KR102531216B1 - 스크라이브 장치 - Google Patents

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KR102531216B1
KR102531216B1 KR1020160019709A KR20160019709A KR102531216B1 KR 102531216 B1 KR102531216 B1 KR 102531216B1 KR 1020160019709 A KR1020160019709 A KR 1020160019709A KR 20160019709 A KR20160019709 A KR 20160019709A KR 102531216 B1 KR102531216 B1 KR 102531216B1
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노리유키 구리야마
요시히로 아오키
게이고 요시다
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 테이블 상에 재치된 원형 기판의 기울기를 자동적으로 정확하게 수정할 수 있는 스크라이브 장치를 제공한다.
(해결 수단) 원형 기판 (W) 을 회전 가능한 테이블 (1) 에 재치하고, 표면의 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 을 따라 커터 휠 (10) 또는 레이저를 사용하여 스크라이브함으로써 분단용의 균열을 형성하는 스크라이브 장치 (A) 로서, 원형 기판 (W) 의 둘레 가장자리에, 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 과 평행하고 원중심점 (P) 을 지나는 선 상에 절결부 (K) 가 형성되고, 테이블 (1) 상에 재치한 원형 기판 (W) 을 관찰하여, 그 외형 형상을 검출 가능한 각도 보정용 카메라 (15) 에 의해 얻어진 화상 데이터를 해석 처리함으로써, 커터 휠 (10) 의 스크라이브 방향에 대한 원형 기판 (W) 의 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 의 경사 각도 (α) 를 검출하여, 이 경사 각도 (α) 가 제로가 되도록 테이블 (1) 을 회전 조작시키는 컴퓨터 (C) 의 제어부 (18) 를 구비한다.

Description

스크라이브 장치{SCRIBING APPARATUS}
본 발명은, 유리, 실리콘, 세라믹, 화합물 반도체 등의 취성 재료로 이루어지는 원형 기판에 분단용의 균열 (크랙) 을 가공하는 스크라이브 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 원형의 반도체 기판 (반도체 웨이퍼) 으로부터 칩 등의 단위 제품을 분단하기 위한 균열을 가공하는 스크라이브 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 마더 기판이 되는 반도체 기판으로부터 칩 (단위 제품) 을 잘라내는 공정에서는, 먼저, 스크라이브 장치의 흡착 테이블 상에 반도체 기판을 재치 (載置) 하고, 그 표면에 커터 휠이나 레이저를 스크라이브 예정 라인 (스크라이브 스트리트) 을 따라 스크라이브함으로써, 서로 직교하는 X 방향 및 Y 방향의 스크라이브 라인 (균열) 을 형성한다. 그 후, 브레이크 장치에 의해 스크라이브 라인의 반대측의 면으로부터 브레이크 바를 가압하여 기판을 휘게 함으로써, 반도체 기판을 사각형의 칩으로 분단한다 (특허문헌 1 그리고 특허문헌 2 참조).
스크라이브 장치의 흡착 테이블에 반도체 기판을 재치할 때에는, 커터 휠의 주행 방향과 스크라이브 예정 라인의 평행도가 바르게 일치하도록 위치 결정할 필요가 있다.
반도체 기판이 사각형인 경우에는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 예정 라인 (S) 이 반도체 기판 (W1) 의 측변을 따라 평행하게 설계되어 있으므로, 흡착 테이블 (1) 상에 스크라이브 방향을 따른 복수의 위치 결정 핀 (30) 을 형성해 두고, 이 위치 결정 핀 (30) 에 측변을 맞추어 반도체 기판 (W1) 을 재치함으로써, 손으로 간단히 위치 결정할 수 있다.
일본 공개특허공보 2015-70135호 일본 공개특허공보 2004-39931호
그러나, 반도체 기판이 원형인 경우에는 상기와 같은 위치 결정 핀을 사용할 수 없다. 이 때문에 종래에는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W2) 의 중심을 지나는 스크라이브 예정 라인 (S') 에 맞추어 기판 (W2) 의 주연부에 노치 (V 홈) 또는 오리엔테이션 플랫 (평평한 절결) 등의 표지가 되는 절결부 (K) 를 형성함과 함께, 흡착 테이블 (1) 상에 L 형 블록 (32) 을 장착한다. 그리고, 절결부 (K) 를 지나는 스크라이브 예정 라인 (S') 이 L 형 블록 (32) 의 한변과 평행이 되도록 절결부 (K) 를 보면서 수작업으로 위치 맞춤을 실시하고 있다. 그러나, 이 위치 맞춤 작업은 매우 번거로움과 함께, 고정밀도로 실시하기 위해서는 고도의 숙련 기술을 필요로 한다.
또한, 대부분의 경우, 반도체 기판에서는 분단되는 각각의 칩 표면에 회로 등의 전자 소자가 형성되어 있으므로, 이들을 구분하는 스크라이브 스트리트, 즉 스크라이브 예정 라인은, 격자상의 모양으로 나타나 있어 눈으로 판별하는 것이 가능하지만, 모양으로 시인할 수 없는 경우라도, 기판의 둘레 가장자리에 형성한 절결부 등을 기준으로 하여 스크라이브 예정 라인의 방향을 판단하고 있다.
상기한 종래 과제를 감안하여, 본 발명에서는, 테이블 상에 재치된 원형 기판의 기울기를 자동적으로 정확히 수정할 수 있는 스크라이브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구하였다. 즉 본 발명은, 취성 재료로 이루어지는 원형 기판을 회전 가능한 테이블에 재치하고, 그 표면을 스크라이브 예정 라인을 따라 커터 휠 또는 레이저를 사용하여 스크라이브함으로써 분단용의 균열을 스크라이브 예정 라인을 따라 형성하는 스크라이브 장치로서, 상기 원형 기판의 둘레 가장자리에, 상기 스크라이브 예정 라인과 평행하고 상기 원형 기판의 중심점을 지나는 선 상에 표지가 되는 절결부가 형성되고, 상기 테이블 상에 재치한 상기 원형 기판을 관찰하여 그 외형 형상을 검출할 수 있는 각도 보정용 카메라가 설치되고, 상기 각도 보정용 카메라에 의해 얻어진 화상 데이터를 해석 처리하고, 상기 커터 휠의 스크라이브 방향에 대한 상기 원형 기판의 스크라이브 예정 라인의 경사 각도를 검출하여, 이 경사 각도가 제로가 되도록 상기 테이블을 회전 조작시키는 컴퓨터의 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 각도 보정용 카메라에 의해 얻어진 외형 형상으로부터 상기 원형 기판의 중심점을 구하고, 이 중심점과 상기 절결부의 위치로부터 상기 경사 각도를 검출하도록 형성되어 있는 구성으로 하는 것이 좋다.
본 발명에 의하면, 스크라이브 예정 라인의 스크라이브 가공에 앞서, 테이블 상에 재치된 반도체 기판의 기울기가 자동적으로 수정되므로, 종래와 같은 번거롭고 또한 시간을 필요로 하는 수작업에 의한 위치 결정 조작의 공정을 생략할 수 있어, 효율적이고 정밀도가 높은 스크라이브를 신속히 실시할 수 있다.
또, 테이블 상에 재치된 원형 기판의 위치와 크기를 알 수 있으므로, 커터 휠이나 레이저의 공주행 부분을 없애고 원형 기판의 원내 영역만을 효율적으로 스크라이브할 수 있다.
또 본 발명에서는, 상기 각도 보정용 카메라에 의한 검출에 의해 경사 각도가 수정된 상기 원형 기판의 스크라이브 예정 라인에 대하여, 상기 커터 휠 또는 레이저의 위치 맞춤을 실시하기 위한 파인 카메라가 설치되어 있는 구성으로 하는 것이 좋다.
이로써, 커터 휠 또는 레이저를 스크라이브 예정 라인을 따라 정확하게 스크라이브할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 스크라이브 장치의 1 실시양태를 나타내는 개략적 정면도와 주요부의 측면도이다.
도 2 는, 스크라이브 장치의 동작의 제 1 단계를 평면에서 보아 나타내는 설명도이다.
도 3 은, 도 2 와 동일한 제 2 단계를 나타내는 설명도이다.
도 4 는, 도 2 와 동일한 제 3 단계를 나타내는 설명도이다.
도 5 는, 도 2 와 동일한 제 4 단계를 나타내는 설명도이다.
도 6 은, 본 발명의 스크라이브 장치를 사용한 작업의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 7 은, 본 발명의 스크라이브 장치에 있어서의 컴퓨터를 나타내는 블록도이다.
도 8 은, 라인 스캔 카메라를 나타내는 이미지도이다.
도 9 는, 에어리어 카메라를 나타내는 이미지도이다.
도 10 은, 종래의 각형 반도체 기판의 위치 결정 수단을 나타내는 사시도이다.
도 11 은, 종래의 원형 반도체 기판의 위치 결정 수단을 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 상세를 도면에 나타낸 실시형태에 기초하여 설명한다. 본 실시예에 있어서의 스크라이브 대상인 원형 기판은, 유리 웨이퍼와 실리콘 웨이퍼를 적층한 이미지 센서용의 반도체 기판 (W) 으로 한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판 (W) 에는 회로 등의 전자 소자를 구비한 칩이 격자상으로 배치되고, 이들 칩을 구분하는 X - Y 방향의 라인이 스크라이브 예정 라인 (스크라이브 스트리트) (S1, S2) 이 된다. 그리고, 반도체 기판 (W) 의 중심점 (P) 을 지나는 어느 일방의 스크라이브 예정 라인, 본 실시예에서는 스크라이브 예정 라인 (S1) 상 또한 반도체 기판 (W) 의 주연부에, 노치 또는 오리엔테이션 플랫 등의 표지가 되는 절결부 (K) 가 형성되어 있다.
도 1 의 (a), (b) 는 본 발명에 관련된 스크라이브 장치 (A) 의 일 실시예를 나타내는 것으로, 반도체 기판 (W) 을 재치하여 유지하는 테이블 (1) 을 구비하고 있다. 테이블 (1) 의 표면에는 다수의 에어 흡인공 (도시 생략) 이 형성되고, 이 흡인공을 에어 흡인함으로써 반도체 기판 (W) 이 흡착 유지되도록 형성되어 있다.
또, 테이블 (1) 은, 수평한 레일 (2) 을 따라 Y 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있고, 모터 (3) 에 의해 회전하는 나사축 (4) 에 의해 구동된다. 또한 테이블 (1) 은, 모터를 내장하는 회전 구동부 (5) 에 의해 수평면 내에서 회동 (回動) 할 수 있도록 되어 있다.
테이블 (1) 을 사이에 두고 형성되어 있는 양측의 지지 기둥 (6, 6) 과, X 방향으로 수평으로 연장되는 빔 (7) 을 구비한 브릿지 (8) 가 테이블 (1) 상에 걸쳐 있도록 하여 형성되어 있다. 빔 (7) 에는, X 방향으로 수평으로 연장되는 가이드 (9) 가 형성되어 있다. 이 가이드 (9) 에, 반도체 기판 (W) 에 스크라이브 예정 라인을 따른 균열을 가공하기 위한 커터 휠 (10) 을 유지하는 스크라이브 헤드 (11) 가 장착되어 있다. 스크라이브 헤드 (11) 는, 모터 (12) 를 구동원으로 하는 이동 기구 (도시 생략) 에 의해 가이드 (9) 를 따라 X 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 커터 휠 (10) 은 스크라이브 헤드 (11) 에 형성된 승강 기구 (도시 생략) 에 의해 반도체 기판 (W) 을 향해 승강할 수 있도록 형성되어 있다.
또, 커터 휠 (10) 과 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 의 위치 맞춤을 실시하기 위한 파인 카메라 (14) 가 상기 커터 휠 (10) 의 스크라이브 헤드 (11) 에 장착되어 있다. 이로써, 커터 휠 (10) 과 함께 X 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
또한, 테이블 (1) 의 상방에는 반도체 기판 (W) 의 외형 형상을 검출할 수 있는 각도 보정용 카메라가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 이 각도 보정용 카메라로서 라인 스캔 카메라 (15) 가 사용된다. 라인 스캔 카메라 (15) 는, 브릿지 (8) 로부터 Y 방향으로 돌출된 스테이 (16) 의 선단에 유지되고, Y 방향으로 이동하는 테이블 (1) 의 Y 축 라인 상방에 위치하도록 배치되어 있다.
라인 스캔 카메라 (15) 에는 피사체의 촬영 부위를 비추기 위한 조명등 (17) 이 부설되어 있다. 조명등 (17) 은 정반사광 광원 (17a) 과, 확산 반사광 광원 (17b) 의 조합으로 이루어지고, 정반사광은 하프 미러 (17c) 를 통해 피사체가 되는 반도체 기판 (W) 을 향해 조사된다. 이 2 개의 광원에 의해 작은 전력으로 효과적으로 피사부를 비출 수 있다. 또한, 정반사광은 하프 미러 (17c) 를 통하지 않고 직접 피사체를 향해 조사하도록 해도 된다.
라인 스캔 카메라 (15) 는, 도 8 의 이미지도에서 나타내는 바와 같이, 촬상 소자로서 라인 센서 (1 차원 CCD) (15a) 를 사용하고 있고, 피사체가 되는 반도체 기판 (W) 을 테이블 (1) 에 의해 화살표 방향 (Y 방향) 으로 이동시키면서, 라인 (15b) 의 화상을 1 개씩 도입함으로써 반도체 기판 (W) 의 전체 이미지를 조립한다.
라인 스캔 카메라 (15) 에 도입된 화상 데이터는, 스크라이브 장치 (A) 에 부설되는 컴퓨터 (C) (도 7 참조) 의 제어부 (18) 에 의해 연산 처리된다. 그리고, 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 이 테이블 (1) 의 X 축 또는 Y 축에 대하여 기울어져 있는 경우에는, 테이블 (1) 의 회동에 의해 보정된다. 또한, 그 상세에 대해서는 후술한다.
스크라이브 장치 (A) 에 부설된 컴퓨터 (C) 는, 상기한 제어부 (18) 에 더하여, 도 7 의 블록도에 나타내는 바와 같이 입력부 (19) 와 표시부 (20) 를 구비하고 있다. 제어부 (18) 는, CPU, RAM, ROM 등의 컴퓨터 하드웨어에 의해 실현되고, 상기한 스크라이브 장치 (A) 의 라인 스캔 카메라 (15) 나 파인 카메라 (14) 에 의한 촬영이나 화상 데이터의 연산 처리 이외에, 테이블 (1) 의 회전이나 Y 축방향으로의 이동, 커터 휠 (10) 에 의한 스크라이브 동작 등, 각부 기구의 동작 전반의 제어를 실시한다. 입력부 (19) 는 오퍼레이터가 스크라이브 장치 (A) 에 대하여 여러 가지 조작 지시나 데이터를 입력하기 위한 것이고, 표시부 (20) 는 처리 메뉴나 동작 상황을 표시하기 위한 것이다.
다음으로, 상기한 스크라이브 장치 (A) 에 의한 반도체 기판 (W) 의 스크라이브 동작의 흐름을 도 2 ∼ 도 5 의 동작 설명도 및 도 6 의 플로 차트에 기초하여 설명한다.
먼저, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판 (W) 을 테이블 (1) 상에 재치하고 흡착 유지시킨다 (스텝 1).
이 때, 다음에 실시되는 라인 스캔 카메라 (15) 에 의한 촬상 영역 범위 내이면, 테이블 (1) 상의 어떤 위치에 재치해도 되지만, 보정시의 테이블 회전량을 작게 하기 위해, 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 의 어느 것이 테이블 (1) 의 X - Y 축방향과 대체로 평행이 되도록 재치하는 것이 좋다. 도 2 에서는, 절결부 (K) 를 갖는 스크라이브 예정 라인 (S1) 이 테이블 (1) 의 X 축과 대체로 평행이 되도록 재치되어 있다.
이어서, 도 3, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 테이블 (1) 에 의해 반도체 기판 (W) 을 Y 축방향으로 이동시키면서 라인 스캔 카메라 (15) 에 의해 반도체 기판 (W) 을 스캔한다. 스캔된 화상 데이터는 컴퓨터 (C) 의 제어부 (18) 에 의해 연산 처리되어 전체 이미지의 외형 형상으로부터 반도체 기판 (W) 의 중심점 (P) 이 구해지고, 이 중심점 (P) 으로부터 절결부 (K) 를 잇는 직선 (L1) 과, 테이블 (1) 의 X 축방향을 따른 직선 (L2) 의 각도, 즉, 반도체 기판 (W) 의 스크라이브 예정 라인 (S1) 의 경사 각도 (α) 가 구해진다 (스텝 2).
이어서, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 경사 각도 (α) 가 제로가 되도록 테이블 (1) 을 반시계 방향으로 회동시킨다. 이로써, 반도체 기판 (W) 의 스크라이브 예정 라인 (S1) 과 커터 휠 (10) 의 스크라이브 방향의 평행도를 일치시킬 수 있다 (스텝 3).
이 후, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판 (W) 은 테이블 (1) 을 이동시킴으로써 커터 휠 (10) 에 의한 스크라이브 위치에 이송된다 (스텝 4).
그리고, 파인 카메라 (14) 에 의해 스크라이브 예정 라인 (S1) 을 관찰하여 제어부 (18) 에 의해 커터 휠 (10) 과 스크라이브 예정 라인 (S1) 의 위치 맞춤이 실시된다 (스텝 5).
스크라이브 예정 라인의 개수나 피치는 미리 결정되어 있으므로, 파인 카메라 (14) 에 의한 위치 맞춤은 한번만으로 가능하고, 설정된 피치를 테이블 (1) 에서 순차 이동시킴으로써 모든 스크라이브 예정 라인 (S1) 을 스크라이브할 수 있다. 스크라이브 예정 라인 (S1) 의 스크라이브가 완료된 후, 테이블 (1) 을 90 도 회전하여 스크라이브 예정 라인 (S2) 의 스크라이브가 실시된다 (스텝 6).
또한, 파인 카메라 (14) 에 의해 관찰할 수 있는 얼라이먼트 마크를 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 상에 미리 형성해두도록 해도 된다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 스크라이브 장치 (A) 에서는, 커터 휠 (10) 에 의한 스크라이브에 앞서, 테이블 (1) 상에 재치된 반도체 기판 (W) 의 기울기가 자동적으로 수정되므로, 종래와 같이 번거롭고 시간을 필요로 하는 수작업의 위치 결정 조작을 생략할 수 있어, 고정밀도의 스크라이브를 신속히 실시할 수 있다. 또, 테이블 상에 재치된 원형 기판의 위치와 크기를 알 수 있으므로, 커터 휠이나 레이저의 공주행 부분을 없애 원형 기판의 원내 영역만을 효율적으로 스크라이브할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 각도 보정용 카메라로서 넓은 시야 영역을 높은 분해능으로 얻을 수 있는 라인 스캔 카메라 (15) 를 사용하였지만, 원형의 반도체 기판 (W) 의 외형 형상을 양호한 정밀도로 검출할 수 있는 성능을 갖는 카메라이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 9 에 나타내는 고정밀도의 2 차원 센서 (21a) 를 구비한 에어리어 카메라 (21) 를 사용하는 것도 가능하다.
또, 상기 실시예에서는, 반도체 기판 (W) 의 스크라이브 예정 라인 (S1, S2) 을 스크라이브하는 수단으로서 커터 휠 (10) 을 사용하였지만, 이것 대신에 공지된 레이저를 사용하도록 해도 된다.
이상, 본 발명의 대표적인 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 반드시 상기 실시형태에 특정되는 것이 아니며, 그 목적을 달성하고, 청구범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 수정, 변경하는 것이 가능하다.
본 발명은, 원형의 반도체 기판으로부터 칩 등의 단위 제품을 분단하기 위한 균열을 가공하는 스크라이브 장치에 이용된다.
A : 스크라이브 장치
C : 컴퓨터
K : 절결부
P : 중심점
S1 : 스크라이브 예정 라인
S2 : 스크라이브 예정 라인
W : 반도체 기판 (원형 기판)
α : 경사 각도
1 : 테이블
10 : 커터 휠
14 : 파인 카메라
15 : 라인 스캔 카메라 (각도 보정용 카메라)

Claims (4)

  1. 취성 재료로 이루어지는 원형 기판을 회전 가능한 테이블에 재치하고, 그 표면을 스크라이브 예정 라인을 따라 커터 휠 또는 레이저를 사용하여 스크라이브함으로써 분단용의 균열을 스크라이브 예정 라인을 따라 형성하는 스크라이브 장치로서,
    상기 원형 기판의 둘레 가장자리에, 상기 스크라이브 예정 라인과 평행하고 상기 원형 기판의 중심점을 지나는 선 상에 표지가 되는 절결부가 형성되고,
    상기 테이블 상에 재치한 상기 원형 기판을 관찰하여, 그 외형 형상을 검출할 수 있는 각도 보정용 카메라가 설치되고,
    상기 각도 보정용 카메라에 의해 얻어진 화상 데이터를 해석 처리하고, 상기 원형 기판의 전체 이미지를 조립하고, 상기 전체 이미지의 외형 형상으로부터 상기 커터 휠 또는 레이저에 의한 스크라이브 방향에 대한 상기 원형 기판의 스크라이브 예정 라인의 경사 각도를 검출하여, 이 경사 각도가 제로가 되도록 상기 테이블을 회전 조작시키고, 상기 원형 기판의 원내 영역만을 스크라이브 시키는 컴퓨터의 제어부를 구비하고 있는 스크라이브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 각도 보정용 카메라에 의해 얻어진 외형 형상으로부터 상기 원형 기판의 중심점을 구하고, 이 중심점과 상기 절결부의 위치로부터 상기 경사 각도를 검출하도록 형성되어 있는 스크라이브 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각도 보정용 카메라에 의한 검출에 의해 경사 각도가 수정된 상기 원형 기판의 스크라이브 예정 라인에 대하여, 상기 커터 휠 또는 레이저의 위치 맞춤을 실시하기 위한 파인 카메라가 설치되어 있는 스크라이브 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각도 보정용 카메라가 라인 스캔 카메라인 스크라이브 장치.
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