CN102531367B

CN102531367B - 基板加工方法

Info

Publication number: CN102531367B
Application number: CN201110330336.0A
Authority: CN
Inventors: 冈岛康智; 吉田圭吾; 青木仁宏
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: JP5554228B2; KR101344675B1; TWI545101B; KR20120075349A; JP2012138548A; CN102531367A; TW201245093A

Abstract

本发明是一种基板加工方法，提供一种在由于基板变形而无法检测到对准标记的情况下，搜索对准标记而可以继续进行加工动作的基板加工方法。从在为了拍摄对准标记而设定的拍摄基准位置处利用相机拍摄到的对准标记图像取得基板的位置信息时，当拍摄基准位置处的拍摄并未检测到对准标记图像时，通过移动相机或者工作台而使拍摄位置在拍摄基准位置的周边依序移动来搜索对准标记图像，算出检测到对准标记图像时的拍摄位置和拍摄基准位置的位置偏离量，而修正加工用工具的加工位置。

Description

基板加工方法

技术领域

本发明涉及一种以附在基板上的对准标记为基准而利用加工用工具进行基板加工的方法。本发明是一种尤其对如低温煅烧陶瓷(LTCC，Low Temperature Co-firedCeramic)基板这样容易产生应变的基板有用的基板加工方法。

背景技术

例如在专利文献1中公开了一种加工方法，为了分断玻璃基板，而使刀轮(也称为划线轮)一边压接基板表面一边转动，借此形成划线槽。

图5是表示以往的划线装置的一例的透视图。划线装置31包含载置基板W的工作台32。该工作台32能够沿着水平的轨道33向Y方向移动，并通过利用电动机34而旋转的滚珠螺杆35被驱动。此外工作台32可以通过内置电动机的驱动部36而在水平面内转动。

由夹着工作台32而竖立设置在两侧的支撑柱37支撑的架桥39对在X方向上延伸的导向杆38进行支撑。划线头41是由电动机42驱动，且以能够沿着形成在导向杆38上的导向槽40而向X方向移动的方式安装。在划线头41上设置着固定器42a，利用该固定器42a来保持加工用工具43(刀轮)。加工用工具43可以调整刀尖方向。接着，在使加工用工具43下降而将刀尖按压在基板W上的状态下使工作台32向Y方向移动，或者使划线头41沿着导向槽40向X方向移动，借此如图6所示，在基板W上呈格子状地形成X方向的划线槽S₁以及Y方向的划线槽S₂。

此外，在架桥39的上部设置着相机44，通过手动操作使其上下移动而可调整焦点。由相机44拍摄的图像是显示在监视器45上。

在载置于工作台32上的基板W的角部形成着用于确定位置的对准标记(十字标记)，通过利用相机44拍摄对准标记附近的基板而检测对准标记的位置。具体来说，在划线装置中预先存储对准标记的形状数据(十字形状的数据)，通过比较由相机44拍摄的基板的图像和存储的形状数据，利用图案识别来判定对准标记像是否反映在所述图像内。当判定反映了对准标记像时，则判断基板是载置于正确的位置，将划线头41移动到预先规定的加工起始位置来开始划线作业。

如果在图像内无法检测到对准标记像的情况下，则判断基板偏离正确的位置，发出提醒修正基板位置的错误信息。由此，操作人员一边通过监视器45确认由相机44拍摄的图像，一边以手动调整基板位置来修正位置偏离。

此外，图5的划线装置31中，用于引导基板的定位用基准销46是以突出于工作台面的方式而设置。通过将基板W的端面抵接于该基准销46而载置，则不会出现基板W的对准标记从由相机44能够反映出的拍摄视野范围大幅偏离的情况。

[先行技术文献]

专利文献

专利文献1：日本专利第3078668号公报

发明内容

然而，在加工对象的基板为LTCC基板的情况下，存在如下问题。LTCC基板是如下基板：在将氧化铝的骨材和玻璃化合物混合而成的片材上对导体进行布线而设为多层膜，通常以1000℃以下、例如800℃左右的温度对该多层膜进行煅烧。对准标记是在煅烧前形成，但煅烧时如图4(a)及图4(b)的虚线所示存在变形、收缩的趋势。如果基板产生变形，则会导致对准标记A在基板上的位置从当初设计的位置(设计值)偏离。因此，如果在相机的拍摄视野范围内应该反映出对准标记A的工作台上的位置处正确地载置基板W，那么由于基板变形的影响反而导致对准标记A从相机的拍摄视野范围偏离，变得无法检测而成为错误显示。

在此情况下，手动将基板移动到能够检测对准标记A的图像的位置，但必需暂时中断自动操作来修正位置，作业变得繁杂，并且时间上的损失较大。

另一方面，只要通过在工作台面设置定位用的基准销46来引导基板W的载置位置，便可减少错误显示的发生次数，但在此情况下，还存在如下缺点：由于基准销46的存在而限制划线所使用的加工用工具43的移动范围，使得可加工的区域受到限制。

因此，本发明的目的在于提供一种在由于基板变形而无法检测到对准标记的情况下，可以不中断装置的操作而搜索对准标记，检测包含对准标记的图像而继续进行加工动作的基板加工方法。

此外，虽然在工作台上未设置定位用基准销时会频繁发生基板载置位置的偏离，但本发明的目的在于提供一种即便基板的载置位置或多或少偏离情况下，也能容易地进行对准标记的检测的基板加工方法。

为了解决所述问题而完成的本发明的划线方法是一种基板加工方法，将附有对准标记的基板载置到工作台上，从在为了拍摄对准标记而设定的拍摄基准位置处通过相机而拍摄的对准标记图像(包含对准标记像的图像)取得基板的位置信息，根据该位置信息来规定利用加工用工具对基板的加工位置之后，对基板进行加工；利用拍摄基准位置处的拍摄未检测到对准标记图像时，通过移动相机或者工作台而使拍摄位置在拍摄基准位置的周边依序移动以搜索对准标记图像，算出检测到对准标记图像时的拍摄位置和拍摄基准位置的位置偏离量，而修正加工用工具的加工位置。

[发明的效果]

本发明方法中，在由于基板变形而无法在拍摄基准位置处检测到对准标记的情况下，通过移动相机或者工作台而使拍摄位置在拍摄基准位置的周边依序移动来搜索对准标记图像。由此，即便在最初的拍摄基准位置处的拍摄视野范围内未检测到对准标记图像的情况下，使相机或工作台在其周边的拍摄位置依序移动而在相同的拍摄视野范围内搜索，因此最终可检测到对准标记图像，算出可以检测到对准标记图像时的拍摄位置和拍摄基准位置的位置偏离量，根据该位置偏离量来修正加工用工具的加工位置，从而可以继续进行基板加工的动作。由此，可以消除基板的位置修正等的手动作业的繁杂性，并且可以减少作业时间的损失。

此外，即便对准标记从拍摄基准位置或多或少位置偏离，也可以检测对准标记图像，算出可检测到对准标记图像的拍摄位置和基准设定位置的偏离量而规定加工位置，因此无需设置如以往那样的工作台上的定位用基准销，基准销和加工用工具不会相互干扰，因此具有能够使加工用工具自由移动到基板周缘为止的效果。

(其他解决问题的技术手段及效果)

所述发明中，优选在搜索对准标记图像时，使拍摄位置以拍摄基准位置为中心在其周边呈螺旋状依序移动。

由此，即便对准标记在工作台上向任意方向移动，均能够搜索对准标记。

所述发明中，还可以将相机的各拍摄位置处的拍摄视野范围设为圆形或方形，以邻接的拍摄位置的拍摄视野范围在视野的周缘部分相互重叠的方式移动拍摄位置。

由此，对准标记图像能够切实地进入邻接的任意拍摄位置处的拍摄视野范围，所以可以消除检测不良。

所述发明中，优选为由相机的拍摄位置的移动范围和拍摄视野范围规定的对准图像的可检测区域是以拍摄基准位置为中心至少包含纵横5mm。

在5mm左右的位置精度下可以容易地将基板载置到工作台上，因此通过以拍摄基准位置为中心至少将纵横5mm设为可检测区域，可以切实地检测对准标记。因此，即便不存在设置在通常装置中的用于定位的基准销也能够容易地进行对准。此外，由于不需要基准销，而可防止基准销所造成的不良状况(与划线机构的干扰等)。

所述发明中，基板也可以是LTCC基板。

LTCC基板在煅烧时产生对准标记的变形，但即便在此情况下也可以容易地检测对准标记。

附图说明

图1是表示用于实施本发明的基板加工方法的一实施例的划线装置的一例的透视图。

图2(a)、(b)是表示搜索对准标记时的以拍摄基准位置为中心的拍摄位置的移动顺序的一例的图。

图3是表示所述划线装置的控制系统的框图。

图4(a)、(b)是表示LTCC基板的变形状态的俯视图。

图5是表示以往的划线装置的一例的透视图。

图6是表示呈格子状划线的基板的俯视图。

[符号的说明]

A 对准标记

W 基板

1 划线装置

2 工作台

13 相机

20 控制系统

22 控制部

具体实施方式

下面，根据将LTCC基板划线的实施例来对本发明的基板加工方法进行详细说明。

图1是表示用于将LTCC基板划线的划线装置的一例的透视图。该划线装置1包含能够由吸附机构(未图示)固定保持LTCC基板W的工作台2。工作台2通过由电动机M₁驱动滚珠螺杆4而可以沿着轨道3、3向Y方向移动。此外，工作台2通过电动机内置的驱动部5而可以在水平面内转动。

由夹着工作台2而在两侧竖立设置的支撑柱6、6所支撑的架桥8对在X方向延伸的导向杆7进行支撑。划线头10由电动机M₂驱动，能够沿着形成于导向杆7的导向槽9向X方向移动。

在划线头10设置着固定器11。在该固定器11上保持着将基板W划线的专用刀轮(加工用工具)12。刀轮12的刀尖的方向(相对于基板的相对前进方向)可以在X方向、Y方向调整角度。而且，使刀轮12下降而使刀尖按压在基板W上的状态下使基板W向Y方向移送，或使划线头10沿着导向杆7向X方向移动，由此可以形成X方向以及Y方向的划线槽。

此外，在划线头10上设置着和刀轮12一体地移动的相机13。通过使该相机13上下移动而可以调整焦点。相机13和刀轮12的距离是预先测量的，由相机13反映的图像中的位置和刀轮12的位置一一对应地建立关联。由相机拍摄的图像数据被显示在监视器14上，并且输出到后述图像处理部21(参照图3)。

在载置于工作台2上的基板W的角部设置着用于确定基板W的位置的对准标记A(参照图4)，通过利用相机13拍摄基板W(附有对准标记A的附近)而检测包含对准标记像的图像(称为对准标记图像)，由此检测基板W的对准标记A的位置。具体来说，进行通过后述控制系统20的图像处理部21从所拍摄的图像中抽选对准标记A的图案的处理，并且和预先存储的对准标记的形状数据(十字标记)进行对照，由此检测对准标记A的位置。

另外，相机13(及划线头10)规定了设为基准的原点位置，当进行载置于工作台2上的基板W的对准标记A的位置检测时，通过电动机M₁、M₂的驱动恢复到原点位置，并在原点位置进行拍摄。恢复原点的状态下的相机13的位置成为搜索对准标记A的动作时的最初的拍摄位置，因此将其设为“拍摄基准位置”。

图3是表示划线装置1的控制系统20的框图。从相机13输出的图像数据信号经过图像处理部21而作为对准标记对照用的图像数据提供给控制部22。输入部23是可以输入基板W的划线动作等各种处理程序的输入装置，其中也输入有用于对准标记的位置检测的搜索用程序。在控制部22上连接着X方向电动机驱动部24、Y方向电动机驱动部25、工作台旋转用电动机驱动部26及划线头驱动部27、以及数据保持区域28(存储器)。在该数据保持区域28中，将和位置检测关联且与图案识别的对准标记进行对照时所需的形状数据(十字数据)和各种处理程序一起存储。

控制部22根据预先从输入部23输入的处理程序及划线动作所需的设定参数数据，来控制工作台2的旋转轴方向的位置，并且控制划线头10向X方向的移动、工作台2向Y方向的移动。此外，利用刀轮12划线时，以刀轮12利用适当的负重压接基板W表面的方式进行控制。

进而，对基板W进行对准标记A的搜索时，进行将存储在数据保持区域28中的对准标记的形状数据和由图像处理部21抽选的图像进行对照的演算。

接下来，对控制部22所进行的对准标记的搜索动作进行说明。位置检测的容许误差作为装置的控制程序的参数可以任意变更，但本实施例中，将位置检测的容许误差设为1mm，相机13的拍摄视野范围由于和相机的倍率(70倍)有关，而设定为一边2mm的方形区域。也就是说，在某个拍摄位置反映基板时，只要在拍摄视野范围内反映出对准标记的中心位置(十字标记的中心)，则判定在该拍摄位置处能够检测到对准标记A。

首先，利用恢复到原点位置的相机13拍摄基板W。此时，相机13在拍摄基准位置处对拍摄视野范围为直径2mm的方形区域进行拍摄。对由相机13拍摄的图像和存储在数据保持区域28中的对准标记的形状数据进行对照，只要在图像内对准标记A的像被图案识别并且标记的中心处于拍摄视野范围内，则判定可检测对准标记A，且判定基板W的位置在拍摄基准位置是处于容许误差内。然后，将刀轮12(加工用工具)移动到预先设定的所需加工起始位置，并开始划线作业。

如果在拍摄基准位置处的拍摄视野范围内未反映出对准标记A的像，或者标记的中心处在拍摄视野范围外的情况下，判定从基准设定位置偏离。在此情况下，透过X方向电动机驱动部24以及Y方向电动机驱动部25，而使相机13或者工作台2从拍摄基准位置向其周边每次以1间距(作为驱动部的控制程序的参数可以任意设定，但通常是考虑对准标记的尺寸和相机的拍摄视野范围的关系而任意设定，本实施例中，例如为约1.8mm)移动。使移动的间距比拍摄视野范围的直径(2mm)短，是为了一边使拍摄视野范围的周边部分和上一次的拍摄位置处的视野范围重复一边搜索对准标记图像。

图2是表示相机13对基板W进行拍摄的拍摄位置的移动顺序(搜索顺序)的图，图2(a)上附加的编号(1)～(25)表示搜索顺序。相机13的拍摄视野范围设为一边2mm的方形区域，将处于中心的编号(1)规定为作为最初的拍摄位置的“拍摄基准位置”。该拍摄基准位置如上述般是相机13的原点位置。

在拍摄基准位置(编号(1))处拍摄基板W时，在准标记像不处于拍摄视野范围内而未检测到对准标记图像的情况下，通过相机13或工作台2而使拍摄位置向左方向移动1间距(1.8mm)，移动到编号(2)。之后，直到检测到对准标记图像为止，如图2(b)的箭头所示，以拍摄基准位置(编号(1))为中心在其周边呈螺旋状地移动，以(1)→(2)→(3)...(25)的顺序移动拍摄位置。

接下来，例如若在编号(20)的拍摄位置处检测到对准标记图像，则通过控制部22算出从拍摄基准位置(编号(1))起直到编号(20)为止的位置偏离量的总和。将算出结果用于刀轮12的加工起始位置的自动修正，使刀轮12移动到修正后的加工起始位置处而开始划线动作。

如此，虽然本来通过拍摄基准位置处的拍摄应当能够检测到对准标记图像，但即便在由于基板W变形等而无法检测的情况下，也可以不使装置的操作中断而自动地搜索检测对准标记图像以继续进行划线动作，由此，能够消除基板W的位置修正等作业的繁杂性，并且消除作业时间的损失。

此外，即便在拍摄基准位置处无法检测对准标记图像的情况下，使拍摄位置以特定间距、且以特定的移动顺序依序移动而进行搜索，也能够检测对准标记图像，因此无需如以往般设置工作台上的定位用基准销以准确地载置基板。因此，不存在定位用基准销和划线头10碰撞的担忧，能够使划线头10自由地移动到基板W的周缘为止。

本实施例中，将移动并搜索拍摄位置的范围限制为纵横5mm，在该范围内若存在对准标记则可切实地发现，但在搜索时间可以延长的情况下，也可以扩大该搜索区域的范围。此外，通过控制程序的控制参数而将搜索时的一次移动间距设为约1.8mm，但也可以根据容许误差调整间距。此时，优选和上一次的拍摄视野范围的一部分重叠，消除无法检测到对准标记的死角区域。此外，本实施例中，将拍摄视野范围设为方形区域，但也可以设为圆形。在方形的情况下容易消除死角区域。

另外，相机13的对准标记图像的搜索包含纵横5mm的区域，只要为该范围，便可充分地覆盖LTCC基板的变形所导致的对准标记的偏离。

此外，所述实施例中，将相机13一体地安装在划线头10，但也可以安装在架桥8上。相机13和加工用工具12的位置关系只要一一对应建立关联便可。

上面已对本发明的代表性的实施例进行了说明，但本发明未必仅由所述实施例来特定。例如作为加工对象基板，除了容易应变的LTCC基板以外，还可以应用玻璃基板、半导体基板、薄膜太阳电池基板等所有脆性材料基板。此外，安装在划线头11上的加工用工具12除了刀轮以外，还可以是刀尖具有方向性的固定刀等，而在进行激光划线的情况下，还可以是包含用于将激光光束聚光而成为聚束点并对基板进行照射的光学系统的光学工具。

[工业利用可能性]

本发明能够应用于在LTCC基板等基板上形成划线槽的划线装置这样的基板加工装置。

Claims

1.一种基板加工方法，将附有对准标记后经煅烧的基板载置到工作台上，从在为了拍摄所述对准标记而设定的拍摄基准位置处通过相机拍摄的对准标记图像取得所述基板的位置信息，根据该位置信息来规定利用刀轮对所述基板的加工位置之后，对所述基板进行加工；其特征在于：

使用和所述刀轮一体地移动的相机作为拍摄所述对准标记的相机；

在所述工作台未设置用于将所述基板的位置定位在所述拍摄基准位置的定位用基准销；

利用所述拍摄基准位置处的拍摄未检测到所述对准标记图像时，通过移动所述相机或者所述工作台，而使拍摄位置在所述拍摄基准位置的周边依序移动来搜索所述对准标记图像，算出检测到所述对准标记图像时的拍摄位置和拍摄基准位置的位置偏离量，而修正所述刀轮的加工位置。

2.根据权利要求1所述的基板加工方法，其特征在于：

搜索所述对准标记图像时，使所述拍摄位置以所述拍摄基准位置为中心而在其周边呈螺旋状依序移动。

3.根据权利要求1所述的基板加工方法，其特征在于：

所述相机的各拍摄位置处的拍摄视野范围设为圆形或方形，以邻接的拍摄位置的拍摄视野范围在视野的周缘部分相互重叠的方式移动拍摄位置。

4.根据权利要求2所述的基板加工方法，其特征在于：

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的基板加工方法，其特征在于：由所述相机的拍摄位置的移动范围和拍摄视野范围规定的对准图像的可检测区域是以所述拍摄基准位置为中心至少包含纵横5mm。

6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的基板加工方法，其特征在于：

所述基板为LTCC基板。

7.根据权利要求5所述的基板加工方法，其特征在于：

所述基板为LTCC基板。