斷成功的情況(檢測出分斷的情況)。此外，在進行所述判定的時間點，停止利用左右的相機4進行圖像獲取。也就是說，在基於最新拍攝的拍攝圖像判定為基板W被分斷的時間點，停止利用左右的相機4進行之後的拍攝。但是，切斷刀2即使在基板W被分斷後仍繼續下降至到達預先規定的下降停止位置(z＝z2)，之後返回至初始位置。

在並非判定為左右兩者的判定指標值超過規定基準(閾值)的情況下(步驟S6中為NO(否))，且切斷刀2到達下降停止位置的情況下(步驟S8中為YES)，儘管用於分斷的動作(切斷動作)已完成，但仍判定為未被分斷(分斷失敗)(步驟S9)。所述情況下，以使下降停止位置(z＝z2)更低的方式再次設定壓入量後，再次進行切斷處理。此外，在並非判定為左右兩者的判定指標值超過規定基準(閾值)的情況下，存在左右兩者的判定指標值均未達到基準的情況和僅其中一者達到基準的情況。後者相當於基板W僅局部被分斷的情況。另外，切斷刀2的位置例如由如下形態特定出：分斷檢測處理部22獲取設於切斷刀升降機構12的未圖示的編碼器的脈衝值、或從設置在切斷裝置100的未圖示的切斷刀2的高度位置檢測用位置傳感器提供的信號等。

在並非判定為左右兩者的判定指標值超過規定基準(閾值)的情況下(步驟S6中為NO)，且切斷刀2未到達下降停止位置的情況下(步驟S8中為NO)，通常，切斷動作尚未完成。所以，在切斷刀2開始下降後，在未經過預先設定的處理上限時間的情況下(步驟S10中為NO)，設為i＝i+1(步驟S11)，利用左右的相機4進行下一次圖像獲取。

這裡，所謂處理上限時間，是指只要切斷刀2的下降動作正常(無論分斷是否成功)，便推斷在切斷刀2開始下降後至經過該時間為止的期間切斷刀2應該到達下降停止位置的時間，且是鑑於切斷動作時預先設定的壓入量與切斷刀升降機構12使切斷刀2下降的速度而設定的時間。

所以，在經過處理上限時間的情況下(步驟S10中為YES)，假定切斷刀2的下降狀況產生某些異常，因此切斷執行處理部21中止切斷處理，基板檢測處理部22也中止基板檢測處理。然後，由作業者適當確認切斷刀2或切斷刀升降機構12的狀態。此外，從切斷處理的開始時間起有無時間經過是通過基板檢測處理部22適當參照設於切斷裝置100的未圖示的計時器的值來判斷。

接下來，針對所述判定處理，與切斷處理的進行狀況的變化一併更具體地進行說明。圖5至圖7是階段性地表示切斷處理的進行中途的示意圖，在圖5及圖7中也示意性地表示相機4所獲取的拍攝圖像。另外，圖8是示意性地表示差分圖像的圖。

圖5(a)表示切斷刀2開始下降後未到達基板W的狀態。只要處於該狀態，那麼如圖5(b)所示，拍攝圖像IM1以僅顯現在基板W的中心位置存在劃線SL的情況的圖像的形式獲得。

此外，在圖1中概略性地以兩個刀面交叉的形態表示刀尖2a，但如圖5(a)所示，更詳細來說，刀尖2a成為前端部分具有某曲率半徑的曲面。

另外，第1張拍攝圖像與第i張拍攝圖像的差分圖像也可以是以兩圖像整體為對象而產生的形態，就判定處理的高速化的觀點來說，在本實施方式中，僅將拍攝範圍(圖5(b)中為拍攝圖像IM1的一部分範圍)的一部分區域、更具體來說為拍攝圖像中產生分斷的劃線SL的形成區域附近設定為產生差分圖像時的處理對象區域ROI，僅對所述處理對象區域ROI產生差分圖像。

只要切斷刀2未到達基板W，與圖5(b)所示的拍攝圖像IM1實質上相同的拍攝圖像便作為第i張拍攝圖像被反覆獲取。也就是說，第1張拍攝圖像與第i張拍攝圖像的圖像內容幾乎無差異。因此，切斷刀2未到達基板W的期間的差分圖像作為所有像素的像素值大致為0的圖像而產生。圖8(a)示意性地表示所述情況的差分圖像D1。此外，圖8(a)所示的差分圖像D1根據圖示的情況來看成為整面白色的圖像，但實際的差分圖像D1隻不過是以作為差分值為0的情況下的亮度而設定的亮度的像素整面地擴展的圖像的形式獲得。該差分圖像D1的方差值未被判斷為超過閾值。所以，只要獲取像拍攝圖像IM1那樣的拍攝圖像，便在步驟S6中繼續判斷為NO。此外，所謂步驟S8中判斷為YES而到達步驟S9的情況，是指在切斷刀2到達下降停止位置之前的期間，僅反覆獲取與拍攝圖像IM1實質上相同的拍攝圖像的情況。

繼續下降的切斷刀2不久便像圖6所示的那樣抵接在基板W。如果在抵接在基板W後仍繼續使切斷刀2下降，那麼切斷刀2會對基板W施力，在基板W中，如圖6中箭頭AR2所示，垂直裂痕CR從劃線SL伸展。而且，隨著所述垂直裂痕CR伸展，基板W被向左右拉離，最終像圖7(a)所示的那樣被分斷為兩個單片W1、W2。此時，兩個單片W1、W2以通過切斷刀2而擴展的形式被相互向左右隔離，由此，在兩者之間形成間隙G。所以，如圖7(b)所示，此時的拍攝圖像IM2以顯現出在兩個單片W1、W2之間存在間隙G的狀態的像的形式獲得。

圖8(b)表示獲得圖7(b)所示的拍攝圖像IM2作為第i張拍攝圖像的情況下與圖5(b)所示的拍攝圖像IM1的(關於處理對象區域ROI的)差分圖像D2。在圖8(b)所示的差分圖像D2中，形成顯現在拍攝圖像IM1的相當於劃線SL的區域RE1、和以夾隔該區域的形態形成的在拍攝圖像IM2中顯現的相當於間隙G的區域RE2。此外，圖8(b)所示的差分圖像D2始終為示意性的圖像，在實際的差分圖像D2中，區域RE1與區域RE2分別只不過是與包含對方在內的周邊區域為不同亮度的區域。

在獲得差分圖像D2的情況下，作為由此算出的判定指標值的方差值超過閾值。如果在左右的相機4中獲得像拍攝圖像IM2那樣的拍攝圖像，那麼左右的判定指標值均超過閾值，判斷為分斷成功。

在本實施方式中，在切斷刀2開始下降後，利用左右的相機4以規定間隔拍攝切斷刀2，並直接基於拍攝圖像來判定是否產生分斷，因此，當產生分斷時，能夠幾乎實時地、更具體來說在切斷刀2將通過分斷產生的兩個單片W1、W2擴展的狀態時掌握所述分斷情況。另外，針對儘管切斷刀2到達下降停止位置但分斷並未成功的情況，也能夠在剛進行切斷動作後便立即掌握所述情況，因此，能夠迅速地進行改變壓入量後的再次切斷。

此外，也認為，即使不像所述順序那樣在切斷刀2剛開始下降後便立即連續地進行拍攝，只要拍攝切斷刀2到達下降停止位置後的基板W的狀態，便也能夠判定是否成功分斷。然而，本發明的發明者努力進行研究後，了解到所述形態中難以良好地判定是否成功分斷。

圖9是示意性地表示為了說明這點而表示的分斷完成後的切斷刀2與基板W(實際上為單片W1及W2)的附近的情況、和此時相機4所獲取的拍攝圖像IM3的圖。

在將基板W分斷後到達下降停止位置的切斷刀2通過切斷刀升降機構12而上升。由此，如果切斷刀2與單片W1及W2隔離，那麼此前通過切斷刀2左右擴展的單片W1及W2會像圖9(a)所示的那樣相互接近，兩者之間產生的間隙G被消除。而且，在分斷面也就是形成了劃線SL及垂直裂痕CR的部位，單片W1及W2相接觸。圖9(b)示意性地表示該情況下由相機4獲得的拍攝圖像IM3。如圖9(b)所示，拍攝圖像IM3是以在原來形成了劃線SL的部位重疊垂直裂痕CR的像的形式獲得，但作為圖像而言，與圖5(b)所示的拍攝圖像IM1類似。所以，即使與所述順序同樣地產生差分圖像，並進行基於閾值的判定，也難以確實地判定是否成功分斷。

相對於此，在本申請的情況下，通過適宜地規定相機4的拍攝時間間隔，對於第k張拍攝圖像無法捕捉到的分斷(更詳細來說為切斷刀2將通過基板W的分斷所產生的兩個單片W1、W2向左右擴展的狀態)，能夠通過接下來獲取的第k+1張拍攝圖像進行捕捉，因此，通過基於所述第k+1張拍攝圖像的判定處理，能夠確實地判定基板W是否產生分斷。

此外，關於相機4的拍攝時間間隔，例如在切斷刀2的下降速度為50mm/sec～150mm/sec、壓入量為0.1mm～0.2mm的情況下，優選設定為10msec～50msec左右。

以上，像所說明的那樣，根據本實施方式的切斷裝置，執行使垂直裂痕沿劃線伸展的切斷處理時，與所述切斷處理同步地，以規定時間間隔拍攝作為分斷對象的基板，並基於各拍攝結果來判定基板是否產生分斷，由此，能夠迅速且確實地判定基板是否成功分斷。

＜變化例＞

所述實施方式中是利用相互隔離的兩部相機進行拍攝，但也可以取而代之，而為一部相機(攝像器件)拍攝形成了劃線SL的範圍的全部或大部分，並基於其拍攝結果進行判定處理的形態。或者，也可以為使用三部以上的相機的形態。

另外，在所述實施方式中，基於第1張拍攝圖像與第i張拍攝圖像的差分圖像，進行是否進行了分斷的判定，但也可以取而代之而為將拍攝圖像直接作為判定對象的形態。

[符號的說明]

1 平臺

2 切斷刀

2a 刀尖

3 夾頭

4(4a、4b) 相機

5(5a、5b) 照明器件

10 控制部

11 平臺移動機構

12 切斷刀升降機構

13 輸入操作部

14 顯示部

21 切斷執行處理部

22 分斷檢測處理部

100 切斷裝置

CR 垂直裂痕

D1、D2 差分圖像

G 間隙

IM1～IM3 拍攝圖像

ROI 處理對象區域

SL 劃線

W 基板

Wa 劃線形成面

Wb 非劃線形成面