TWI545101B - Substrate processing method - Google Patents

Description

基板加工方法

本發明係關於一種以附在基板上之對準標記為基準而利用加工用工具進行基板加工之方法。本發明係一種尤其對如低溫共燒陶瓷(LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramic)基板之容易產生應變之基板有用之基板加工方法。

例如於專利文獻1中揭示有一種加工方法，其係為分斷玻璃基板，而使刀輪(亦稱為劃線輪)一邊壓接於基板表面一邊轉動，藉此形成劃線槽者。

圖5顯示先前之劃線裝置之一例之立體圖。劃線裝置31具備載置基板W之工作台32。該工作台32可沿水平之軌道33於Y方向移動，並藉由利用馬達34而旋轉之滾珠螺桿35予以驅動。又，工作台32可藉由內置馬達之驅動部36而於水平面內轉動。

由夾持工作台32而豎立設置於兩側之支撐柱37支撐之架橋39支撐於X方向上延伸之導向桿38。劃線頭41由馬達42驅動，且以可沿形成於導向桿38上之導向槽40而於X方向移動之方式安裝。於劃線頭41上設置有固定器42a，利用該固定器42a而保持加工用工具43(刀輪)。加工用工具43可調整刀尖方向。而在使加工用工具43下降而將刀尖按壓於基板W上之狀態下使工作台32於Y方向移動，或者使劃線頭41沿導向槽40而於X方向移動，藉此如圖6所示，於基板W上呈格子狀地形成X方向之劃線槽S₁以及Y方向之劃線槽S₂。

又，於架橋39之上部設置有相機44，藉由手動操作使其上下移動而可調整焦點。由相機44所拍攝之圖像係顯示於監視器45上。

於載置於工作台32上之基板W之角部，形成有用於確定位置之對準標記(十字標記)，藉由利用相機44拍攝對準標記附近之基板而檢測對準標記之位置。具體而言，於劃線裝置中預先記憶對準標記之形狀資料(十字形狀之資料)，藉由比較由相機44拍攝之基板之圖像及已記憶之形狀資料，利用圖案識別而判定對準標記像是否映照在上述圖像內。當判定映照出對準標記像之情形時，判斷基板被載置於正確之位置，將劃線頭41移動至預先規定之加工起始位置而開始劃線作業。

若於圖像內無法檢測到對準標記像之情形時，則判斷基板偏離正確之位置，發出提醒修正基板位置之錯誤資訊。藉此，操作人員一邊藉由監視器45確認由相機44所拍攝之圖像，一邊以手動調整基板位置來修正位置偏離。

又，於圖5之劃線裝置31中，用於引導基板之定位用基準銷46係以突出於工作台面之方式而設置。藉由將基板W之端面抵接於該基準銷46而載置，以避免基板W之對準標記自可在相機44中映照出之拍攝視野範圍大幅偏離之情形。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3078668號公報

然而，於加工對象之基板為LTCC基板之情形時，存在如下問題。LTCC基板係如下基板：在將氧化鋁之骨材及玻璃化合物混合而成之片材上對導體進行佈線而成為多層膜，並以通常1000℃以下、例如800℃左右之溫度將該多層膜燒成。對準標記係於燒成前形成，但燒成時如圖4(a)及圖4(b)之虛線所示存在變形、收縮之傾向。若基板產生變形，則會導致對準標記A於基板上之位置自當初設計之位置(設計值)偏離。因此，若於相機之拍攝視野範圍內所應映照出對準標記A之工作台上之位置正確地載置基板W，則由於基板變形之影響反而導致對準標記A自相機之拍攝視野範圍偏離，變得無法檢測而成為錯誤顯示。

於此種情形時，需手動將基板移動至可檢測對準標記A之圖像之位置，但必須暫時中斷自動操作來修正位置，使得作業變得繁雜，並且時間上之損失較大。

另一方面，藉由於工作台面設置定位用之基準銷46來引導基板W之載置位置，便可減少錯誤顯示之發生次數，但該情形中仍存在如下缺點：由於基準銷46之存在而限制劃線所使用之加工用工具43之移動範圍，使得可加工之區域受到限制。

因此，本發明之目的在於提供一種在由於基板變形而無 法檢測到對準標記之情形時，可不中斷裝置之操作而搜索對準標記，檢測含有對準標記之圖像而繼續進行加工動作之基板加工方法。

又，本發明之目的在於提供一種於工作台上未設置定位用基準銷之情形時雖會頻繁發生基板載置位置之偏離，但即便基板之載置位置產生若干偏離情形時，亦可容易地進行對準標記之檢測之基板加工方法。

為解決上述問題而完成之本發明之劃線方法係一種基板加工方法，其將附有對準標記之基板載置於工作台上，於為拍攝對準標記而設定之拍攝基準位置自藉由相機而拍攝之對準標記圖像(包含對準標記像之圖像)而取得基板之位置資訊，並根據該位置資訊而規定利用加工用工具對基板加工之加工位置之後，對基板進行加工；且，在拍攝基準位置之拍攝中未檢測到對準標記圖像時，藉由移動相機或者工作台，使拍攝位置於拍攝基準位置之周邊依序移動而搜索對準標記圖像，並算出檢測到對準標記圖像時之拍攝位置及拍攝基準位置之位置偏離量，而修正利用加工用工具之加工位置。

本發明方法中，在由於基板變形而無法於拍攝基準位置處檢測到對準標記之情形時，藉由移動相機或者工作台而使拍攝位置在拍攝基準位置之周邊依序移動而搜索對準標記圖像。藉此，即便於最初之拍攝基準位置處之拍攝視野 範圍內未檢測到對準標記圖像之情形時，使相機或工作台在其周邊之拍攝位置依序移動而於相同之拍攝視野範圍內搜索，因此最終可檢測到對準標記圖像，算出可檢測到對準標記圖像時之拍攝位置及拍攝基準位置之位置偏離量，根據該位置偏離量而修正加工用工具之加工位置，從而可繼續進行基板加工之動作。藉此，可消除基板之位置修正等手動作業之繁雜性，並且可減少作業時間之損失。

又，即便對準標記自拍攝基準位置或多或少位置偏離，亦可檢測對準標記圖像，算出可檢測到對準標記圖像之拍攝位置及基準設定位置之偏離量而規定加工位置，因此無需設置如先前般之工作台上之定位用基準銷，基準銷及加工用工具不會相互干擾，因此具有可使加工用工具自由移動至基板周緣為止之效果。

(其他解決問題之技術手段及效果)

上述發明中，較佳為搜索對準標記圖像時，使拍攝位置以拍攝基準位置為中心而於其周邊呈螺旋狀地依序移動。

藉此，即便對準標記於工作台上向任意方向移動，均可搜索對準標記。

上述發明中，亦可將相機之各拍攝位置處之拍攝視野範圍設為圓形或方形，以鄰接之拍攝位置之拍攝視野範圍在視野之周緣部分相互重疊的方式移動拍攝位置。

藉此，對準標記圖像可確實地進入鄰接之任意拍攝位置處之拍攝視野範圍，故可消除檢測不良。

上述發明中，較佳為由相機之拍攝位置之移動範圍及拍 攝視野範圍規定之對準圖像之可檢測區域係以拍攝基準位置為中心至少包含縱橫5mm。

以5mm左右之位置精度可容易地將基板載置於工作台上，因此藉由以拍攝基準位置為中心至少將縱橫5mm設為可檢測區域，而可確實地檢測對準標記。因此，即便不存在設置於通常裝置中之用於定位之基準銷亦可容易地進行對準。又，由於不需要基準銷，而可防止基準銷所造成之不良狀況(與劃線機構之干擾等)。

上述發明中，基板亦可為LTCC基板。

LTCC基板雖於燒成時產生對準標記之變形，但即便於此種情形時亦可容易地檢測對準標記。

以下，根據將LTCC基板劃線之實施例而對本發明之基板加工方法進行詳細說明。

圖1係表示用於將LTCC基板劃線之劃線裝置之一例之立體圖。該劃線裝置1包含可由吸附機構(未圖示)固定保持LTCC基板W之工作台2。工作台2藉由以馬達M₁驅動滾珠螺桿4而可沿軌道3、3向Y方向移動。又，工作台2藉由馬達內置之驅動部5而可於水平面內轉動。

由夾持工作台2而於兩側豎立設置之支撐柱6、6所支撐之架橋8對於X方向延伸之導向桿7進行支撐。劃線頭10係由馬達M₂驅動，其可沿形成於導向桿7之導向槽9向X方向移動。

於劃線頭10設置有固定器11。該固定器11上保持有將基板W劃線之專用刀輪(加工用工具)12。刀輪12之刀尖之方向(相對於基板之相對前進方向)可於X方向、Y方向調整角度。而且，使刀輪12下降而使刀尖按壓於基板W上之狀態下使基板W向Y方向移送，或使劃線頭10沿導向桿7向X方向移動，藉此可形成X方向及Y方向之劃線槽。

又，於劃線頭10上設置有與刀輪12一體地移動之相機13。藉由使該相機13上下移動而可調整焦點。相機13及刀輪12之距離為預先測量，由相機13映照之圖像中之位置及刀輪12之位置係一一對應地建立關聯。由相機13拍攝之圖像資料被顯示於監視器14上，並且輸出至下述圖像處理部21(參照圖3)。

在載置於工作台2上之基板W之角部設置有用於確定基板W之位置之對準標記A(參照圖4)，藉由利用相機13拍攝基板W(附有對準標記A之附近)而檢測包含對準標記像之圖像(稱為對準標記圖像)，藉此檢測基板W之對準標記A之位置。具體而言，進行藉由下述控制系統20之圖像處理部21自所拍攝之圖像中抽選對準標記A之圖案之處理，並且與預先儲存之對準標記之形狀資料(十字標記)進行對照，藉此檢測對準標記A之位置。

再者，相機13(及劃線頭10)規定設為基準之原點位置，當進行載置於工作台2上之基板W之對準標記A之位置檢測時，藉由馬達M₁、M₂之驅動恢復至原點位置，並於原點位置進行拍攝。恢復原點之狀態下之相機13之位置成為搜索對準標記A之動作時之最初的拍攝位置，因此將其設為「拍攝基準位置」。

圖3係表示劃線裝置1之控制系統20之方塊圖。自相機13輸出之圖像資料信號經過圖像處理部21而作為對準標記對照用之圖像資料提供給控制部22。輸入部23係可輸入基板W之劃線動作等各種處理程式之輸入裝置，其中亦輸入有用於對準標記之位置檢測之搜索用程式。於控制部22上連接有X方向馬達驅動部24、Y方向馬達驅動部25、工作台旋轉用馬達驅動部26及劃線頭驅動部27、以及資料保持區域28(記憶體)。於該資料保持區域28中，係將與位置檢測關聯且與圖案識別之對準標記進行對照時所需之形狀資料(十字資料)及各種處理程式一併儲存。

控制部22根據預先自輸入部23輸入之處理程式及劃線動作所需之設定參數資料，而控制工作台2之旋轉軸方向之位置，並且控制劃線頭10向X方向之移動、工作台2向Y方向之移動。又，利用刀輪12劃線時，以刀輪12利用適當之負重壓接基板W表面之方式進行控制。

進而，對基板W進行對準標記A之搜索時，進行將儲存於資料保持區域28中之對準標記之形狀資料及由圖像處理部21抽選之圖像進行對照的演算。

其次，對控制部22所進行之對準標記之搜索動作進行說明。位置檢測之容許誤差作為裝置之控制程式之參數而可任意變更，但本實施例中，將位置檢測之容許誤差設為1 mm，相機13之拍攝視野範圍由於與相機之倍率(70倍)有關，而設定為一邊2 mm之方形區域。即，於某個拍攝位置映照基板時，只要於拍攝視野範圍內映照出對準標記之中心位置(十字標記之中心)，則判定於該拍攝位置處可檢測到對準標記A。

首先，利用恢復至原點位置之相機13拍攝基板W。此時，相機13於拍攝基準位置處對拍攝視野範圍為直徑2 mm之方形區域進行拍攝。對由相機13拍攝之圖像及儲存於資料保持區域28中之對準標記之形狀資料進行對照，只要於圖像內對準標記A之像被圖案識別並且標記之中心處於拍攝視野範圍內，則判定可檢測對準標記A，且判定基板W之位置於拍攝基準位置係處於容許誤差內。然後，將刀輪12(加工用工具)移動至預先設定之所需加工起始位置，並開始劃線作業。

若於拍攝基準位置處之拍攝視野範圍內未映照出對準標記A之像，或者標記之中心處在拍攝視野範圍外之情形時，判定自基準設定位置偏離。於此情形時，經由X方向馬達驅動部24以及Y方向馬達驅動部25，而使相機13或者工作台2自拍攝基準位置向其周邊每次以1間距(作為驅動部之控制程式之參數而可任意設定，但通常係考慮對準標記之尺寸及相機之拍攝視野範圍的關係而任意設定，本實施例中，例如為約1.8 mm)移動。使移動之間距短於拍攝視野範圍之直徑(2 mm)，係為了一邊使拍攝視野範圍之周邊部分與上一次之拍攝位置處之視野範圍重複一邊搜索對準標記圖像。

圖2係表示相機13對基板W進行拍攝之拍攝位置之移動順序(搜索順序)之圖，圖2(a)上附加之編號(1)~(25)表示搜索順序。相機13之拍攝視野範圍設為一邊2 mm之方形區域，將處於中心之編號(1)規定為作為最初之拍攝位置之「拍攝基準位置」。該拍攝基準位置如上述般係相機13之原點位置。

於拍攝基準位置(編號(1))處拍攝基板W時，於準標記像不處於拍攝視野範圍內而未檢測到對準標記圖像之情形時，藉由相機13或工作台2而使拍攝位置向左方向移動1間距(1.8 mm)，移動至編號(2)。之後，直至檢測到對準標記圖像為止，如圖2(b)之箭頭所示，以拍攝基準位置(編號(1))為中心於其周邊呈螺旋狀地移動，以(1)→(2)→(3)...(25)之順序移動拍攝位置。

然後，例如若於編號(20)之拍攝位置處檢測到對準標記圖像，則藉由控制部22算出自拍攝基準位置(編號(1))起直至編號(20)為止之位置偏離量之總和。將算出結果用於刀輪12之加工起始位置之自動修正，使刀輪12移動至修正後之加工起始位置處而開始劃線動作。

如此，雖本來藉由拍攝基準位置處之拍攝應可檢測到對準標記圖像，但即便於由於基板W變形等而無法檢測之情形時，亦可不使裝置之操作中斷而自動地搜索檢測對準標記圖像以繼續進行劃線動作，藉此，可消除基板W之位置修正等作業之繁雜性，並且消除作業時間之損失。

又，即便於拍攝基準位置處無法檢測對準標記圖像之情形時，使拍攝位置以特定間距、且以特定之移動順序依序移動而進行搜索，亦可檢測對準標記圖像，因此無需如先前般設置工作台上之定位用基準銷以準確地載置基板。因此，不存在定位用基準銷及劃線頭10碰撞之擔憂，可使劃線頭10自由地移動至基板W之周緣為止。

本實施例中，將移動並搜索拍攝位置之範圍限制為縱橫5 mm，於該範圍內若存在對準標記則可確實地發現，但於搜索時間可延長之情形時，亦可擴大該搜索區域之範圍。又，藉由控制程式之控制參數而將搜索時之一次移動間距設為約1.8 mm，但亦可根據容許誤差調整間距。此時，較佳為與上一次之拍攝視野範圍之一部分重疊，消除無法檢測到對準標記之死角區域。又，本實施例中，係將拍攝視野範圍設為方形區域，但亦可設為圓形。於方形之情形時容易消除死角區域。

再者，相機13之對準標記圖像之搜索包含縱橫5 mm之區域，只要為該範圍，便可充分地覆蓋LTCC基板之變形所導致之對準標記之偏離。

又，上述實施例中，將相機13一體地安裝於劃線頭10，但亦可安裝於架橋8上。相機13及加工用工具12之位置關係只要一一對應建立關聯便可。

以上對本發明之代表性之實施例進行了說明，但本發明並非僅由上述實施例特定者。例如作為加工對象基板，除了容易應變之LTCC基板以外，亦可應用玻璃基板、半導體基板、薄膜太陽電池基板等所有脆性材料基板。又，安裝於劃線頭11上之加工用工具12除了刀輪以外，亦可為刀尖具有方向性之固定刀等，而於進行激光劃線之情形時，亦可為包含用於將激光光束聚光而成為聚束點並對基板進行照射之光學系統之光學工具。

[產業上之可利用性]

本發明可應用於如在LTCC基板等基板上形成劃線槽之劃線裝置之基板加工裝置。

1．．．劃線裝置

2．．．工作台

3．．．軌道

4．．．滾珠螺桿

5．．．驅動部

6．．．支撐柱

7．．．導向桿

8．．．架橋

9．．．導向槽

10．．．劃線頭

11．．．固定器

12．．．刀輪

13．．．相機

14．．．監視器

20．．．控制系統

21．．．圖像處理部

22．．．控制部

23．．．輸入部

24．．．X方向馬達驅動部

25．．．Y方向馬達驅動部

26．．．工作台旋轉用馬達驅動部

27．．．劃線頭驅動部

28．．．資料保持區域

31．．．劃線裝置

32．．．工作台

33．．．軌道

34．．．馬達

35．．．滾珠螺桿

36．．．驅動部

37．．．支撐柱

38．．．導向桿

39．．．架橋

40．．．導向槽

41．．．劃線頭

42．．．馬達

42a．．．固定器

43．．．加工用工具

44．．．相機

45．．．監視器

46．．．定位用基準銷

A．．．對準標記

M₁．．．馬達

M₂．．．馬達

S₁．．．劃線槽

S₂．．．劃線槽

W．．．基板

圖1係表示用於實施本發明之基板加工方法之一實施例之劃線裝置之一例之立體圖。

圖2(a)、(b)係表示搜索對準標記時之以拍攝基準位置為中心之拍攝位置之移動順序之一例之圖。

圖3係表示上述劃線裝置之控制系統之方塊圖。

圖4(a)、(b)係表示LTCC基板之變形狀態之俯視圖。

圖5係表示先前之劃線裝置之一例之立體圖。

圖6係表示呈格子狀劃線之基板之俯視圖。

(無元件符號說明)

Claims (7)

1. 一種基板加工方法，其特徵在於：其將附有對準標記之後所燒成之基板載置於工作台上，於為了拍攝上述對準標記而設定之拍攝基準位置自藉由相機拍攝之對準標記圖像而取得上述基板之位置資訊，並根據該位置資訊而規定利用刀輪對上述基板之加工位置之後，再對上述基板進行加工；且拍攝上述對準標記之相機係使用與上述刀輪一體地移動之相機，在上述工作台上沒有配設用以將上述基板的位置定位於上述拍攝基準位置之定位用基準銷，在上述拍攝基準位置之拍攝中未檢測到上述對準標記圖像時，藉由移動上述相機或者上述工作台，使拍攝位置於上述拍攝基準位置之周邊依序移動而搜索上述對準標記圖像，並算出檢測到上述對準標記圖像時之拍攝位置與拍攝基準位置之位置偏離量，而修正利用上述刀輪之加工位置。
2. 如請求項1之基板加工方法，其中搜索上述對準標記圖像時，使上述拍攝位置以上述拍攝基準位置為中心於其周邊呈螺旋狀地依序移動。
3. 如請求項1之基板加工方法，其中上述相機之各拍攝位置處之拍攝視野範圍設為圓形或方形，且以鄰接之拍攝位置之拍攝視野範圍於視野之周緣部分相互重疊的方式移動拍攝位置。
4. 如請求項2之基板加工方法，其中上述相機之各拍攝位 置處之拍攝視野範圍設為圓形或方形，且以鄰接之拍攝位置之拍攝視野範圍於視野之周緣部分相互重疊的方式移動拍攝位置。
5. 如請求項1至4中任一項之基板加工方法，其中由上述相機之拍攝位置之移動範圍與拍攝視野範圍規定之對準圖像之可檢測區域係以上述拍攝基準位置為中心至少包含縱橫5mm。
6. 如請求項1至4中任一項之基板加工方法，其中上述基板為LTCC基板。
7. 如請求項5之基板加工方法，其中上述基板為LTCC基板。