切断装置的制作方法

本发明涉及一种用于基板分断的切断装置，尤其涉及一种切断装置中的基板分断的检测。

背景技术：

一般来说，平板显示面板或太阳电池面板等的制造工艺包括将玻璃基板、陶瓷基板、半导体基板等包含脆性材料的基板(母基板)进行分断的步骤。所述分断广泛使用如下方法：使用钻石尖或刀轮等刻划工具在基板表面形成划线，使裂痕(垂直裂痕)从该划线沿基板厚度方向伸展。在形成了划线的情况下，也存在垂直裂痕沿厚度方向完全伸展而将基板分断的情况，但也存在垂直裂痕沿厚度方向仅局部地伸展的情况。在后者的情况下，在形成划线后进行切断处理。切断处理大致为如下处理：通过将以沿着划线的形态抵接在基板的切断刀下压，使垂直裂痕沿厚度方向完全进展，由此将基板沿划线分断。

作为用于所述切断处理的切断装置，公知有各种形态的切断装置(例如参照专利文献1)。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2004-131341号公报

技术实现要素：

[发明要解决的问题]

在将例如像专利文献1所公开的以往的切断装置用于量产步骤的情况下，通常对于在相同条件下制造且形成了划线的基板，基于相同切断条件来进行切断处理。所述切断条件是以确实地分断基板为前提而决定，但由于划线形成深度的不均、或切断刀产生缺损等，而有可能产生即使通过切断处理也无法分断基板的不良情况。

以往，如果不是在对一基板进行所有切断处理，并将基板从切断装置搬出之后，那么将难以发现所述不良情况的产生。而且，在产生了所述不良情况的情况下，必须将该基板重新供于切断处理。此种应对成为使产量降低的主要原因。

本发明是鉴于所述问题而完成的，其目的在于提供一种切断装置，能够迅速且确实地检测出通过切断处理是否成功分断基板。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，技术方案1的发明的特征在于：其是将在一主面侧形成划线而成的基板沿所述划线进行切断的装置，包括：平台，将所述基板以水平姿势载置；切断刀，相对于所述平台进退自如地设置在所述平台上方而成；摄像器件，能够对载置在所述平台的所述基板进行拍摄；以及分断检测器件，基于所述摄像器件的拍摄结果来对所述基板的分断进行检测；且所述装置构成为，在将所述基板以所述划线延伸方向与所述切断刀的刀尖延伸方向一致的方式载置在所述平台的状态下，使所述切断刀下降至规定下降停止位置，由此将所述基板沿所述划线分断；并且所述摄像器件能够在所述切断刀开始下降的同时以规定时间间隔反复拍摄所述基板；所述分断检测器件在每次所述摄像器件获取拍摄图像时，根据基于该获取图像而产生的判定指标值是否超过规定阈值，来判定所述基板是否成功分断。

技术方案2的发明是根据技术方案1所述的切断装置，其特征在于：所述分断检测器件是以由所述摄像器件最初获取的拍摄图像作为基准图像，基于所述基准图像与最新获取的拍摄图像的差分图像，产生所述判定指标值。

技术方案3的发明是根据技术方案2所述的切断装置，其特征在于：所述判定指标值是所述差分图像的所有像素的像素值的方差值。

技术方案4的发明是根据技术方案1至3中任一项所述的切断装置，其特征在于：在基于使用最新的所述拍摄图像产生的所述判定指标值判定为所述基板被分断的情况下，停止利用摄像器件进行之后的拍摄。

技术方案5的发明是根据技术方案1至4中任一项所述的切断装置，其特征在于：在尽管所述切断刀下降至规定下降停止位置，但所述分断检测器件并非判定为所述判定指标值超过所述阈值的情况下，也判定为所述基板未被分断。

技术方案6的发明是根据技术方案1至5中任一项所述的切断装置，其特征在于：所述摄像器件是相互隔离而设的两个摄像器件，所述分断检测器件是对所述两个摄像器件分别拍摄的拍摄图像个别地产生所述判定指标值并与所述阈值进行比较，在各所述判定指标值超过所述阈值的情况下，判定为所述基板被分断。

技术方案7的发明是根据技术方案1至6中任一项所述的切断装置，其特征在于：所述平台透明，所述摄像器件设置在所述平台下方而成，所述摄像器件隔着所述平台对所述基板进行拍摄。

[发明的效果]

根据技术方案1至7的发明，能够迅速且确实地判定基板是否成功分断。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的切断装置100的主要部分的图。

图2是表示本发明的实施方式的切断装置100的主要部分的图。

图3是表示分断检测处理流程的图。

图4是分断检测处理中检测出基板W的分断的情况下的时间序列图。

图5(a)、(b)是阶段性地表示切断处理进行中途的示意图。

图6是阶段性地表示切断处理进行中途的示意图。

图7(a)、(b)是阶段性地表示切断处理进行中途的示意图。

图8(a)、(b)是示意性地表示差分图像的图。

图9(a)、(b)是示意性地表示分断完成后的切断刀2与基板W附近的情况和此时的拍摄图像IM3的图。

具体实施方式

＜切断装置＞

图1及图2是表示本发明的实施方式的切断装置100的主要部分的图。切断装置100具备：平台1，用来将基板W以水平姿势载置；切断刀2，通过压抵在基板W而将基板W分断；以及夹头3，用来固定被载置在平台1的基板。切断装置100是如下装置：通过使用切断刀2对预先形成了划线SL的基板W实施切断处理，使裂痕(垂直裂痕)从该划线SL朝基板W的厚度方向伸展，由此将基板W沿划线SL分断。

基板W包含玻璃基板、陶瓷基板、半导体基板等脆性材料。厚度及尺寸并无特别限制，典型来说，假定具有0.4mm～1.0mm左右的厚度或50mm～300mm左右的尺寸。

此外，在图1及之后的图中，表示在基板W仅形成1条划线SL的形态，但这是为了简化图示及方便说明，通常相对于一个基板W形成多条划线SL。

另外，在图1及图2中，当表示平台1、切断刀2及基板W的配置关系时，标注如下右手系xyz座标，即，将切断刀2的长度方向设为x轴方向，将水平面内与x轴方向垂直的方向设为y轴方向，将铅垂方向设为z轴方向。由此，图1成为关于切断装置100的平台1周围的yz侧视图，图2成为包含同样关于平台1周围的zx侧视图的图。

平台1包含例如石英玻璃等透明部件，在设为水平的其上表面1a载置基板W。基板W以使形成划线SL而成的一侧的主面(划线形成面)Wa抵接在上表面1a的形态，且以使划线SL的延伸方向与切断刀2的刀尖2a的延伸方向一致的形态载置在平台1，并通过夹头3固定在平台1。

切断刀2包含例如超钢合金或部分稳定化氧化锆等，如图1所示，在其铅垂下侧部分具备与该切断刀2的长度方向垂直的截面呈大致三角形状的刀尖2a。刀尖2a由大致呈15°～60°左右角度的两个刀面形成。

而且，切断装置100在比平台1靠铅垂下方具备两部相机4(4a、4b)。相机4例如为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)相机。两部相机4(4a、4b)在包含切断刀2(更详细来说为刀尖2a)的铅垂面(zx面)内在x轴方向相互相隔配置而成。各相机4朝向铅垂上方配置，能够隔着透明平台1对其上方、更具体来说为载置在平台1的基板W进行拍摄。

优选两部相机4(4a、4b)以如下方式配置，即，相比于彼此的距离，与沿切断刀2延伸的划线SL的最近端部的距离更小。但是，各相机4的拍摄范围相对于基板W的尺寸充分小，在该拍摄范围内，仅包括包含划线SL的一部分的基板W的一部分。

另外，以随附于各相机4的形态设置照明器件5(5a、5b)而成。照明器件5以朝向铅垂上方照射照明光的方式配置而成。作为照明器件5，优选一例为使用以围绕各相机4的形态设置的环状照明，但也可以使用其他方式的照明器件。

相机4(及照明器件5)是在下述形态中进行分断检测处理时使用。此外，相机4也可以为在切断位置的定位时使用的形态。

以下，根据图2所例示的配置形态，为方便起见，有时将两部相机4(4a、4b)统称为左右的相机4。

进而，虽然在图1中省略图示，但如图2所示，切断装置100具备控制部10、平台移动机构11、切断刀升降机构12、输入操作部13及显示部14。

控制部10是负责切断装置100的各部的动作控制或下述分断检测处理的部位，例如通过计算机等来实现。控制部10具备切断执行处理部21与分断检测处理部22作为其功能性构成要素。切断执行处理部21是负责切断处理的各部的动作控制的部位。分断检测处理部22是负责分断检测处理的部位，所述分断检测处理是用来检测通过切断处理是否成功分断基板W。

平台移动机构11是使平台1在水平面内(xy面内)移动的机构。具体来说，能够进行y轴方向上的平移移动与以铅垂方向作为旋转轴的旋转移动。平台移动机构11按照切断执行处理部21的控制指示进行动作，由此进行切断对象位置的移动及划线SL相对于切断刀2的位置对准。

切断刀升降机构12是在切断处理时使切断刀2在铅垂方向上升降的机构。通过使所述切断刀升降机构12动作，切断刀2相对于载置在平台1的基板W进退自如。大致来说，按照切断执行处理部21的控制指示，切断刀升降机构12使切断刀2像图1中箭头AR1所示的那样下降，并抵接在划线形成面Wa的相反面即基板W的非划线形成面Wb的、划线SL的上方位置，由此，基板W沿划线SL被分断。

更详细来说，切断处理时，切断刀2(严格来说为其刀尖2a)是从规定的初始位置z＝z0下降至到达设定在比非划线形成面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)为止。此外，将z＝z0至z＝z2的距离|z2－z0|称为切断刀2的压入量。

输入操作部13为如下部位：包含例如键盘或鼠标、触摸面板等，且用来供切断装置100的使用者对切断装置100输入各种执行指示或处理条件等。

显示部14是用来显示切断装置100的处理菜单或动作状态等的显示器。

＜分断检测处理＞

接下来，对在具有如上所述的构成的切断装置100中进行的分断检测处理进行说明。本实施方式的分断检测处理大致如下：在切断处理的执行中，以规定时间间隔连续地利用左右的相机4这两部相机进行基板W的图像获取(摄入、撷取)，并基于所获取的图像内容，判定是否进行了基板W的分断。

图3是表示分断检测处理流程的图。另外，图4是分断检测处理中检测出基板W的分断的情况下的时间序列图。

首先，为了进行切断处理，预先将基板W载置固定在平台1，在已进行定位的状态下，根据来自切断执行处理部21的动作指示，切断刀升降机构12使切断刀2从其初始位置z＝z0朝向z轴负方向下降(步骤S1)。

另外，与所述切断刀2的下降开始同步地，分断检测处理部22对左右的相机4给予执行指示，以进行预先规定的时间间隔的图像获取。响应所述执行指示的左右的相机4分别通过照明器件5(5a、5b)照射照明光，并且先获取第1张拍摄图像(步骤S2)，之后，在判定为基板W被分断之前的期间，将i＝2(步骤S3)作为初始值，以设定的时间间隔获取第i张(i＝2、3、4、···)拍摄图像(步骤S4)。

然后，每当左右的相机4获得第i张(i＝2、3、4、···)拍摄图像时，分断检测处理部22便以该拍摄图像为对象，进行基板W是否产生分断的判定处理(步骤S5)。

判定处理是通过如下方式来进行：针对左右的相机4分别获取的每张拍摄图像，个别地以第1张拍摄图像作为基准图像，判定与最新获取的第i张拍摄图像有无差异点。具体来说，产生第1张拍摄图像与第i张拍摄图像的差分图像，针对来自左右的相机4的差分图像两者，判定基于该差分图像的像素值而产生的判定指标值是否超过规定基准(阈值)(步骤S6)。

判定指标值的设定方式可考虑到各种对策，在本实施方式中，将差分图像的所有像素的像素值的方差(σ²)作为判定指标值，对该方差值设定阈值。阈值被预先设定为：假定如果是利用切断刀2在基板W产生沿着划线SL的分断的情况下的差分图像，那么通常应该会超出的方差值。

此外，基于左右隔离的两部相机4的拍摄结果分别进行判定的原因在于，如果判断为在这些相机4所拍摄的位置上产生分断，那么认为在两位置之间也大致确实地产生分断，即使不拍摄基板W的整体(或划线SL的整体)，也能够检测出基板W的分断。

在判定为左右两者的判定指标值超出阈值的情况下(步骤S6中为YES(是))，判定为基板W的分断成功(步骤S7)。所述判定的前提是：在未产生分断的期间，由于基板W未发生变化，因此第i张拍摄图像与第1张拍摄图像应该相同，在产生分断后，由于基板W的状态不同，因此拍摄图像变得与第1张拍摄图像不同。

在图4中，例示i＝N时判定为分断成功的情况(检测出分断的情况)。此外，在进行所述判定的时间点，停止利用左右的相机4进行图像获取。也就是说，在基于最新拍摄的拍摄图像判定为基板W被分断的时间点，停止利用左右的相机4进行之后的拍摄。但是，切断刀2即使在基板W被分断后仍继续下降至到达预先规定的下降停止位置(z＝z2)，之后返回至初始位置。

在并非判定为左右两者的判定指标值超过规定基准(阈值)的情况下(步骤S6中为NO(否))，且切断刀2到达下降停止位置的情况下(步骤S8中为YES)，尽管用于分断的动作(切断动作)已完成，但仍判定为未被分断(分断失败)(步骤S9)。所述情况下，以使下降停止位置(z＝z2)更低的方式再次设定压入量后，再次进行切断处理。此外，在并非判定为左右两者的判定指标值超过规定基准(阈值)的情况下，存在左右两者的判定指标值均未达到基准的情况和仅其中一者达到基准的情况。后者相当于基板W仅局部被分断的情况。另外，切断刀2的位置例如由如下形态特定出：分断检测处理部22获取设于切断刀升降机构12的未图示的编码器的脉冲值、或从设置在切断装置100的未图示的切断刀2的高度位置检测用位置传感器提供的信号等。

在并非判定为左右两者的判定指标值超过规定基准(阈值)的情况下(步骤S6中为NO)，且切断刀2未到达下降停止位置的情况下(步骤S8中为NO)，通常，切断动作尚未完成。所以，在切断刀2开始下降后，在未经过预先设定的处理上限时间的情况下(步骤S10中为NO)，设为i＝i+1(步骤S11)，利用左右的相机4进行下一次图像获取。

这里，所谓处理上限时间，是指只要切断刀2的下降动作正常(无论分断是否成功)，便推断在切断刀2开始下降后至经过该时间为止的期间切断刀2应该到达下降停止位置的时间，且是鉴于切断动作时预先设定的压入量与切断刀升降机构12使切断刀2下降的速度而设定的时间。

所以，在经过处理上限时间的情况下(步骤S10中为YES)，假定切断刀2的下降状况产生某些异常，因此切断执行处理部21中止切断处理，基板检测处理部22也中止基板检测处理。然后，由作业者适当确认切断刀2或切断刀升降机构12的状态。此外，从切断处理的开始时间起有无时间经过是通过基板检测处理部22适当参照设于切断装置100的未图示的计时器的值来判断。

接下来，针对所述判定处理，与切断处理的进行状况的变化一并更具体地进行说明。图5至图7是阶段性地表示切断处理的进行中途的示意图，在图5及图7中也示意性地表示相机4所获取的拍摄图像。另外，图8是示意性地表示差分图像的图。

图5(a)表示切断刀2开始下降后未到达基板W的状态。只要处于该状态，那么如图5(b)所示，拍摄图像IM1以仅显现在基板W的中心位置存在划线SL的情况的图像的形式获得。

此外，在图1中概略性地以两个刀面交叉的形态表示刀尖2a，但如图5(a)所示，更详细来说，刀尖2a成为前端部分具有某曲率半径的曲面。

另外，第1张拍摄图像与第i张拍摄图像的差分图像也可以是以两图像整体为对象而产生的形态，就判定处理的高速化的观点来说，在本实施方式中，仅将拍摄范围(图5(b)中为拍摄图像IM1的一部分范围)的一部分区域、更具体来说为拍摄图像中产生分断的划线SL的形成区域附近设定为产生差分图像时的处理对象区域ROI，仅对所述处理对象区域ROI产生差分图像。

只要切断刀2未到达基板W，与图5(b)所示的拍摄图像IM1实质上相同的拍摄图像便作为第i张拍摄图像被反复获取。也就是说，第1张拍摄图像与第i张拍摄图像的图像内容几乎无差异。因此，切断刀2未到达基板W的期间的差分图像作为所有像素的像素值大致为0的图像而产生。图8(a)示意性地表示所述情况的差分图像D1。此外，图8(a)所示的差分图像D1根据图示的情况来看成为整面白色的图像，但实际的差分图像D1只不过是以作为差分值为0的情况下的亮度而设定的亮度的像素整面地扩展的图像的形式获得。该差分图像D1的方差值未被判断为超过阈值。所以，只要获取像拍摄图像IM1那样的拍摄图像，便在步骤S6中继续判断为NO。此外，所谓步骤S8中判断为YES而到达步骤S9的情况，是指在切断刀2到达下降停止位置之前的期间，仅反复获取与拍摄图像IM1实质上相同的拍摄图像的情况。

继续下降的切断刀2不久便像图6所示的那样抵接在基板W。如果在抵接在基板W后仍继续使切断刀2下降，那么切断刀2会对基板W施力，在基板W中，如图6中箭头AR2所示，垂直裂痕CR从划线SL伸展。而且，随着所述垂直裂痕CR伸展，基板W被向左右拉离，最终像图7(a)所示的那样被分断为两个单片W1、W2。此时，两个单片W1、W2以通过切断刀2而扩展的形式被相互向左右隔离，由此，在两者之间形成间隙G。所以，如图7(b)所示，此时的拍摄图像IM2以显现出在两个单片W1、W2之间存在间隙G的状态的像的形式获得。

图8(b)表示获得图7(b)所示的拍摄图像IM2作为第i张拍摄图像的情况下与图5(b)所示的拍摄图像IM1的(关于处理对象区域ROI的)差分图像D2。在图8(b)所示的差分图像D2中，形成显现在拍摄图像IM1的相当于划线SL的区域RE1、和以夹隔该区域的形态形成的在拍摄图像IM2中显现的相当于间隙G的区域RE2。此外，图8(b)所示的差分图像D2始终为示意性的图像，在实际的差分图像D2中，区域RE1与区域RE2分别只不过是与包含对方在内的周边区域为不同亮度的区域。

在获得差分图像D2的情况下，作为由此算出的判定指标值的方差值超过阈值。如果在左右的相机4中获得像拍摄图像IM2那样的拍摄图像，那么左右的判定指标值均超过阈值，判断为分断成功。

在本实施方式中，在切断刀2开始下降后，利用左右的相机4以规定间隔拍摄切断刀2，并直接基于拍摄图像来判定是否产生分断，因此，当产生分断时，能够几乎实时地、更具体来说在切断刀2将通过分断产生的两个单片W1、W2扩展的状态时掌握所述分断情况。另外，针对尽管切断刀2到达下降停止位置但分断并未成功的情况，也能够在刚进行切断动作后便立即掌握所述情况，因此，能够迅速地进行改变压入量后的再次切断。

此外，也认为，即使不像所述顺序那样在切断刀2刚开始下降后便立即连续地进行拍摄，只要拍摄切断刀2到达下降停止位置后的基板W的状态，便也能够判定是否成功分断。然而，本发明的发明者努力进行研究后，了解到所述形态中难以良好地判定是否成功分断。

图9是示意性地表示为了说明这点而表示的分断完成后的切断刀2与基板W(实际上为单片W1及W2)的附近的情况、和此时相机4所获取的拍摄图像IM3的图。

在将基板W分断后到达下降停止位置的切断刀2通过切断刀升降机构12而上升。由此，如果切断刀2与单片W1及W2隔离，那么此前通过切断刀2左右扩展的单片W1及W2会像图9(a)所示的那样相互接近，两者之间产生的间隙G被消除。而且，在分断面也就是形成了划线SL及垂直裂痕CR的部位，单片W1及W2相接触。图9(b)示意性地表示该情况下由相机4获得的拍摄图像IM3。如图9(b)所示，拍摄图像IM3是以在原来形成了划线SL的部位重叠垂直裂痕CR的像的形式获得，但作为图像而言，与图5(b)所示的拍摄图像IM1类似。所以，即使与所述顺序同样地产生差分图像，并进行基于阈值的判定，也难以确实地判定是否成功分断。

相对于此，在本申请的情况下，通过适宜地规定相机4的拍摄时间间隔，对于第k张拍摄图像无法捕捉到的分断(更详细来说为切断刀2将通过基板W的分断所产生的两个单片W1、W2向左右扩展的状态)，能够通过接下来获取的第k+1张拍摄图像进行捕捉，因此，通过基于所述第k+1张拍摄图像的判定处理，能够确实地判定基板W是否产生分断。

此外，关于相机4的拍摄时间间隔，例如在切断刀2的下降速度为50mm/sec～150mm/sec、压入量为0.1mm～0.2mm的情况下，优选设定为10msec～50msec左右。

以上，像所说明的那样，根据本实施方式的切断装置，执行使垂直裂痕沿划线伸展的切断处理时，与所述切断处理同步地，以规定时间间隔拍摄作为分断对象的基板，并基于各拍摄结果来判定基板是否产生分断，由此，能够迅速且确实地判定基板是否成功分断。

＜变化例＞

所述实施方式中是利用相互隔离的两部相机进行拍摄，但也可以取而代之，而为一部相机(摄像器件)拍摄形成了划线SL的范围的全部或大部分，并基于其拍摄结果进行判定处理的形态。或者，也可以为使用三部以上的相机的形态。

另外，在所述实施方式中，基于第1张拍摄图像与第i张拍摄图像的差分图像，进行是否进行了分断的判定，但也可以取而代之而为将拍摄图像直接作为判定对象的形态。

[符号的说明]

1 平台

2 切断刀

2a 刀尖

3 夹头

4(4a、4b) 相机

5(5a、5b) 照明器件

10 控制部

11 平台移动机构

12 切断刀升降机构

13 输入操作部

14 显示部

21 切断执行处理部

22 分断检测处理部

100 切断装置

CR 垂直裂痕

D1、D2 差分图像

G 间隙

IM1～IM3 拍摄图像

ROI 处理对象区域

SL 划线

W 基板

Wa 划线形成面

Wb 非划线形成面