TW201803819A - 劃線方法及劃線裝置 - Google Patents

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林和夫
杉山元康
小川純一
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三星鑽石工業股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種能夠在保持器之最適位置設定切刀輪相對於照相機之偏移值而進行劃線的劃線方法與裝置。 在劃線作業前，使切刀輪4在保持切刀輪4之保持器11之左右支持板11a、11b之間隔內移動至一端側之最大移動地點，並記憶在該位置之一端偏移值ΔY1，其次，使切刀輪4移動至另一端側之最大移動地點，並記憶在該位置之另一端偏移值ΔY2，將在左右之最大移動地點之偏移值之中心值作為照相機5與切刀輪4之移行線之中心偏移值ΔY而予以記憶，並基於該中心偏移值ΔY使切刀輪4下降至脆性材料基板W並進行劃線。

Description

劃線方法及劃線裝置
本發明係關於一種以在玻璃或半導體等之脆性材料基板(以下簡單地稱為「基板」)所附之對準標記為基準，利用切刀輪加工形成分斷用之劃線(切縫)的劃線方法及劃線裝置。
為了將基板分斷，而藉由使切刀輪在基板之表面上一面壓接一面滾動而形成劃線，並在下一步驟中藉由以壓斷桿按壓基板而將其自劃線分斷之方法係業已為人所知悉者(例如參照專利文獻1)。 一般而言，在以切刀輪在基板表面加工形成劃線之際，預先在基板上賦予對準標記，在以CCD照相機(以下簡單地稱為「照相機」)辨識出對準標記時，使切刀輪下降至以該對準標記為基準而預先設定之劃線開始位置，並開始劃線作業。 圖7顯示一般之劃線裝置之一例，在左右之支柱1、1設置有具備沿X方向之導引件2的水平之樑(橫樑)3。在該樑3之導引件2上，一體地具備可升降之切刀輪4及照相機5之劃線頭6在X方向上可移動地設置。又，載置需加工之基板W並將其吸附保持之載台7經由以縱軸為支點之轉動機構8而被保持於台盤9上，台盤9係形成為藉由螺軸10而在Y方向(圖7之前後方向)上可移動。 在基板W上，如圖8所示般，附有對準標記P，以該對準標記P之位置為基準來決定基板W之劃線開始位置之座標資訊。另外，若以對準標記P來到 照相機5之中心之方式調整載台7之位置並開始加工，則以參照劃線開始位置之座標資訊而劃線頭6之切刀輪4來到劃線開始位置之方式調整載台7之位置，並進行劃線加工。 此時，為了使切刀輪4之位置正確地對準劃線開始位置，而需要照相機5之中心位置與切刀輪4之刃尖中心(劃線之打刻位置)之偏移值ΔX、ΔY之資訊，將其輸入至控制系統，並記憶於其記憶體。此處，ΔY係被計測為切刀輪4之移行線與照相機5之Y方向之間隔，ΔX係被計測為切刀輪4之劃線開始位置與照相機5之X方向之間隔。 該ΔY可如下述般求取，即：以對準標記P來到照相機5之中心之方式調整載台7之位置，在該狀態下利用切刀輪4在虛設基板上形成劃線痕，利用自照相機5之中心位於對準標記P之時起，將照相機5之中心移動至所形成之劃線痕(ΔX係移動至劃線開始位置)為止時之載台7之X、Y的移動距離來求取。 在設定完照相機5之中心與切刀輪4之刃尖中心之距離即偏移值ΔX、ΔY後之實際之基板加工之際，若以基板W之對準標記P來到照相機5之中心之方式進行位置調整並開始劃線加工，則使用記憶於記憶體之ΔX、ΔY、及自基板上之對準標記P起直至劃線開始位置為止之座標資訊，切刀輪4下降至劃線開始位置之座標，並在基板W上一面在X方向上按壓一面滾動而加工形成劃線。 該X方向之劃線係以特定之節距平行地加工形成複數條，其後，使基板旋轉90°而亦在Y方向上平行地加工形成複數條，而形成格子狀之劃線，在下一壓斷步驟中，基板係沿格子狀之劃線被分斷而成為單位基板。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利第3078668號公報
[發明所欲解決之問題] 近年來，由於數位製品之小型化及精密化，而對被分斷之單位基板要求微米單位之高精度的品質，分斷加工之劃線所容許之公差(操作範圍)變小。然而，如圖2所示，由於劃線所使用之切刀輪4配置於保持器11之左右之支持板11a、11b之間隔內，在切刀輪4與左右支持板11a、11b之間設置有旋轉所必需之「遊隙」亦即間隙L1、L2(在圖2中將間隙部分誇大顯示)，故存在有切刀輪4以該間隙L1、L2之程度朝左右晃動而影響劃線精度之問題點。例如，在直徑2 mm且厚度約0.6 mm左右之切刀輪中，左右之間隙之和為約20 μm。 由於切刀輪4之左右之晃動直接影響所容許之劃線之公差，故理想的是將切刀輪4之刃尖置於左右晃動寬度之中心而進行劃線。此係緣於若切刀輪4之晃動寬度之中心偏向一側之支持板側，則相反側之間隙變大，與此相應切刀輪4朝一側之晃動變大，而劃線精度大幅度降低之故。 另一方面，在計測並設定切刀輪4相對於照相機5之中心的Y方向之偏移值ΔY時，先前係如圖9(a)所示般採用如下之方法，即：使切刀輪4在基板W上以100條線之程度劃線，並就各個劃線痕之每一者計測該劃線痕S與照相機5之中心之Y方向的偏移值ΔYn(其中，n=1～100)，將該晃動寬度之中心設定為ΔY。根據實驗可明確得知，在該100條劃線時，劃線痕S之晃動寬度T並非係於在保持器11之間隔內之可移動範圍內、即並非係在將左右之間隙L1、L2予以合算之整體寬度內全程晃動，而是較其狹窄地形成。該晃動寬度T根據切刀輪4之個體差及各自之調整情況而存在有不均一之情形。 如此，若所形成之劃線痕S之中心如圖9(b)所示般與左右支持板11a、11b之中心一致，則切刀輪4之左右之間隙L1、L2變均等，切刀輪4不會朝一側大幅度晃動。然而，如圖9(c)所示，在劃線痕S之中心偏靠支持板之一側之情形下，切刀輪4之一側例如間隙L2變大，與此相應在使用時，切刀輪4朝一側之晃動變大，而對劃線精度帶來大的影響。 因而，本發明之目的在於提供一種能夠解決上述課題，且在保持器之最適位置設定切刀輪相對於照相機之偏移值並進行劃線的劃線方法及劃線裝置。亦即，其目的在於提供一種使有可能在最惡劣條件下產生之最大之晃動儘可能減小的劃線方法及劃線裝置。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述課題，在本發明中採取如以下之技術手段。具體而言，本發明之劃線方法藉由利用照相機辨識在脆性材料基板所附之對準標記，而基於預先所記憶之劃線開始位置資訊、及照相機位置與切刀輪之刃尖中心之偏移值來使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板之劃線開始位置並進行劃線，藉而加工形成劃線；且在利用前述切刀輪進行之劃線作業前，使前述切刀輪在保持前述切刀輪之保持器之左右支持板之間隔內移動至一端側之最大移動地點，並記憶在該位置之一端偏移值；其次，使前述切刀輪移動至另一端側之最大移動地點，並記憶在該位置之另一端偏移值，將在前述左右之最大移動地點之偏移值之中心值作為前述照相機與前述切刀輪之移行線之中心偏移值予以記憶，並基於該中心偏移值使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板並進行劃線。 又，本發明之特徵亦在於劃線裝置，該劃線裝置藉由利用照相機辨識在脆性材料基板所附之對準標記，而基於預先所記憶之劃線開始位置資訊、及照相機位置與切刀輪之刃尖中心之偏移值來使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板之劃線開始位置並進行劃線，藉而加工形成劃線；且具備移動機構，其使前述切刀輪在保持前述切刀輪之保持器之左右支持板之間隔內移動至左右兩端之最大移動地點；並且記憶在前述左右之最大移動地點在各個位置之一端偏移值及另一端偏移值，並算出其中心值而將其作為中心偏移值重新記憶，基於該中心偏移值使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板並進行劃線。 [發明之效果] 根據本發明，由於切刀輪之移行線與照相機之中心偏移值被確實地設定在位於保持器之左右之支持板之中心的切刀輪之位置，故切刀輪之左右之晃動變均等，而不會在劃線時朝一側大幅度變位。藉此，具有能夠防止所加工形成之劃線較預定線朝一側大幅度晃動，而提高劃線精度之效果。 又，在本發明中可行的是，作為使切刀輪移動至保持器之間隔內之左右兩端側之移動機構，係使用：載台，其在與切刀輪之移行方向正交之Y方向上可移動；及檢查片材，其貼附於該載台上；且利用前述切刀輪之刃尖可侵入而產生摩擦阻力之素材形成前述檢查片材；在使前述切刀輪下降至前述檢查片材並使其刃尖侵入之狀態下，藉由使前述載台朝Y方向移動，而使前述切刀輪在前述保持器之間隔內移動至左右兩端之最大移動地點。 藉此，藉由僅將簡單之治具(檢查片材)用於移動機構，便能夠確實地使切刀輪在保持器之間隔內移動至左右兩端之最大移動地點。 又，在本發明中可行的是，作為使切刀輪移動至保持器之間隔內之左右兩端側之移動機構係使用載台，其在與切刀輪之移行方向正交之Y方向上可移動，且以縱軸為支點可旋轉；且在前述載台載置脆性材料基板，在其表面以前述切刀輪在相同之部位進行複數次劃線，而加工形成沿切刀輪移行方向之V槽；並使前述載台旋轉而使V槽在平面觀察下傾斜；藉由使前述切刀輪之刃尖對準並落入該傾斜之V槽上並使其沿該V槽移行，而使前述切刀輪移動至前述保持器之間隔內之一端部；相同地，在以前述切刀輪在前述脆性材料基板上加工形成新的V槽後，藉由使前述載台朝與前次相反之方向轉動，並使前述切刀輪沿V槽移行，而移動至前述保持器之間隔內之相反側之一端部。
以下，基於圖中所示之實施例來說明本發明之細節。 圖1係顯示本發明之劃線裝置A之圖，圖5係顯示其控制系統之圖。由於劃線裝置A係概略性地與圖7所示之劃線裝置相同，故藉由針對相同部分賦予相同之符號而省略說明。 劃線裝置A在左右之支柱1、1設置有具備沿X方向之導引件2的水平之樑(橫樑)3。在該樑3之導引件2上，一體地具備可升降之切刀輪4及照相機5之劃線頭6係利用馬達M1在X方向上可移動地被安裝。又，載置需加工之基板W並將其吸附保持之載台7經由以縱軸為支點之轉動機構8而被保持於台盤9上，台盤9係形成為藉由利用馬達M2驅動之螺軸10而在Y方向(圖1之前後方向)上可移動。 切刀輪4如圖2所示般，在保持器11之左右支持板11a、11b之間隔內，以在左右設置有旋轉所需要之間隙L1、L2之方式被輪軸11c支持(在圖2中將間隙部分誇大顯示)。 劃線裝置A之成為控制系統之電腦20具有：圖像處理部21、控制部(CPU，中央處理單元)22、輸入部23、X方向馬達驅動部24、Y方向馬達驅動部25、載台旋轉用馬達驅動部26、劃線頭驅動部27、及記憶體28。 圖像處理部21將自照相機5獲取之圖像信號(例如映出對準標記P之圖像信號)顯示在液晶面板之顯示部(省略圖示)。顯示部係以畫面之中心與照相機5之中心一致之方式設定，若於一面觀察畫面下一面以對準標記P來到畫面之中心之方式移動載台7，則能夠使對準標記P移動至照相機5之中心。 輸入部23係經由鍵盤(省略圖示)等輸入命令或資料等。在本發明中，輸入例如切刀輪4相對於照相機5之Y方向之偏移值ΔY、及X方向之偏移值ΔX的值。記憶體28記憶所輸入之偏移值ΔX、ΔY等之各種之設定值及經算出之參數等。又，記憶有在ΔX、ΔY之輸入之際促使操作者進行必要之動作或促使輸入之程式等，且記憶有對於劃線動作必要之處理程式。 又，X方向馬達驅動部24、Y方向馬達驅動部25、載台旋轉用馬達驅動部26、劃線頭驅動部27分別驅動X方向馬達M1、Y方向馬達M2、載台旋轉用馬達、劃線頭升降機構。 另外，控制部22控制該等各部，且控制劃線頭6之朝X方向之移動及切刀輪4之上下動作、及載台7之朝Y方向之移動及旋轉。又，在利用切刀輪4進行劃線時，以切刀輪4以適切之荷重壓接於基板W之表面之方式進行控制。 其次，針對上述之劃線裝置A之動作進行說明。 在實施本發明之劃線加工中，在載置於載台7上之基板W之角隅部形成有用於特定位置之對準標記(十字標記)P，以該對準標記P之位置為基準來決定基板W之劃線開始位置之座標資訊(開始位置座標被記憶於記憶體28)。另外，若在以對準標記P來到照相機5之中心位置之方式調整載台7之位置後開始劃線加工，則以參照開始位置座標資訊而劃線頭6之切刀輪4之刃尖來到劃線開始位置之方式調整載台7之位置，並進行劃線加工。 此時，由於為了使切刀輪4之刃尖中心位置正確地對準劃線開始位置座標，而需要照相機5之中心位置與切刀輪4之刃尖中心(劃線之打刻位置)之偏移值ΔX、ΔY之資訊，故將該值記憶於記憶體28。 因而，於在成為製品之基板W上進行劃線加工前，進行用於檢查並決定切刀輪4相對於照相機5之上述之偏移值ΔY的作業。該作業較佳者係在每逢刃尖更換時實施。 以下，按照順序說明該作業之一例。 在本實施例中，使用包含切刀輪4可侵入表面層而產生摩擦阻力之素材的檢查片材12，將該檢查片材12貼附於基板W(調整用之虛設基板)之上表面(參照圖1)。作為該檢查片材12，較佳者係PET、PO等之樹脂帶。 控制部22促使操作者依次進行操作，而利用以下之動作獲得偏移值。具體而言，如圖3(a)所示，使切刀輪4下降至檢查片材12上，使該刃尖侵入檢查片材12之表面。該侵入量較佳者係不侵入至基板W之深度。在該狀態下，如圖3(b)所示，使載台7朝Y(+)方向移動，並使切刀輪4利用與檢查片材12之摩擦強制地移動至靠近保持器11之一個支持板11a側的位置。此時，藉由使其在較左右之間隙之和(L1+L2)大之寬度內移動，而確實地靠近輪軸11c之一端。另外，在使切刀輪4移動至輪軸11c之一端位置之狀態時，使切刀輪4在基板W上移動，並在X方向上劃線，而加工形成劃線痕S1。使該劃線痕S1與對準標記P以依次來到照相機5之中心之方式移動，並讀取其間之載台7之移動量，而將其作為偏移值ΔY1(一端偏移值)記憶於記憶體28(參照圖4)。 其次，如圖3(c)所示，使載台7朝與上述相反之方向亦即Y(-)方向移動，使切刀輪4移動至偏靠相反側之支持板11b之位置，與上述相同地使切刀輪4在基板W上移動，並在X方向上劃線，使該劃線痕S2與對準標記P以來到照相機5之中心之方式移動，並讀取其間之載台7之移動量，而將其作為偏移值ΔY2(另一端偏移值)記憶於記憶體28。 另外，演算而算出左右之偏移值ΔY1、ΔY2之中心點，將該中心點決定為切刀輪4之移行線與照相機5之偏移值ΔY(中心偏移值)並記憶於記憶體28。 在決定後，檢查片材12之基板W(虛設基板)被卸下。 如此，由於切刀輪4之移行線與照相機5之偏移值ΔY被設定為保持器11之左右支持板11a、11b之中心，故切刀輪4之左右之遊隙(晃動)變均等，而不會朝一側大幅度變位。藉此，能夠防止所加工形成之劃線較預定線朝一側大幅度晃動，而提高劃線精度。 圖6顯示在決定偏移值ΔY之際使切刀輪4朝保持器11之間隔內之左右兩端側移動之另一例。 在該實施例中，首先在基板W之表面以切刀輪4在相同之部位進行複數次例如3次劃線，而加工形成沿X方向之V槽13。其次，利用轉動機構8(參照圖1)使載台7與基板W一起朝逆時針方向旋轉。其旋轉量較佳者係設定為於在V槽13上移行特定長度(例如100 mm左右)時，朝Y方向移動與輪軸11c之左右之間隙之和(L1+L2)相比為大之距離(例如30 μm左右)的角度。 其次，以切刀輪4之刃尖對準V槽13上之方式使載台7及切刀輪4移動，並使刃尖落入該V槽13，藉由使其沿V槽13移行，而能夠利用V槽13與切刀輪4之摩擦，使切刀輪4移動至偏靠一個支持板11a側之位置。 另外，在使切刀輪4移動至輪軸11c之一端位置之狀態時，使切刀輪4在X方向上劃線，而加工形成劃線痕(省略圖示)。以下，利用與上述相同之方法，求取偏移值ΔY1(一端偏移值)並將其記憶於記憶體28。 其次，省略圖示的是，在與上述相同地在基板W上加工形成V槽13後，使載台7朝與上述相反之方向亦即順時針方向轉動而使V槽13傾斜，藉由以與上述相同之條件使切刀輪4沿該V槽13移行而使切刀輪4移動至偏靠另一個支持板11b側之位置，進而藉由進行相同之程序而求取偏移值ΔY2(另一端偏移值)並將其記憶於記憶體28。 而後，藉由算出左右之偏移值ΔY1、ΔY2之中心點，而將該中心點決定為偏移值ΔY(中心偏移值)。 藉此，可省略如先前之實施例之檢查片材12的使用。 以上，針對本發明之代表性實施例進行了說明，但本發明並不一定為僅由上述之實施例構造所特定者，為了達成其目的，在不脫離申請專利範圍的範圍內可適宜地修正、變更。 [產業上之可利用性] 本發明可利用於在玻璃或半導體等之脆性材料基板上以切刀輪加工形成分斷用之劃線的劃線方法及劃線裝置中。
1‧‧‧支柱
2‧‧‧導引件
3‧‧‧樑/橫樑
4‧‧‧切刀輪
5‧‧‧照相機
6‧‧‧劃線頭
7‧‧‧載台
8‧‧‧轉動機構
9‧‧‧台盤
10‧‧‧螺軸
11‧‧‧保持器
11a‧‧‧支持板
11b‧‧‧支持板
11c‧‧‧輪軸
12‧‧‧檢查片材
13‧‧‧V槽
20‧‧‧電腦
21‧‧‧圖像處理部
22‧‧‧控制部/中央處理單元
23‧‧‧輸入部
24‧‧‧X方向馬達驅動部
25‧‧‧Y方向馬達驅動部
26‧‧‧載台旋轉用馬達驅動部
27‧‧‧劃線頭驅動部
28‧‧‧記憶體
A‧‧‧劃線裝置
L1‧‧‧間隙
L2‧‧‧間隙
M1‧‧‧馬達
M2‧‧‧馬達
P‧‧‧對準標記
S‧‧‧劃線痕
S1‧‧‧劃線痕
S2‧‧‧劃線痕
T‧‧‧寬度
W‧‧‧脆性材料基板
圖1係本發明之劃線裝置之概略前視圖。 圖2係切刀輪之保持器部分之放大前視圖。 圖3(a)-圖3(c)係本發明之切刀輪之左右方向移動機構之說明圖。 圖4係顯示切刀輪相對於照相機之偏移值之說明圖。 圖5係顯示圖1之裝置之控制系統之方塊圖。 圖6係本發明之切刀輪之左右方向移動機構之另一例之說明圖。 圖7係顯示一般之劃線裝置之概略前視圖。 圖8係顯示圖7之裝置之切刀輪相對於照相機之偏移值之說明圖。 圖9(a)-圖9(c)係顯示先前之偏移值之設定方法之說明圖。
4‧‧‧切刀輪
7‧‧‧載台
11‧‧‧保持器
11a‧‧‧支持板
11b‧‧‧支持板
11c‧‧‧輪軸
12‧‧‧檢查片材
S1‧‧‧劃線痕
S2‧‧‧劃線痕
W‧‧‧脆性材料基板

Claims (5)

  1. 一種劃線方法，其藉由利用照相機辨識在脆性材料基板上所附之對準標記，而基於預先所記憶之劃線開始位置資訊、及照相機位置與切刀輪之刃尖中心之偏移值來使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板之劃線開始位置並進行劃線，藉而加工形成劃線；且 在利用前述切刀輪進行之劃線作業前，使前述切刀輪在保持前述切刀輪之保持器之左右支持板之間隔內移動至一端側之最大移動地點，並記憶在該位置之一端偏移值； 其次，使前述切刀輪移動至另一端側之最大移動地點，並記憶在該位置之另一端偏移值，將在前述左右之最大移動地點之偏移值之中心值作為前述照相機與前述切刀輪之移行線之中心偏移值予以記憶，並基於該中心偏移值使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板並進行劃線。
  2. 如請求項1之劃線方法，其中在使前述切刀輪移動之移動機構中係使用：載台，其在與切刀輪之移行方向正交之Y方向上可移動；及檢查片材，其貼附於該載台上；且 利用前述切刀輪之刃尖可侵入而產生摩擦阻力之素材形成前述檢查片材； 在使前述切刀輪下降至前述檢查片材並使其刃尖侵入之狀態下，藉由使前述載台朝Y方向移動，而使前述切刀輪在前述保持器之間隔內移動至左右兩端之最大移動地點。
  3. 如請求項1之劃線方法，其中在使前述切刀輪移動之移動機構中係使用載台，其在與切刀輪之移行方向正交之Y方向上可移動，且以縱軸為支點可旋轉；且 在前述載台載置脆性材料基板，在其表面以前述切刀輪在相同之部位進行複數次劃線，而加工形成沿切刀輪移行方向之V槽； 使前述載台旋轉而使V槽在平面觀察下傾斜； 藉由使前述切刀輪之刃尖對準並落入該傾斜之V槽上並使其沿該V槽移行而使前述切刀輪移動至前述保持器之間隔內之一端部； 相同地，在以前述切刀輪在前述脆性材料基板上加工形成新的V槽後，藉由使前述載台朝與前次相反之方向轉動，並使前述切刀輪沿V槽移行，而移動至前述保持器之間隔內之相反側之一端部。
  4. 一種劃線裝置，其藉由利用照相機辨識在脆性材料基板所附之對準標記，而基於預先所記憶之劃線開始位置資訊、及照相機位置與切刀輪之刃尖中心之偏移值來使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板之劃線開始位置並進行劃線，藉而加工形成劃線；且具備： 移動機構，其使前述切刀輪在保持前述切刀輪之保持器之左右支持板之間隔內移動至左右兩端之最大移動地點；且 記憶在前述左右之最大移動地點在各個位置之一端偏移值及另一端偏移值，並算出其中心值而將其作為中心偏移值重新記憶，基於該中心偏移值使前述切刀輪下降至前述脆性材料基板並進行劃線。
  5. 如請求項4之劃線裝置，其中在使前述切刀輪移動之移動機構中係使用：載台，其在與切刀輪之移行方向正交之Y方向上可移動；及檢查片材，其貼附於該載台上；且 利用前述切刀輪之刃尖可侵入而產生摩擦阻力之素材形成前述檢查片材； 在使前述切刀輪下降至前述檢查片材並使其刃尖侵入之狀態下，藉由使前述載台朝Y方向移動，而使前述切刀輪在前述保持器之間隔內移動至左右兩端之最大移動地點。
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