JP2011230479A - 脆性材料基板のブレイク装置及びブレイク方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレイク工程において基板の移動後に位置を修正するための処理時間を短縮できるようにすること。
【解決手段】ブレードが基板のスクライブラインに一致するように基板を移動させてブレードを下降させブレイクする。ブレイクの後にブレードを上昇させ、ブレイク後の基板をカメラによって撮像する。そして基板をその面に沿って移動させると共に、画像処理を並行して行う。こうすれば多数のスクライブラインを有する基板をブレイクする際にブレイク時間を短縮することができる。
【選択図】図９

Description

本発明はスクライブラインが形成された脆性材料基板をそのスクライブラインに沿って分断するためのブレイク装置及びブレイク方法に関するものである。

従来、ＬＥＤの製造工程では、円形のサファイア基板上にＬＥＤのチップを格子状に配置し、各ＬＥＤチップを分断するように格子状にスクライブラインを形成し、このスクライブラインに沿ってブレイクすることが行われる。特許文献１にはこのようなブレイク装置が開示されている。図１は基板をブレイクする場合の一例を示す断面図である。図１において、基板１０１上には多数のＬＥＤチップ１０２が等間隔を隔ててあらかじめ形成され、基板１０１の上面に粘着フィルム１０３が接着されている。基板１０１上のＬＥＤチップ１０２の中間部分には、スクライブライン１０４が等間隔で形成されている。この基板１０１をシート１０５上に配置し、更に一対の受け刃１０６上に配置する。基板１０１の上部にはブレード１０７がｚ軸に沿って上下動自在に保持されており、下方にはカメラ１０８が配置される。そしてブレイクする際にはスクライブライン１０４を受け刃１０６の中心となるように位置決めして、スクライブライン１０４の真上よりｚ軸方向にブレード１０７を押し下げ、スクライブライン１０４に沿ってブレイクを行う。

図２はブレイク作業の際のシーケンス図である。図３はそのブレードのｚ軸方向の位置を示すタイムチャートであり、図２のステップ番号を同時に示している。ブレイクを開始すると、図２のステップＳ１においてブレード１０７を０．００ｍｍの位置から下降させ、更にブレード１０７の先端が上面の粘着フィルム１０３に接触した後も下降速度を低下させつつブレード１０７を−０．３０ｍｍの位置まで押し下げて基板をブレイクする（ステップＳ２）。こうしてブレイクした後、ステップＳ３でブレード１０７を上昇させ、元の０．００ｍｍの位置まで復帰させる。次いでステップＳ４で基板１０１を次のスクライブラインまで図１のｙ軸方向に移動させる。この移動距離は並行に引かれているスクライブライン間のピッチに相当するものとすると、移動後にはブレード１０７のほぼ真下に次のスクライブラインが位置する。しかしブレイクによって基板の位置が多少ずれるため、正確にブレード１０７の真下にスクライブラインが位置するわけではない。そこで移動終了後に下方の受け刃１０６の間よりカメラ１０８によって基板１０１の画像を取得する（ステップＳ５）。そして画像処理で次のスクライブラインの位置を検出し（ステップＳ６）、基板１０１をスクライブラインのｙ軸方向の位置がブレード１０７の真下になるようにわずかに修正する（ステップＳ７）。この修正を終えた後、ステップＳ１に戻って同様の処理を繰り返す。

特開平２００８−２４４２２２号公報

しかるに従来のブレイク方法によれば、ブレードが基板に接触し、ブレイクするときに、基板の位置がわずかにずれるので、これを補正するためブレイクする毎に位置の微調整を行っている。しかし次にブレイクすべきスクライブラインまで基板を移動させた後カメラで画像を取得し、更に画像処理を行ってスクライブ位置を検出しているため、画像処理等に時間がかかり、ブレイク処理の時間が長くなってしまうという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、画像処理と基板の移動とを並行して行うことによって処理時間を短縮できるようにすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のブレイク方法は、複数のスクライブラインが形成された基板をスクライブラインに沿ってブレードを押し当てて順次ブレイクするブレイク方法であって、スクライブラインに合わせてブレードを下降させ、前記ブレードを押し下げて基板に形成されたスクライブラインに沿ってブレイクし、前記ブレードを上昇させると共に、カメラにより基板の画像を取得し、次にブレイクすべきスクライブラインがブレイク位置と一致するように基板を移動させると共に、前記基板の移動と並行して前記撮像した画像から次にブレイクすべきスクライブラインの位置を画像処理によって検出し、前記基板の移動の後前記ブレードの直下にブレイクすべき次のスクライブラインが位置とするように前記基板の位置を修正することにより、スクライブラインに沿って順次ブレイクするものである。

この課題を解決するために、本発明のブレイク装置は、複数のスクライブラインが形成された基板をスクライブラインに沿って順次ブレイクするブレイク装置であって、ブレードを上下方向に昇降させて基板をブレイクするブレード昇降手段と、複数のスクライブラインが形成された基板を保持する受け刃と、前記基板をその面に沿って移動させる移動手段と、前記受け刃の間の基板を撮像するカメラと、ブレイク後に前記ブレードを上昇させてカメラにより基板の画像を取得し、次にブレイクすべきスクライブラインがブレイク位置と一致するように基板を移動させ、前記基板の移動と並行して前記撮像した画像から次にブレイクすべきスクライブラインの位置を画像処理によって検出し、前記ブレードの直下にブレイクすべき次のスクライブラインが位置とするように前記基板の位置を修正するコントローラと、を具備するものである。

ここで前記カメラによる画像の取得時に基板を照射する照明装置を更に有するようにしてもよい。

ここで前記照明装置は、単色光を発光する光源を有するようにしてもよい。

ここで前記照明装置は、透過型及び反射型のいずれか一方により基板に光を照射するようにしてもよい。

ここで前記照明装置は、カメラの撮像と同軸の明視野照明及び非同軸の暗視野照明のいずれか一方の照明を用いるようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、基板をスクライブライン付近まで移動させる間に画像処理を並行して行って次のスクライブ位置を検出している。このためブレイク全体の処理時間を短縮して正確に基板をブレイクすることができるという効果が得られる。

図１は従来のブレイク装置によるブレイク状態を示す図である。 図２は従来のブレイク時の作業工程を示すシーケンス図である。 図３は従来のブレイク作業におけるブレードの位置を示すタイムチャートである。 図４は本発明の実施の形態によるブレイク装置の構成を示す斜視図である。 図５は本発明の実施の形態によるブレイク装置の構成を示す異なる方向からの斜視図である。 図６は基板をブレイク装置に設置するためのリング部材を示す平面図である。 図７は本実施の形態によるブレイク装置によるブレイクの状態を示す図である。 図８は本発明の実施の形態によるコントローラのブロック図である。 図９は本実施の形態のブレイク作業を示すシーケンス図である。 図１０は本実施の形態のブレイク工程のブレードのｚ軸方向の位置を示すタイムチャートである。

図４及び図５は本発明の実施の形態による脆性材料基板のブレイク装置を示す相異なる方向からの斜視図である。これらの図において、ブレイク装置１０は支持テーブル１１が４本の支柱１２によって台１３上に保持されている。支持テーブル１１はＹテーブル１４を支持するものであり、Ｙテーブル１４上に回転テーブル１５が設けられる。Ｙテーブル１４は回転テーブル１５をｙ軸方向に移動させるテーブルであり、回転テーブル１５は後述する基板を回転させるテーブルである。支持テーブル１１の上面には回転テーブル１５の他に、４本の円柱状の昇降ガイド１７が立設され、昇降ガイド１７の上端を架け渡すようにして架台１８が設けられる。支持テーブル１１と架台１８との間には、昇降ガイド１７によってｚ軸方向にのみ自在に移動できるように昇降案内された昇降テーブル１９が設けられている。

架台１８上には支持部材２０を介してステッピングモータ２１が設けられている。ステッピングモータ２１の回転軸には架台１８に対して自在に回転できるように貫通するボールねじ２２が連結され、ボールねじ２２は昇降テーブル１９に螺合している。このため昇降テーブル１９はステッピングモータ２１の駆動によりｚ軸方向に昇降する。昇降テーブル１９の下面にはブレイク時に基板を押圧することにより基板を割断するブレード２３が支持部材２４を介して取付けられている。

支持テーブル１１上にはステッピングモータ３０とその駆動により回転するボールねじ３１が設けられ、ボールねじ３１の駆動を受けＹテーブル１４をｙ軸方向に移動する。モータ３２，回転機構３３は回転テーブル１５を回転させるものである。

図６は回転テーブル１５上に保持されるサファイア基板を示している。図６において環状のリング部材４１に粘着フィルム４２が張り渡され、この粘着フィルム４２の中心部分に円形の基板４０が貼り付けられている。基板４０上にはあらかじめ図７に示すようにＬＥＤなどの多数のチップ４３が格子状に形成されており、その下面にはあらかじめ各ＬＥＤチップの間を分離することができるように格子状にスクライブライン４４が形成されている。

支持テーブル１１上にはリング部材４１に取付けられた基板４０を保持する受け刃３４が設けられている。受け刃３４は図７に示すように一対の台状部材である。支持テーブル１１は受け刃３４の間の部分が開口部となっている。

一方、図５に示すように支持テーブル１１の下方にはカメラ３５が設置される。カメラ３５は例えばＣＣＤカメラであり、支持テーブル１１上に形成された開口部及びその上の受け刃の間を介して受け刃の上部に保持された基板４０を撮像するために用いられる。基板４０を撮像することにより、基板４０上に形成されているスクライブライン又はチップの位置を検出し、これによって基板４０の位置を微調整することができる。カメラ３５は台１３上に支持された支持板上に一対のガイドレールに沿ってｘ軸方向に移動自在となっている。

又図７に示すようにカメラ３５の上部にはハーフミラー３６が設けられ、その側方にはＬＥＤ光源３７が設けられる。ＬＥＤ光源３７はコントラストが高く高精度の画像が得られる単一光、例えば青色光を用いることが好ましい。

ここで昇降ガイド１７，架台１８，昇降テーブル１９，支持部材２４，ステッピングモータ３０とボールねじ３１は、ブレード２３をｚ軸方向に上下動させるブレード駆動手段を構成している。又Ｙテーブル１４，回転テーブル１５とその駆動機構は受け刃３４上の基板４０をその面に沿って移動させる移動手段を構成している。

次に本実施の形態によるブレイク装置１０のコントローラについて説明する。図８はブレイク装置１０のコントローラ５０の構成を示すブロック図である。本図においてカメラ３５からの出力はコントローラ５０の画像処理部５１を介して制御部５２に与えられる。入力部５３は脆性材料基板の基準ピッチを入力するものである。制御部５２にはＹモータ駆動部５４，回転用モータ駆動部５５及び昇降テーブル駆動部５６が接続される。Ｙモータ駆動部５４はステッピングモータ３０を駆動するものである。回転用モータ駆動部５５はモータ３２を駆動するものである。制御部５２はスクライブラインのピッチなどのデータに基づいて、Ｙテーブル１４のｙ軸方向の位置を制御し、回転テーブル１５を回転制御する。又制御部５２は昇降テーブル駆動部５６を介してステッピングモータ２１を駆動する。これにより昇降テーブル１９をｚ軸方向に上下動させることができ、昇降テーブル１９の下降によりブレード２３を基板４０のスクライブラインに圧接することができる。又制御部５２には照明駆動回路５７が設けられ、これにＬＥＤ光源３７が接続されている。照明駆動回路５７はＬＥＤ光源３７を所定のタイミングで駆動することによって、カメラ３５の光源として用いるものであり、ＬＥＤ光源３７と共に照明装置を構成している。更に制御部５２にはモニタ５８及びデータ保持部５９が接続される。データ保持部５９はスクライブラインや本数などのデータを保持するものである。

次にこの実施の形態によるブレイク装置のブレイク方法について説明する。図９はブレイク作業の際のシーケンス図、図１０はそのブレード２３の下端のｚ軸方向の位置を示すタイムチャートであり、図９のステップ番号を同時に示している。時刻ｔ₀にブレイクを開始すると、図９のステップＳ１１においてブレード２３を下降させる。更にブレード２３の先端が上面の粘着フィルム４２に接触した時刻ｔ₁の後も下降速度を低下させつつブレード２３を−０．３０ｍｍに達するｔ₂まで押し下げ、基板４０をブレイクする。ブレイクした後、時刻ｔ₃よりステップＳ１３でブレード２３を上昇させ、時刻ｔ₅に元の位置まで復帰させる（ステップＳ１４）。これによってブレード２３の位置は０．００ｍｍとなる。次いでステップＳ１５で基板４０を次のスクライブラインまで図１のｘ軸方向に移動させる。この移動距離は平行に引かれているスクライブライン間のピッチに相当するものとすると、移動後にはブレード２３のほぼ真下にスクライブラインが位置する。しかしブレイクによって基板の位置が多少ずれるため、正確にブレード２３の真下というわけではない。

さて時刻ｔ₃よりブレード２３を上昇させ、ブレード２３の下端が−０．２０ｍｍ以上となると、基板４０に接することがなくなる。この位置まで上昇した後のｔ₄にカメラ３５で画像取得を行う（ステップＳ１６）。画像取得を行った後、ステップＳ１７において画像処理を行い、次のスクライブラインの位置を検出する。即ち本実施の形態では図９，図１０に示すように、基板４０がブレードに接しなくなってからの残りの上昇及びｘ軸方向への移動と、画像取得及び画像処理とを並行して実行する。これらの処理の後ステップＳ１８において、ブレード２３が次のスクライブラインの真下になるように基板の位置を修正する。このように本発明では移動と画像処理とを並行して行っているため、ブレイク処理の時間を短縮することができる。この修正を終えた後、時刻ｔ₆よりステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。

尚本実施の形態ではサファイア基板上にＬＥＤチップが形成されたマザー基板をブレイクする工程を示しているが、ブレイクされる基板は、サファイア基板に限らず、ダイヤモンド基板などの高硬度基板や、シリコン単結晶基板、シリコンカーバイト基板、磁化アルミニウム基板などの脆性材料基板である。また本発明はＬＥＩやメモリ等のシリコン基板のブレイク工程、レーザ、高周波ディバイス等に使用されるＧａＮ基板のブレイク工程、パワートランジスタに使用されるＳｉＣ基板の工程など種々の脆性材料基板のブレイク工程に適用することができる。

又本実施の形態では、ブレードが基板に接触しなくなる位置まで上昇してからカメラで画像を取得するようにしているが、図７に示すステップＳ１４の移動位置まで上昇した後にカメラで画像を取得し、画像取得及び画像処理と、次のスクライブラインまでの移動とを並行して行うようにすることもできる。

ここでカメラによる画像取得は、本実施の形態では図７に示すように基板４０の下方より光を照射し、ハーフミラー３６でその一部を反射させて下方からスクライブラインを照射する反射型照明により画像の取得を行っているが、短時間での画像取得が可能であれば他の方法であってもよい。例えば基板４０の真下にＬＥＤ等の光源を配置し、基板４０を透過する光を受光する透過型の照明を用いて画像取得を行うこともできる。又カメラの撮像と照明光の光軸を同軸とする明視野照明を用いているが、基板の斜め方向上方又は下方に光源を配置して非同軸の光を基板に照射し画像を得る暗視野照明を用いることもできる。

又この実施の形態ではＬＥＤを照明として用いているが、ＣＣＤカメラを常に撮像可能状態とした時間帯中に瞬間的にフラッシュランプを点灯することによって発光した瞬間の画像を取得するようにしてもよい。このようにすれば高速で撮像することができ、正確に基板の位置を判別することができる。

本発明では脆性材料基板に多数のスクライブラインが形成された基板を短時間でブレイクすることができ、ＬＥＤ基板などの製造過程に有用である。

１０ ブレイク装置
１１ 支持テーブル
１４ Ｙテーブル
１５ 回転テーブル
１６ 脆性材料基板
１８ 架台
１９ 昇降テーブル
２１ ステッピングモータ
２２，３１ ボールねじ
２３ ブレード
３０ ステッピングモータ
３２ モータ
３３ 回転機構
３５ カメラ
３６ ハーフミラー
３７ ＬＥＤ光源
４０ 基板
４２ 粘着フィルム
５０ コントローラ

Claims (6)

1. 複数のスクライブラインが形成された基板をスクライブラインに沿ってブレードを押し当てて順次ブレイクするブレイク方法であって、
   スクライブラインに合わせてブレードを下降させ、
   前記ブレードを押し下げて基板に形成されたスクライブラインに沿ってブレイクし、
   前記ブレードを上昇させると共に、カメラにより基板の画像を取得し、
   次にブレイクすべきスクライブラインがブレイク位置と一致するように基板を移動させると共に、前記基板の移動と並行して前記撮像した画像から次にブレイクすべきスクライブラインの位置を画像処理によって検出し、
   前記基板の移動の後前記ブレードの直下にブレイクすべき次のスクライブラインが位置とするように前記基板の位置を修正することにより、スクライブラインに沿って順次ブレイクするブレイク方法。
2. 複数のスクライブラインが形成された基板をスクライブラインに沿って順次ブレイクするブレイク装置であって、
   ブレードを上下方向に昇降させて基板をブレイクするブレード昇降手段と、
   複数のスクライブラインが形成された基板を保持する受け刃と、
   前記基板をその面に沿って移動させる移動手段と、
   前記受け刃の間の基板を撮像するカメラと、
   ブレイク後に前記ブレードを上昇させてカメラにより基板の画像を取得し、次にブレイクすべきスクライブラインがブレイク位置と一致するように基板を移動させ、前記基板の移動と並行して前記撮像した画像から次にブレイクすべきスクライブラインの位置を画像処理によって検出し、前記ブレードの直下にブレイクすべき次のスクライブラインが位置とするように前記基板の位置を修正するコントローラと、を具備するブレイク装置。
3. 前記カメラによる画像の取得時に基板を照射する照明装置を更に有する請求項２記載のブレイク装置。
4. 前記照明装置は、単色光を発光する光源を有する請求項３記載のブレイク装置。
5. 前記照明装置は、透過型及び反射型のいずれか一方により基板に光を照射する請求項３記載のブレイク装置。
6. 前記照明装置は、カメラの撮像と同軸の明視野照明及び非同軸の暗視野照明のいずれか一方の照明を用いる請求項３記載のブレイク装置。

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