TWI495622B - On - board surface detection method and scribing device - Google Patents

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TWI495622B TW101128503A TW101128503A TWI495622B TW I495622 B TWI495622 B TW I495622B TW 101128503 A TW101128503 A TW 101128503A TW 101128503 A TW101128503 A TW 101128503A TW I495622 B TWI495622 B TW I495622B
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Description

基板上表面檢測方法及劃線裝置
本發明涉及一種用於劃線裝置且用以檢測配置於平台上之脆性材料基板之上表面之基板上表面檢測方法及劃線裝置。
先前，劃線裝置如專利文獻1等所示，於平台上配置脆性材料基板(以下亦簡單地稱為基板)，藉由使劃線頭相對於該基板上下移動，並且與基板之面平行地移動而對基板進行劃線。此時，為了對基板施加特定之負荷以進行劃線而必需預先識別出劃線頭之刀尖之位置。圖1表示先前之劃線裝置之主要部分。劃線裝置包括相對於配置於平台101上之脆性材料基板102而可自如地上下移動之劃線頭103，於劃線頭103之上部設置有用以設定基準位置之感測器單元(sensor dog)104。於感測器單元104中，自投光器向受光器投射雷射。而且，將安裝於劃線頭103上之遮蔽板105遮蔽雷射之位置設為零點，當劃線頭103向較該點靠下方處移動時設為正方向。若遮蔽板105遮蔽感測器單元104之雷射，則劃線頭103停止上升，因此，劃線頭103不會上升至較感測器單元104之位置靠上方處。即，劃線頭103之上下方向(z軸方向)之移動距離以始終成為零或正值之方式受到控制。
且說，於先前之劃線裝置等中，為了識別至配置於平台101上之脆性材料基板102之基板上表面為止之距離，如圖 2所示，使劃線頭103逐漸降低。而且，將與脆性材料基板102接觸而阻力增大之時間點之位置設定為脆性材料基板102之上表面之位置。此時，為了不使劃線頭之刀尖損傷脆性材料基板102之產品部分102a，而使劃線頭103與脆性材料基板102之未形成有產品之周邊部分102b接觸來測量距離。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-148098號公報
如上所述，於先前之檢測基板之上表面時，為了檢測基板之上表面而使劃線頭相對於基板下降，但若急劇地下降，則會對基板施加過大之力。因此，必需使劃線頭緩緩下降，從而存在基板之上表面檢測耗費時間之問題。又，由於必需針對每個基板確認距劃線頭之零點位置之距離，因此基板之上表面檢測必需針對每個劃線裝置進行。又，由於感測器單元之位置針對每個劃線裝置而存在偏差，因此就將至基板上表面為止之距離或劃線之圖案作為資料加以保持之配方表而言，亦存在必需針對每個劃線裝置而不同之問題。又，由於使劃線頭接觸基板之周邊部分，因此亦存在至基板之中央部分為止之距離並不一定準確之問題。
本發明係鑒於如上所述之先前之基板之上表面檢測方法 之問題而完成者，其技術性課題在於迅速且準確地進行檢測，並且不管劃線裝置之種類，於進行劃線時均可使用共用之配方表。
為了解決該課題，本發明之基板上表面檢測方法係劃線裝置之基板上表面檢測方法，該劃線裝置包括：輔助平台，其於上表面保持平台及基準塊；劃線頭，其於下端具有劃線輪(scribing wheel)，且相對於上述輔助平台可自如地上下移動；及非接觸移位計，其被保持於上述輔助平台之上表面側上方之位置，且測量至下方之反射面為止之距離；且藉由上述非接觸移位計檢測至上述輔助平台上之上述平台之上表面為止之距離d1，並藉由上述非接觸移位計檢測至配置於上述輔助平台上之基準塊之上表面為止之距離d2，將上述平台與基準塊之z軸方向之差(d2-d1)設為△d，並將自劃線頭之初始位置起至使劃線頭下降而抵接於上述基準塊之上表面為止之距離設為d3，將自劃線頭觀察之上述平台之上表面d3-△d設定為零點，於上述平台上配置成為加工對象之脆性材料基板，藉由上述非接觸移位計檢測至脆性材料基板之至少一點為止之距離d4，將上述脆性材料基板之高度D4設為(D4=d1-d4)，將(d3-△d)-D4設為自劃線頭至上述脆性材料基板為止之距離。
此處，亦可針對包括上述脆性材料基板之功能區域之複數個部分進行測量，算出其平均值而求得上述脆性材料基板之高度。
為了解決該課題，本發明之劃線裝置包括：輔助平台，其於上表面保持平台及基準塊；劃線頭，其於下端具有劃線輪，且相對於上述輔助平台而可自如地上下移動；非接觸移位計，其被保持於上述輔助平台之上表面側上方(例如CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)相機27之深側)之位置，且測量至下方之反射面為止之距離；移動機構，其使上述劃線頭與上述平台上之脆性材料基板於與該基板之被劃線之面平行之方向相對移動；及控制部，其以上述輔助平台之上表面為零位置，於上述平台上配置成為加工對象之脆性材料基板，使上述移動機構及劃線頭移動而進行劃線。
此處，上述控制部亦可藉由上述非接觸移位計分別檢測至上述輔助平台上之平台之上表面為止之距離d1及至基準塊之上表面為止之距離d2，且檢測自劃線頭之初始位置起至使劃線頭下降而抵接於上述基準塊之上表面為止之距離d3，若將d2-d1設為△d，則將自劃線頭觀察之上述平台之上表面d3-△d設定為零點，藉由上述非接觸移位計檢測至脆性材料基板之至少一點為止之距離d4，將上述脆性材料基板之高度D4設為(D4=d1-d4)，將(d3-△d)-D4設為自劃線頭至上述脆性材料基板為止之距離。
此處，上述控制部亦可針對包括上述脆性材料基板之功能區域之複數個部分進行測量，算出其平均值而求得上述脆性材料基板之高度。
根據具有如上所述之特徵之本發明，由於將平台之上表面設定為零點，於配方表中設定有至配置於平台上之脆性材料基板之上表面為止之距離，因此不管劃線裝置之種類，對同一種類之基板可使用共用之配方表。又，由於對構成產品之部分而非脆性材料基板之周邊部分照射光而以非接觸檢測其高度，因此可獲得能夠迅速地設定基板之上表面之高度之效果。又，於請求項2及5之發明中，由於對脆性材料基板之構成產品之多個部分照射光以測量距離，且使用平均值，因此可獲得能夠更準確地設定基板之高度之效果。
圖3A係表示應用本發明之實施形態之基板上表面檢測裝置之劃線裝置之一例之概略立體圖。該劃線裝置10係沿一對導軌12a、12b於y軸方向上移動自如地保持著移動台11。滾珠螺桿13與移動台11螺合。滾珠螺桿13藉由馬達14之驅動而旋轉，從而使移動台11沿導軌12a、12b於y軸方向上移動。於移動台11之上表面設置有馬達15。馬達15使輔助平台16於xy平面上旋轉並定位於特定角度。
於劃線裝置10中，以橫跨移動台11及其上部之輔助平台16之方式，藉由支柱21a、21b而沿x軸方向架設著橋接器(bridge)20。橋接器20藉由伺服馬達23而將劃線頭22及CCD相機27移動自如地保持。於劃線頭22之前端部經由固持器24而安裝有劃線輪25。CCD相機27係用以監視輔助平台16上之狀態之相機。伺服馬達23藉由使滾珠螺桿26旋轉 而借助導軌28a、28b使劃線頭22及CCD相機27沿x軸方向直線驅動。劃線頭22使劃線輪25一面以適當之負荷壓接於脆性材料基板之表面上一面轉動而形成劃線。
其次，利用圖4對配置於輔助平台16上之平台及工件進行說明。於本實施形態中，於輔助平台16上設置有4個平台31、32、33、34，又，於輔助平台16之側方設置有基準塊35。基準塊35之高度與4個平台31~34大致相同，例如設為具有1.5 mm之高度。於平台31~34之上表面分別固定有脆性材料基板36~39。脆性材料基板36~39例如為低溫煅燒陶瓷基板，藉由未圖示之真空吸引機構等而保持於平台31~34上。
又，如圖3B所示，於橋接器20上於CCD相機27深側之位置固定有用以測量與輔助平台之間之距離之雷射移位計41。如下所述，雷射移位計41係檢測至配置於輔助平台16之上部之基板及基準塊為止之高度之非接觸移位計。
又，於劃線頭22之上端位置配置有感測器單元42。感測器單元42係由包含一對投受光器之光電感測器所構成，於劃線頭22上設置有可遮蔽該光電感測器之光之遮蔽板43。遮蔽板43遮蔽感測器單元42之光電感測器之光之位置成為劃線頭22之最上端位置，且以使遮蔽板43之位置始終位於較該最上端位置靠下方之方式受到控制。
又，伺服馬達44係使劃線頭22沿z軸方向移動之馬達，於其軸上設置有伺服編碼器(servo encoder)45。又，於伺服馬達44之輸出軸上安裝有滑輪(pulley)46a，經由滑輪 46a、46b及張設於兩滑輪間之傳輸帶47而向滾珠螺桿48傳遞旋轉力。劃線頭22以藉由滾珠螺桿48之旋轉而上下移動之方式構成。
此處，移動台11、導軌12a、12b或輔助平台16及驅動該等之馬達14、15、以及使劃線頭22移動之伺服馬達23，構成使劃線頭與脆性材料基板於與該基板之被劃線之面平行之方向相對移動之移動機構。
其次，利用方塊圖對本實施形態之劃線裝置10之控制器之構成進行說明。圖5係劃線裝置10之控制器50之方塊圖。於本圖中，來自CCD相機27之輸出經由控制器50之圖像處理部51而賦予給控制部52。輸入部53輸入建立配方表時所需之資料。於控制部52連接有X馬達驅動部54，又，連接有Y馬達驅動部55、旋轉用馬達驅動部56及劃線頭驅動部57。X馬達驅動部54驅動伺服馬達23。Y馬達驅動部55驅動馬達14。旋轉用馬達驅動部56驅動馬達15。劃線頭驅動部57驅動馬達44。控制部52根據劃線之資料而控制輔助平台16之y軸方向之位置，且對輔助平台16進行旋轉控制。又，控制部52經由劃線頭驅動部57而沿z軸方向驅動劃線頭，並且於劃線輪25轉動時，以使劃線輪25以適當之負荷壓接於脆性材料基板之表面上之方式進行驅動。又，於控制部52連接有監視器58及資料保持部59。資料保持部59保持下述之攝像點之位置資料或用以進行劃線之劃線資料。又，與沿z方向驅動劃線頭之馬達連結之伺服編碼器45及雷射移位計41之輸出被輸入至控制部52。控制部52根 據該等輸入而如下述般檢測平台之上表面及基板之上表面位置，從而可執行劃線。
其次，對本實施形態之平台之零點位置檢測及其後之配方表建立進行說明。圖6A~圖6D係表示劃線裝置之輔助平台16上之1個平台31及雷射移位計41、劃線頭22等之概略圖，圖7係流程圖。
首先，如圖6A所示，劃線頭22處於最上部位置，且為遮蔽板43遮蔽感測器單元42之光電感測器之光之位置。而且，於圖7所示之步驟S1中，於更換平台31時，藉由雷射移位計41測量設置於輔助平台16上之平台31之上表面位置。設此時之至平台31為止之距離為d1，並暫時保持於資料保持部59。
於步驟S2中，如圖6B所示，以基準塊35位於雷射移位計41之下方之方式使輔助平台16移動。然後，對基準塊35上照射雷射並藉由雷射移位計41檢測基準塊35之上表面位置。此時設至基準塊35之上表面為止之距離為d2。
其次，將於步驟S3中測量出之d1與d2之差(d2-d1)登錄為參數△d。△d為基準塊35與平台31之z軸方向之差。
又，於步驟S4中，如圖6C所示使輔助平台16移動而使基準塊35位於劃線頭22之正下方。然後，使劃線頭22自基準位置開始下降，並下降至其刀尖抵接於基準塊35之上表面為止。此時，將由伺服編碼器45檢測之距離設為d3並登錄為記憶參數(memory parameter)。如此一來，藉由步驟S1~S4，可識別劃線頭之刀尖之前端與平台之上表面之距 離。即，平台36於自劃線頭觀察時d3-△d之位置成為上表面。將該距離登錄為零點(步驟S5)。
之後，如圖6D所示，於步驟S6中，於平台31上配置成為劃線之加工對象之脆性材料基板36。脆性材料基板36設為於其內側呈格子狀地形成有多個功能區域之低溫煅燒陶瓷基板。然後，使用雷射移位計41測量至該基板之上表面為止之距離。此時，較佳為測量至基板36之多個點之距離，例如，如圖8所示，針對基板36之中心61及其周圍之點62~65之共計5個點，利用雷射移位計檢測至該等之距離。而且，若將計測出之5個點之距離之平均值設為d4，則將該值識別為自雷射移位計41至基板36之上表面為止之距離。惟由於將平台31之上表面設為零點，因此如根據圖6A、圖6B明示，基板36之高度D4為(d1-d4)。於步驟S7中，如圖6D所示，算出自劃線頭22至基板36之上表面為止之距離作為(d3-△d)-D4。由於該距離計測係藉由雷射移位計41進行之非接觸檢測，因此不會對脆性材料基板造成任何損傷，且能夠於極短時間內結束計測。又，即便基板為低溫煅燒陶瓷基板等厚度偏差較大之基板，因可針對多個部位測量基板之厚度，因此可更準確地獲得基板之高度資料。
如此般檢測基板之厚度之後，根據配方表中之基板高度而將使劃線頭下降之距離寫入到配方表中，從而完成配方表(步驟S8)。
根據如此般完成之配方表而對脆性材料基板進行劃線。 又，即便於利用其他劃線裝置對其他脆性材料基板同樣地進行劃線之情形時，亦可讀出該配方表並算出對基板施加之負荷而進行劃線。從而，就配方表而言，只要基板之種類已定，則即便變更劃線裝置之種類亦可直接應用。
另外，上述實施形態中係利用雷射移位計作為非接觸移位計之例子，但只要能夠以非接觸準確地檢測至基板或平台之上表面為止之距離，則亦可為其他移位計。
[產業上之可利用性]
本發明係用以檢測劃線裝置之平台之基準位置之方法，可較佳地用於劃線裝置。
10‧‧‧劃線裝置
11‧‧‧移動台
12a、12b‧‧‧導軌
13‧‧‧滾珠螺桿
14‧‧‧馬達
15‧‧‧馬達
16‧‧‧輔助平台
20‧‧‧橋接器
21a、21b‧‧‧支柱
22‧‧‧劃線頭
23‧‧‧伺服馬達
24‧‧‧固持器
25‧‧‧劃線輪
26‧‧‧滾珠螺桿
27‧‧‧CCD相機
28a、28b‧‧‧導軌
31‧‧‧平台
32‧‧‧平台
33‧‧‧平台
34‧‧‧平台
35‧‧‧基準塊
36‧‧‧脆性材料基板
37‧‧‧脆性材料基板
38‧‧‧脆性材料基板
39‧‧‧脆性材料基板
41‧‧‧雷射移位計
42‧‧‧感測器單元
43‧‧‧遮蔽板
44‧‧‧伺服馬達
45‧‧‧伺服編碼器
46a、46b‧‧‧滑輪
47‧‧‧傳輸帶
48‧‧‧滾珠螺桿
50‧‧‧控制器
51‧‧‧圖像處理部
52‧‧‧控制部
53‧‧‧輸入部
54‧‧‧X馬達驅動部
55‧‧‧Y馬達驅動部
56‧‧‧旋轉用馬達驅動部
57‧‧‧劃線頭驅動部
58‧‧‧監視器
59‧‧‧資料保持部
61‧‧‧基板之中心
62‧‧‧基板中心之周圍之點
63‧‧‧基板中心之周圍之點
64‧‧‧基板中心之周圍之點
65‧‧‧基板中心之周圍之點
101‧‧‧平台
102‧‧‧脆性材料基板
102a‧‧‧產品部分
102b‧‧‧產品之周邊部分
103‧‧‧劃線頭
104‧‧‧感測器單元
105‧‧‧遮蔽板
(d3-△d)-D4‧‧‧自劃線頭至上述脆性材料基板為止之距離
d1‧‧‧至上述輔助平台上之上述平台之上表面為止之距離
d2‧‧‧配置於上述輔助平台上之基準塊之上表面為止之距離
d3‧‧‧自基準位置起至使劃線頭下降而抵接於上述基準塊之上表面為止之距離
d4‧‧‧脆性材料基板之至少一點為止之距離
D4‧‧‧脆性材料基板之高度
S1~S8‧‧‧步驟
圖1係表示先前之劃線裝置中之基板之上表面檢測前之主要部分之圖。
圖2係表示先前之劃線裝置中之基板之上表面檢測時之動作之圖。
圖3A係表示應用本發明之實施形態之基板上表面檢測方法之劃線裝置之一例之概略立體圖。
圖3B係表示該劃線裝置之主要部分之立體圖。
圖4係表示本實施形態之劃線裝置之平台之立體圖。
圖5係表示應用本實施形態之劃線裝置之控制器之方塊圖。
圖6A係表示藉由雷射移位計測量至零點檢測時之輔助平台上之平台為止之距離之圖。
圖6B係表示藉由雷射移位計測量至零點檢測時之輔助平 台上之基準塊為止之距離之圖。
圖6C係表示藉由劃線頭測量至零點檢測時之輔助平台上之基準塊為止之距離之圖。
圖6D係表示測量平台上之脆性材料基板之高度之狀態之圖。
圖7係表示零點檢測及配方表建立時之動作之流程圖。
圖8係表示藉由雷射移位計測定基板時之測量點之圖。
S1~S8‧‧‧步驟

Claims (5)

  1. 一種基板上表面檢測方法，其係劃線裝置之基板上表面檢測方法，該劃線裝置包括：輔助平台，其於上表面保持平台及基準塊；劃線頭，其於下端具有劃線輪，且相對於上述輔助平台可自如地上下移動；及非接觸移位計，其被保持於上述輔助平台之上表面側上方之位置，且測量至下方之反射面為止之距離；且藉由上述非接觸移位計檢測至上述輔助平台上之上述平台之上表面為止之距離d1，藉由上述非接觸移位計檢測至配置於上述輔助平台上之基準塊之上表面為止之距離d2，將上述平台與基準塊之z軸方向之差(d2-d1)設為△d，將自劃線頭之初始位置起至使劃線頭下降而抵接於上述基準塊之上表面為止之距離設為d3，將自劃線頭觀察之上述平台之上表面d3-△d設定為零點，於上述平台上配置成為加工對象之脆性材料基板，藉由上述非接觸移位計檢測至脆性材料基板之至少一點為止之距離d4，將上述脆性材料基板之高度D4設為(D4=d1-d4)，將(d3-△d)-D4設為自劃線頭至上述脆性材料基板為止之距離。
  2. 如請求項1之基板上表面檢測方法，其中針對包括上述脆性材料基板之功能區域之複數個部分進行測量，算出其平均值而求得上述脆性材料基板之高度。
  3. 一種劃線裝置，其包括：輔助平台，其於上表面保持平台及基準塊；劃線頭，其於下端具有劃線輪，且相對於上述輔助平台可自如地上下移動；非接觸移位計，其被保持於上述輔助平台之上表面側上方之位置，且測量至下方之反射面為止之距離；移動機構，其使上述劃線頭與上述平台上之脆性材料基板於與該基板之被劃線之面平行之方向相對移動；及控制部，其以上述輔助平台之上表面為零點位置，於上述平台上配置成為加工對象之脆性材料基板，使上述移動機構及劃線頭移動而進行劃線。
  4. 如請求項3之劃線裝置，其中上述控制部藉由上述非接觸移位計分別檢測至上述輔助平台上之平台之上表面為止之距離d1、及至基準塊之上表面為止之距離d2，且檢測自劃線頭之初始位置起至使劃線頭下降而抵接於上述基準塊之上表面為止之距離d3，若將d2-d1設為△d，則將自劃線頭觀察到之上述平台之上表面d3-△d設定為零點，藉由上述非接觸移位計檢測至脆性材料基板之至少一點為止之距離d4，而將上述脆性材料基板之高度D4設為(D4=d1-d4)，將(d3-△d)-D4設為自劃線頭至上述脆性材料基板為止之距離。
  5. 如請求項4之劃線裝置，其中上述控制部針對包括上述脆性材料基板之功能區域之複數個部分進行測量，算出其平均值而求得上述脆性材料基板之高度。
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