JP2009148982A - ブレーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の切断を自動化することができるブレーキング装置をコスト安価に提供する。
【解決手段】分割予定線２が形成された基板１を支持する支持台３０と、ブレード５２を移動させて支持台３０に支持された基板１に曲げ応力を付与する応力付与部５０と、を備え、分割予定線２に沿って基板１を切断するブレーキング装置１０において、支持台３０の振動を検出して基板１の切断を検出する切断検出部７６を備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、サファイア、シリコン、インジウムリン、ガリウム砒素などを含む半導体ウエハ等の脆性材料からなる基板を切断するブレーキング装置に関する。

例えば、半導体装置の製造工程では、半導体ウエハやサファイア基板等の基板の一方面がダイヤモンドブレード等により格子状に形成された分割予定線によって複数領域に区画され、そして、基板を分割予定線に沿って切断することにより個々のチップを製造する。

上記基板の分割予定線に沿った切断を行うブレーキング装置として、粘着シートの下面に分割予定線を形成した他方面と反対側の一方面を貼着して基板を固定し、受け台の上面に基板の他方面を載置した後、粘着シートの上方から降下されるブレードを分割予定線と対応する基板の一方面に押し当てて基板に曲げ応力を付与することにより基板を分割予定線に沿って切断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなブレーキング装置では、基板の反りや、基板の厚さや、基板に設けた分割予定線の罫書スジの深さ等のばらつきにより、基板の割れ残りが発生する場合がある。割れ残りが発生すると作業者は、ブレーキング装置を停止させブレードの位置や付与する応力量等の設定を変更した後、ブレーキング装置を動作させて割れ残り箇所に再度曲げ応力を付与して切断する必要がある。そのため、ブレーキング装置の動作中、作業者がつきっきりで割れ残りの有無を確認しなければならず、ブレーキング装置の自動化することができない問題がある。

これに対し、ブレードが基板に付与する曲げ応力を大きくすれば割れ残りの発生を抑えることができるが、曲げ応力を大きくするとヒビや欠け等のチッピングが生じやすく分割されたチップの品質が悪化する問題がある。

そこで、基板を支持する基板支持台と、基板のスクライブラインに沿って延在するように形成されており、基板支持台により支持された前記基板の切断位置を押圧することによって基板を切断するブレイクバーと、基板支持台により支持された前記基板へ向かう第１方向と、基板支持台により支持された基板から離れる第２方向とに、ブレイクバーを移動するブレイクバー移動部と、ブレイクバー移動部の移動動作を制御する移動制御部と、を備えたブレーキング装置において、移動制御部により制御されたブレイクバー移動部によって第１方向へ移動し切断位置を押圧するブレイクバーにより切断位置にて切断される基板の切断を検知する切断検知部を設けるものが提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。

しかしながら、切断検知部は、基板切断時に移動するブレイクバーの振動を検出して基板の切断を検知するため、基板切断により生じる振動以外の外乱による振動の影響を受けやすく誤検知しやすい。そのため、ブレイクバーの振動の検出に加え、ブレイクバーと同期移動しかつ基板切断時に生じる振動の影響を受けにくい固定バーの振動を検出し、ブレイクバーからの検出値と固定バーからの検出値との差分データにより外乱による振動を打ち消して基板の切断を検知する必要があり、振動検出するセンサが複数必要となり製造コストが増大する問題がある。

また、搬送中の振動等によりブレイクバーが切断位置を押圧する前に基板が既に割断されている場合、上記の切断検知部ではブレイクバーが基板をいくら押圧しても切断を検知することができず、正確に基板切断の有無を検知できない問題がある。
特開２００７−５５１９７号公報 特開２００６−２４５２６３号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、分割されたチップの品質悪化を抑えつつ、基板の切断を自動化することができるブレーキング装置をコスト安価に提供することを目的とする。

本発明にかかるブレーキング装置は、分割予定線が形成された基板を支持する支持台と、ブレードを移動させて前記支持台に支持された前記基板に曲げ応力を付与する応力付与部と、を備え、前記分割予定線に沿って前記基板を切断するブレーキング装置において、前記支持台の振動を検出して前記基板の切断を検出する切断検出部を備えることを特徴とする。

上記本発明では、基板の切断を検出する切断検出部を備えているため、作業者が装置に付きっきりで割れ残りの有無を確認する必要がなく、ブレーキング装置を自動化することができる。しかも、切断検出部は、支持台の振動を検出して基板の切断を検出するため、ブレードの移動により生じる振動の影響を受けにくくなり、複数のセンサを設けなくても正確に基板切断の有無を検出することができる。

上記発明において、前記切断検出部は、前記支持台に支持された前記基板の前記分割予定線を撮像する撮像手段を備え、前記応力付与部が前記基板に曲げ応力を付与した状態で前記撮像手段により前記分割予定線を撮像して前記基板の切断を検出してもよく、ブレードが曲げ応力を付与する前に既に基板が割断されている場合であっても、正確に基板の切断を検出することができる。

また、上記発明において、前記応力付与部が前記基板に曲げ応力を付与した後、前記切断検出部により前記基板の切断が検出されない場合、前記応力付与部が前回付与した曲げ応力より大きな曲げ応力を前記基板に再度付与してもよい。

本発明によれば、分割されたチップの品質を悪化させることなく基板を切断するブレーキング装置をコスト安価に自動化することができる。

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態にかかるブレーキング装置１０の斜視図であり、図２はブレーキング装置１０の要部を拡大して示す斜視図、図３は基板が保持された状態を示す基板保持部２０の平面図、図４はブレーキング装置１０を概略的に示す断面図である。

本実施形態にかかるブレーキング装置１０は、図１及び図２に示すように、例えば、ＬＥＤなどの半導体素子が格子状に複数形成されたサファイア基板（以下、基板という）１を切断して各半導体素子毎に切り分ける装置であって、基板保持部２０、支持台３０、応力付与部５０、切断検出部７０と、これらを駆動制御する制御部９０とを備え、各構成が水平配置されたベース部１１上に配設されている。

基板保持部２０は、図３に示すように、粘着シート２２と円環状のシート保持枠２４とを備え、シート保持枠２４の内側に粘着シート２２が張設されており、ベース部１１に設けられた移動テーブル１２上に着脱可能に固定される。粘着シート２２は、合成樹脂等のような伸縮性を有するビニールシートやポリエステルシート等の材料からなり、片側表面に粘着剤が塗布され基板１の一方面１ａを貼着することで基板１を基板保持部２０に固定する。また、基板１の他方面１ｂ側には透明な樹脂製の保護シート３０ａが配されており、支持台３０に基板１が保護シート３０ａを介して接触するようになっている。

基板保持部２０に固定する基板１は、ダイヤモンド針やダイヤモンドブレード等のスクライバによって基板１の一方面１ａと反対側の他方面１ｂに分割予定線２としての格子状の罫書スジが形成されている。

移動テーブル１２は、ベース部１１上に設置されたＸテーブル１３と、Ｘテーブル１３に設置された円筒状のθテーブル１４とを備える。

Ｘテーブル１３は、ベース部１１上において図中に示すＸ軸方向に延びるガイドレール１５に摺動可能に設けられ、Ｘテーブル駆動モータ１６によりＸ軸方向に往復移動可能に構成されている。また、Ｘテーブル１３には貫通孔１７が設けられており、θテーブル１４がこの貫通孔１７に挿入されＸテーブル１３に対して鉛直方向に相当するＺ軸回りに回転可能に設けられている。

θテーブル１４は、基板保持部２０を着脱可能に固定する部材であって、本実施形態では粘着シート２２に貼着された基板１を下方に向けて基板保持部２０がθテーブル１４に固定される。θテーブル１４は、基板保持部２０を装着した状態においてシート保持枠２４の内側に対応する中空部１４ａを備えており、θテーブル駆動モータ１８の駆動軸に連結されたギア１８ａを介してＺ軸を中心に回転可能に構成されている。

これにより、θテーブル１４上に固定された基板保持部２０がベース部１１に対してＸ軸方向及びθ軸周りに移動可能になっている。

θテーブル１４の中空部１４ａの下方には、ベース部１１に取付台３２を介して固定された一対の支持台３０，３０がＸ軸方向に所定間隔をあけて配設され、一対の支持台３０、３０の間に間隙３４が形成されており、支持台３０の上面が基板保持部２０に貼着された基板１の他方面１ｂと対向する。

支持台３０は、応力付与部５０から応力が付与されたときに基板１の他方面１ｂを支持するもので、切断対象となる基板１のＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向）を十分にカバーできる大きさに形成されている。

応力付与手段５０は、図１に示すように、一対の支持台３０、３０の間に形成された間隙３４の上方に配置されたブレード５２と、ブレード５２が固定されるとともにＺ軸（上下）方向に延びるガイドレール５６に摺動可能に設けられ摺動ベース５７とを備え、ベース駆動モータ５８が不図示のボールネジを回転制御することで、摺動ベース５７に固定されたブレード５２が軸方向に変位量を制御して往復移動可能に設けられている。

切断検出部７０は、応力付与部５０によって曲げ応力が付与された基板１の切断を検出するものであって、支持台３０の振動を検出する振動検出部７２と、支持台３０に支持された基板１の分割予定線２を撮像する画像処理部７４とを備える。

振動検出部７２は、ベース部１１上における取付台３２の近傍に配設された接触式の振動センサ７６を有し、応力付与部５０が切断対象の基板１に所定量の曲げ応力を付与した際に取付台３２を介して伝達される支持台３０の振動を検出し、所定値以上の振動を検出すると、基板１の切断を検出したとして切断信号を制御部９０に出力する。

画像処理部７４は、一対の支持台３０の間に形成された間隙３４の下方に配設されたカメラ７８により撮像された画像データに基づいて基板１の切断を検出する。

具体的には、カメラ７８はレンズを上方に向けて粘着シート２２に貼着された基板１の他方面１ｂ側に形成された分割予定線２が視野にはいるように調整されている。

そして、図５（ａ）のようにブレード５２が基板保持部２０の粘着シート２１に当接しておらず基板１に曲げ応力を付与していない状態と、図５（ｂ）のようにブレード５２が基板保持部２０の粘着シート２１を押圧して基板１に曲げ応力を付与している状態とのそれぞれの状態においてカメラ７８によって分割予定線２を撮像する。得られた画像データの各画素を二値化し、曲げ応力を付与していない状態から曲げ応力を付与することで暗点に相当するローレベルの変化量が所定値以上である場合、画像処理部７４は基板１が切断されているとして切断信号を制御部９０に出力する。

基板１が切断されていない場合、曲げ応力を付与していない状態から曲げ応力を付与しても分割予定線２近傍の明度に殆ど変化がないが、基板１が切断されている場合、曲げ応力を付与すると、図５（ｂ）のように切断箇所が広がりつつ下方に撓んで分割予定線２に相当する位置の明度が変化するため、暗点に相当するローレベルの変化量から基板１の切断を検出することができる。

また、画像処理部７４は、基板保持部２０を移動テーブル１２のθテーブル１４に固定した際に、カメラ７８により撮像された画像データに基づいて切断予定線２の位置を認識し、これを予め記憶されているブレード５２の刃先５２ａの位置と比較することで、水平面（Ｘ−Ｙ平面）内におけるブレード５２の刃先５２ａの位置と切断予定線２とのズレ量をＸ軸方向の変位量Δｘとθ軸回りの変位量Δθとして演算し、変位量Δｘ及び変位量Δθを制御部９０に入力する。

制御部９０は、コンピュータを備え、図６に示すように、振動検出部７２と画像処理部７４から入力される各種データに基づいて、Ｘテーブル駆動用モータ１６、θテーブル駆動モータ１８、ベース駆動モータ５８等を駆動制御してブレーキング装置１０の動作を制御する。

次に、ブレーキング装置１０による基板１の切断動作について説明する。

まず、分割予定線２を形成した基板１の他方面１ｂが保護シート３０ａを介して支持台３０と対向するように粘着シート２２に基板１の一方面１ａを貼着した基板保持部２０を移動テーブル１２のθテーブル１４にセットすると、基板１の分割予定線２とブレード５２の刃先５２ａとの位置合わせを行う。

この位置合わせは、上記のように、画像処理部７４がカメラ７８により撮像された画像データに基づいてブレード５２の刃先５２ａの位置と切断予定線２とのズレ量をＸ軸方向の変位量Δｘとθ軸回りの変位量Δθとして演算する。Ｘ軸方向の変位量Δｘとθ軸回りの変位量Δθの入力を受けた制御部９０は、Ｘテーブル駆動モータ１６及びθテーブル駆動モータ１８と駆動制御し移動テーブル１２をＸ軸方向及びθ方向に移動させることで変位量Δｘと変位量Δθがゼロになるように基板保持部２０の位置を調整する。

位置合わせが完了すると制御部９０は、ベース駆動モータ５８を駆動制御して摺動ベース５７に固定されたブレード５２を降下させ、ブレード５２の刃先５２ａが粘着シート２２に当接する位置から所定距離（例えば８０μｍ）下方に粘着シート２２を押圧することで、基板１に所定量の曲げ応力を加え、その後、粘着シート２２から離れるまでブレード５２を上昇させ押圧を止める。

そして、ブレード５２が基板１に曲げ応力を付与している間に、切断検出部７０を構成する振動検出部７２と画像処理部７４の少なくとも一方より切断信号が制御部９０に入力されると、基板１が切断されたとして、次の分割予定線２の切断を行うために移動ステージ１２をＸ軸方向に移動させ隣接する分割予定線２をブレード５２の刃先５２ａ直下に移動させ、次の分割予定線２の切断を行う。

一方、ブレード５２が基板１に曲げ応力を付与している間に、振動検出部７２と画像処理部７４のいずれからも切断信号が制御部９０に入力されない場合、基板１が切断されていないとして、制御部９０は、ベース駆動モータ５８を駆動制御して、摺動ベース５７に固定されたブレード５２を降下させ、ブレード５２の刃先５２ａが粘着シート２２と当接する位置から前回より大きな値に設定された所定距離（例えば１００μｍ）下方に粘着シート２２を押圧することで、前回基板１に付与した曲げ応力より大きな曲げ応力を再度付与する。２度目の曲げ応力を付与している間に振動検出部７２と画像処理部７４の少なくとも一方より切断信号が入力されると、上記同様、次の分割予定線２の切断を行うために移動ステージ１２をＸ軸方向に移動させ、切断信号が入力されない場合、前回（２回目）付与した曲げ応力より大きい曲げ応力を再度付与し、以後、振動検出部７２と画像処理部７４の少なくとも一方より切断信号が制御部９０に入力されるまで前回付与した曲げ応力より大きい曲げ応力を繰り返し付与する。

そして、曲げ応力の付与、切断の確認、基板１のＸ軸方向への移動を繰り返して、Ｙ軸方向に沿う全ての分割予定線２について切断を行う。Ｙ軸方向に沿う全ての分割予定線２について切断が終了すると、制御部９０はθテーブル駆動モータ１８を駆動しθテーブル１４を９０度回転させる。そして、切断が終了した分割予定線２と直交する分割予定線２について、上記同様、曲げ応力の付与、切断の確認、基板１のＸ軸方向への移動を繰り返すことで、全ての分割予定線２について切断を行う。

以上のように、本実施形態にかかるブレーキング装置１０では、基板１の切断を検出する切断検出部７０を備えているため、作業者が装置に付きっきりで割れ残りの有無を確認する必要がなく、ブレーキング装置１０を自動化することができる。しかも、切断検出部７０は、取付台３２の近傍におけるベース部１１に配設された振動センサ７６が取付台３２を介して伝達される支持台３０の振動を検出することで基板１の切断を検出するため、ブレード５２の移動により生じる振動の影響を受けにくくなり、複数のセンサを設けなくても正確に基板１の切断の有無を検出することができる。

また、切断検出部７０は、カメラ７８が支持台３０に支持された基板１の分割予定線２を撮像して基板１の切断を検出する画像処理部７４を備えているので、ブレード５２が基板１に曲げ応力を付与する前に既に切断されており、振動センサ７６では基板１の切断を検出できない場合であっても、確実に基板１の切断を検出することができる。

更にまた、応力付与部５０が基板１に曲げ応力を付与しても切断検出部７０により基板１の切断が検出されない場合、応力付与部５０が前回付与した曲げ応力より大きな曲げ応力を再度付与するため、基板１に付与する曲げ応力を小さく設定することができ、ヒビや欠け等のチッピングの発生を抑えつつ割れ残りの発生を抑えることができる。

なお、本実施形態では、切断検出部７０より切断信号が入力されるまで、前回付与した曲げ応力より大きな応力を繰り返し付与するように構成したが、例えば、所定回数繰り返し順次大きくなる曲げ応力を付与しても切断検出部７０より切断信号が入力されない場合、異常が発生したとして切断作業を中止しブレーキング装置１０を停止させてもよい。

また、本実施形態では、画像処理部７４は、基板１に曲げ応力を付与していない状態と曲げ応力を付与している状態とにおける画像データ中の暗点の変化量から基板１の切断を検出したが、例えば、図７に示すように、基板１上に形成された半導体素子の回路パターンＰ等の所定箇所に目印を設定し、基板１に対する曲げ応力の付与前後で当該目印のＸ軸方向の移動量（変位量）が所定値以上であれば、基板１が切断されたとして基板１の切断を検出するように構成してもよい。

本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置の斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置の斜視図であって、基板保持部を取り外した状態を示す。 基板が保持された状態を示す基板保持手段の平面図である。 本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置を概略的に示す断面図である。 基板を保持した基板保持部の断面図であって、（ａ）は基板切断前、（ｂ）は基板切断後を示す。 本発明の一実施形態にかかるブレーキング装置の制御構成を示すブロック図である。 切断対象の基板の要部を拡大して示す平面図である。

符号の説明

１…基板
２…分割予定線
１０…ブレーキング装置
１１…ベース部
２０…基板保持部
３０…支持台
５０…応力付与部
５２…ブレード
７０…切断検出部
７２…振動検出部
７４…画像処理部
７６…振動センサ
７８…カメラ
９０…制御部

Claims (3)

1. 分割予定線が形成された基板を支持する支持台と、ブレードを移動させて前記支持台に支持された前記基板に曲げ応力を付与する応力付与部と、を備え、前記分割予定線に沿って前記基板を切断するブレーキング装置において、前記支持台の振動を検出して前記基板の切断を検出する切断検出部を備えることを特徴とするブレーキング装置。
2. 前記切断検出部は、前記支持台に支持された前記基板の前記分割予定線を撮像する撮像手段を備え、前記応力付与部が前記基板に曲げ応力を付与した状態で前記撮像手段により前記分割予定線を撮像して前記基板の切断を検出することを特徴とする請求項１に記載のブレーキング装置。
3. 前記応力付与部が前記基板に曲げ応力を付与した後、前記切断検出部により前記基板の切断が検出されない場合、前記応力付与部が前回付与した曲げ応力より大きな曲げ応力を前記基板に再度付与することを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキング装置。

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