CN106272320B - 刻划装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够自动且准确地修正载置在工作台上的圆形基板的倾斜的刻划装置。一种刻划装置(A)，将圆形基板(W)载置在能够旋转的工作台(1)，通过使用刀轮(10)或激光沿着表面的预定刻划线(S1、S2)进行刻划，从而形成分割用的龟裂，其中，在圆形基板(W)的边缘，在与预定刻划线(S1、S2)平行且通过圆中心点(P)的线上形成有切口部(K)，刻划装置(A)包括计算机(C)的控制部(18)，所述控制部(18)对由能够观察载置在工作台(1)上的圆形基板(W)而检测其外形形状的角度校正用摄像机(15)得到的图像数据进行分析处理，由此检测圆形基板(W)的预定刻划线(S1、S2)相对于刀轮(10)的刻划方向的倾斜角度(α)，对工作台(1)进行旋转操作，使得该倾斜角度(α)为零。

Description

刻划装置

技术领域

本发明涉及一种在由玻璃、硅、陶瓷、化合物半导体等脆性材料构成的圆形基板加工分割用的龟裂(裂纹)的刻划装置。本发明特别涉及一种加工用于从圆形的半导体基板(半导体晶片)分割芯片等单元产品的龟裂的刻划装置。

背景技术

通常，在从作为母板的半导体基板切出芯片(单元产品)的工序中，首先，将半导体基板载置在刻划装置的吸附台上，通过用刀轮、激光在其表面沿预定刻划线(刻划道)进行刻划，从而形成互相正交的X方向及Y方向的刻划线(龟裂)。此后，通过用切断装置从刻划线的相反侧的面按压切断杆而使基板弯曲，从而使半导体基板分割为四方形的芯片(参照专利文献1以及专利文献2)。

在将半导体基板载置在刻划装置的吸附台时，需要进行定位，使得刀轮的行进方向和预定刻划线的平行度准确一致。

在半导体基板为四方形的情况下，如图10所示，因为预定刻划线S设计为与半导体基板W1的侧边平行，所以在吸附台1上设置有沿着刻划方向的多个定位销30，通过以使侧边与该定位销30对齐的方式载置半导体基板W1，从而能够用手简单地进行定位。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-70135号公报；

专利文献2：日本特开2004-39931号公报。

但是，在半导体基板为圆形的情况下，则无法使用上述那样的定位销。因此，现有技术中如图11所示，与通过基板W2的中心的预定刻划线S’对齐地在基板W2的边缘部设置凹口(V形槽)或定位平面(平坦的切口)等作为记号的切口部K，并且在吸附台1上安装L形块32。而且，以使通过切口部K的预定刻划线S’与L形块32的一边平行的方式一边看着切口部K一边手动进行位置对齐。然而，该位置对齐作业非常麻烦，并且为了高精度地进行该位置对齐作业，需要高度熟练的技术。

另外，在多数情况下，在半导体基板中的将被分割的各个芯片表面形成有电路等的电子元件，因此将区划它们的刻划道即预定刻划线表示为方格状的图案，能够用眼睛进行辨认，即使在无法辨认图案的情况下，也可以将设置在基板的边缘的切口部等作为基准来判断预定刻划线的方向。

发明内容

发明要解决的问题

鉴于上述的问题，本发明的目的在于，提供一种能够自动且准确地修正载置在工作台上的圆形基板的倾斜的刻划装置。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，在本发明中采取了如下技术方案。即，本发明为一种刻划装置，所述刻划装置将由脆性材料构成的圆形基板载置在能够旋转的工作台，通过使用刀轮或激光沿着预定刻划线对圆形基板的表面进行刻划，从而沿着预定刻划线形成分割用的龟裂，所述刻划装置的特征在于，在所述圆形基板的边缘，在与所述预定刻划线平行且通过所述圆形基板的中心点的线上形成有作为记号的切口部，在所述刻划装置设置有角度校正用摄像机，所述角度校正用摄像机能够观察载置在所述工作台上的所述圆形基板并检测其外形形状，所述刻划装置包括计算机的控制部，所述控制部对通过所述角度校正用摄像机得到的图像数据进行分析处理，检测所述圆形基板的预定刻划线相对于所述刀轮的刻划方向的倾斜角度，对所述工作台进行旋转操纵，使得该倾斜角度为零。

在本发明中，优选为如下结构，即，所述控制部形成为，根据通过所述角度校正用摄像机得到的外形形状求出所述圆形基板的中心点，根据该中心点和所述切口部的位置检测所述倾斜角度。

发明效果

根据本发明，在对预定刻划线进行刻划加工之前，对载置在工作台上的半导体基板的倾斜自动进行修正，因此能够省略现有技术的麻烦且耗时的以手动方式进行定位操作的工序，能够迅速地进行高效且高精度的刻划。

此外，因为知道载置在工作台上的圆形基板的位置和大小，所以能够消除刀轮、激光的空运行部分而只对圆形基板的圆内区域高效地进行刻划。

此外，本发明优选构成为设置有精细摄像机，所述精细摄像机用于相对于通过所述角度校正用摄像机的检测而修正了倾斜角度的所述圆形基板的预定刻划线进行所述刀轮或激光的位置对齐。

由此，能够用刀轮或激光沿着预定刻划线准确地进行刻划。

附图说明

图1是示出本发明的刻划装置的一个实施方式的概略正视图和主要部分的侧视图。

图2是以俯视方式示出刻划装置的工作的第1阶段的说明图。

图3是以俯视方式示出刻划装置的工作的第2阶段的说明图。

图4是以俯视方式示出刻划装置的工作的第3阶段的说明图。

图5是以俯视方式示出刻划装置的工作的第4阶段的说明图。

图6是示出使用了本发明的刻划装置的作业流程的流程图。

图7是示出本发明的刻划装置中的计算机的框图。

图8是示出线阵扫描摄像机的示意图。

图9是示出面阵摄像机的示意图。

图10是示出现有技术的方形半导体基板的定位单元的立体图。

图11是示出现有技术的圆形半导体基板的定位单元的立体图。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。本实施例的刻划对象的圆形基板设为层叠了玻璃晶片和硅晶片的图像传感器用的半导体基板W。如图2所示，在半导体基板W中呈方格状配置有包括电路等的电子元件的芯片，区划这些芯片的X-Y方向的线成为预定刻划线(刻划道)S1、S2。而且，在通过半导体基板W的中心点P的任一条预定刻划线、在本实施例中为预定刻划线S1上，且在半导体基板W的边缘部设置有凹口或定位平面等作为记号的切口部K。

图1(a)、(b)示出本发明的刻划装置A的一个实施例，其包括载置并保持半导体基板W的工作台1。在工作台1的表面设置有许多吸气孔(未图示)，形成为可通过对该吸气孔进行吸气而对半导体基板W进行吸附保持。

此外，工作台1能够沿着水平的轨道2在Y方向上移动，由通过电机3进行旋转的螺旋轴4来驱动。进而，工作台1能够通过内置有电机的旋转驱动部5在水平面内进行转动。

以横跨在工作台1上的方式设置有桥8，桥8包括夹着工作台1设置的两侧的支承柱6、6和在X方向上水平地延伸的横梁7。在横梁7设置有在X方向上水平地延伸的导轨9。在该导轨9安装有保持刀轮10的刻划头11，刀轮10用于在半导体基板W沿着预定刻划线加工龟裂。刻划头11能够通过将电机12作为驱动源的移动机构(未图示)沿着导轨9在X方向上移动。刀轮10形成为能够通过设置在刻划头11的升降机构(未图示)朝向半导体基板W进行升降。

此外，在上述刀轮10的刻划头11安装有精细摄像机14，该精细摄像机14用于进行刀轮10和预定刻划线S1、S2的位置对齐。由此，精细摄像机14能够与刀轮10一同在X方向上移动。

进而，在工作台1的上方设置有能够检测半导体基板W的外形形状的角度校正用摄像机。在本实施例中，作为该角度校正用摄像机使用线阵扫描摄像机15。线阵扫描摄像机15被保持在从桥8向Y方向突出的悬臂16的顶端，配置成位于在Y方向上移动的工作台1的Y轴线上方。

在线阵扫描摄像机15附设有用于照亮被摄体的拍摄部位的照明灯17。照明灯17由镜面反射光光源17a和漫反射光光源17b组合而成，镜面反射光经由半反射镜17c朝向作为被摄体的半导体基板W照射。通过这两个光源能够以小的功率有效地照射被摄部。另外，镜面反射光也可以不经由半反射镜17c而直接朝向被摄体进行照射。

如图8的示意图所示，线阵扫描摄像机15使用线传感器(一维CCD)15a作为摄像元件，一边通过工作台1使作为被摄体的半导体基板W向箭头方向(Y方向)移动，一边一张一张地导入线15b的图像，由此组合成半导体基板W的整体图像。

通过附设于刻划装置A的计算机C(参照图7)的控制部18对导入到线阵扫描摄像机15的图像数据进行运算处理。然后，在预定刻划线S1、S2相对于工作台1的X轴或Y轴倾斜的情况下，通过工作台1的转动进行校正。另外，后面会对此进行详细说明。

如图7的框图所示，附设于刻划装置A的计算机C除了包括上述的控制部18之外，还包括输入部19和显示部20。控制部18由CPU、RAM、ROM等计算机硬件来实现，除了上述的刻划装置A的线阵扫描摄像机15、精细摄像机14的拍摄、对图像数据的运算处理以外，还对工作台1的旋转和向Y轴方向的移动、刀轮10的刻划工作等各机构的整体工作进行控制。输入部19用于使操作员对刻划装置A输入各种操作指示、数据，显示部20用于显示处理菜单、工作状况。

接着，基于图2～图5的工作说明图以及图6的流程图对上述的刻划装置A对半导体基板W的刻划工作的流程进行说明。

首先，如图1、图2所示，将半导体基板W载置在工作台1上并将其吸附保持(步骤1)。

此时，只要是在接下来进行的线阵扫描摄像机15的拍摄区域范围内，可以将半导体基板W载置在工作台1上的任何位置，但是为了减少校正时的工作台的旋转量，优选以预定刻划线S1、S2的任一者与工作台1的X-Y轴方向大致平行的方式进行载置。在图2中，以具有切口部K的预定刻划线S1与工作台1的X轴大致平行的方式进行载置。

接着，如图3、图8所示，一边通过工作台1使半导体基板W在Y轴方向上移动一边通过线阵扫描摄像机15对半导体基板W进行扫描。扫描的图像数据通过计算机C的控制部18进行运算处理，根据整体图像的外形形状求出半导体基板W的中心点P，求出连接该中心点P和切口部K的直线L1与沿着工作台1的X轴方向的直线L2的角度，即，求出半导体基板W的预定刻划线S1的倾斜角度α(步骤2)。

接着，如图4所示，逆时针转动工作台1，使得倾斜角度α为零。由此，能够使半导体基板W的预定刻划线S1与刀轮10的刻划方向的平行度一致(步骤3)。

此后，如图5所示，通过使工作台1移动，从而将半导体基板W送到刀轮10的刻划位置(步骤4)。

然后，用精细摄像机14观察预定刻划线S1，通过控制部18进行刀轮10和预定刻划线S1的位置对齐(步骤5)。

预定刻划线的数量、间隔是预先确定的，因此只要通过精细摄像机14进行一次位置对齐即可，通过使工作台1依次移动所设定的间隔，从而能够对所有的预定刻划线S1进行刻划。在结束对预定刻划线S1的刻划之后，将工作台1旋转90度对预定刻划线S2进行刻划(步骤6)。

另外，也可以在预定刻划线S1、S2上预先设置能够通过精细摄像机14观察的对齐标记。

如上所述，在本发明的刻划装置A中，在通过刀轮10进行刻划之前，对载置在工作台1上的半导体基板W的倾斜自动进行修正，因此能够省略现有技术的繁杂且耗时的手动的定位操作，能够迅速地进行高精度的刻划。此外，因为知道载置在工作台上的圆形基板的位置和大小，所以能够消除刀轮、激光的空运行部分而只对圆形基板的圆内区域高效地进行刻划。

另外，虽然在上述实施例中作为角度校正用摄像机而使用了能以高分辨率得到宽视野区域的线阵扫描摄像机15，但是只要是具有能够高精度地检测圆形的半导体基板W的外形形状的性能的摄像机，就没有特别限定。例如，也能够使用如图9所示的具有高精度的二维传感器21a的面阵摄像机(area camera)21。

此外，在上述实施例中，虽然作为对半导体基板W的预定刻划线S1、S2进行刻划的手段而使用了刀轮10，但是也可以代替其而使用公知的激光。

以上对本发明的代表性的实施例进行了说明，但是本发明不限定于上述的实施方式，能够在达成其目的、不脱离权利要求书的范围内进行适宜的修改和变更。

产业上的可利用性

本发明可利用于加工裂纹的刻划装置，该裂纹用于从圆形的半导体基板分割芯片等单元产品。

附图标记说明：

A：刻划装置；

C：计算机；

K：切口部；

P：中心点；

S1：预定刻划线；

S2：预定刻划线；

W：半导体基板(圆形基板)；

α：倾斜角度；

1：工作台；

10：刀轮；

13：线阵扫描摄像机用横梁

14：精细摄像机；

15：线阵扫描摄像机(角度校正用摄像机)。

Claims (4)

1.一种刻划装置，将由脆性材料构成的圆形基板载置在能够旋转的工作台，通过使用刀轮或激光沿着预定刻划线对所述圆形基板的表面进行刻划，从而沿着预定刻划线形成分割用的龟裂，其中，

在所述圆形基板的边缘，在与所述预定刻划线平行且通过所述圆形基板的中心点的线上形成有作为记号的切口部，

在所述刻划装置设置有角度校正用摄像机，所述角度校正用摄像机能够观察载置在所述工作台上的所述圆形基板并检测所述圆形基板的外形形状，

所述刻划装置包括：计算机的控制部，所述控制部对通过所述角度校正用摄像机得到的图像数据进行分析处理，组合半导体基板的整体图像，根据所述整体图像的外形形状求出所述圆形基板的中心点，根据该中心点和所述切口部的位置检测所述圆形基板的预定刻划线相对于所述刀轮的刻划方向的倾斜角度，对所述工作台进行旋转操作，使得该倾斜角度为零，只对所述圆形基板的圆内区域进行刻划。

2.如权利要求1所述的刻划装置，其中，

设置有精细摄像机，用于相对于通过所述角度校正用摄像机的检测而修正了倾斜角度的所述圆形基板的预定刻划线进行所述刀轮或激光的位置对齐。

3.如权利要求1所述的刻划装置，其中，

所述角度校正用摄像机是线阵扫描摄像机。

4.如权利要求2所述的刻划装置，其中，

所述角度校正用摄像机是线阵扫描摄像机。

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