CN1217771C - 试片的精密切割装置及其裂片方法 - Google Patents

Abstract

一种试片的精密切割装置，其包括一光学显微镜及一切割刀具。上述光学显微镜具有一可移动的承载平台及一透镜组，上述承载平台可固定试片，透镜组可调整其放大倍率，以显示试片上的一待切割面的显微结构。上述切割刀具设置于光学显微镜的承载平台下方，用于穿过承载平台的通孔而在试片上形成切割痕。

Description

试片的精密切割装置 及其裂片方法

技术领域

本发明涉及一种利用光学显微镜配合切割刀具对试片进行精密切割的装置及裂片方法。

背景技术

在各种半导体组件的制作过程中，常因空气中的悬浮微粒、设备机台的机械老化、故障或是人为操作不当，而在半导体组件上形成制作过程缺陷。为了提高产品合格率、有效控制生产成本，通常会对有缺陷部分进行断面分析，以找出问题所在。

图1A为现有以离子束进行断面分析的示意图，图1B为图1A中试片的上视图。如图1A、图1B所示，在液晶显示面板制造厂中，现有的断面分析方法主要是用一离子束生成器20以一离子束21(Focused Ion Beam)对试片10上的缺陷或目标点P进行切割，在试片10的电路层12及玻璃基底11上形成一切割痕13，接着再以一电子显微镜30利用电子束31由侧面对目标点P附近的结构进行观察。但是上述离子束切割法必须使用离子束生成器20产生离子束21，而离子束生成器20的售价高达数千万元，且其切割速度很慢(每小时约2～5μm)，通常用于形成数微米以下的切割痕13，不适用于大于数十微米以上的切割距离。

此外，如图1A所示，由于试片10上的切割痕13是以离子束21切割而成，且离子束21并未将试片10切断，因此电子显微镜30仅能通过切割痕13的间隙由斜向对断面进行观测，且其观测角度限制在一定的范围内(小于52度)。其次，由于电子显微镜30的观测方向并不与断面垂直，因此对于电路层12中特定材料的薄膜，就无法得到清楚的分层结构图像，而增加断面分析的困难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种较廉价且精密的切割装置及其方法，适用于玻璃基板做成的试片，其通过简单的操作步骤即可对试片进行裂片，而且取得的断面也十分平整，当使用电子显微镜由断面的垂直方向进行观测时，可得到清楚的断面显微结构，方便工程师进行缺陷分析。

为达到上述目的，本发明提供一种试片的精密切割装置，其包括具有一承载平台、一位置调整机构及一透镜组的光学显微镜，用于承载试片，位置调整机构用于在一既定范围内调整承载平台上试片的水平位置，透镜组可调整其放大倍率，以显示固定在承载平台的通孔上方试片的显微结构；设置于光学显微镜承载平台下的切割刀具，用于穿过通孔而在试片上形成切割痕。

在一较佳实施例中，上述承载平台还具有一夹持弹片，用于固定试片。

在一较佳实施例中，上述试片的精密切割装置还包括一刀具位置调整器，其设置在光学显微镜上、承载平台的下方，用于调整切割刀具的铅直位置。

在一较佳实施例中，切割刀具具有一钻石刀头或是一刀轮式刀头。

在一较佳实施例中，上述试片的精密切割装置还包括一显示器及一图像接收器，上述图像接收器设置在透镜组上，并与显示器电连接，用于将透镜组放大的图像转换为一电子信号，并将电子信号传送至显示器上显示。其中上述图像接收器是一电荷耦合摄影机。

此外，本发明还提供一种操作上述精密切割装置的裂片方法，其包括下列步骤：提供一试片；将试片固定于光学显微镜的承载平台上，其中试片的待切割面与承载平台接触，且目标点位于承载平台的通孔范围内；调整透镜组的放大倍率，使光学显微镜显示待切割面的清楚图像；再通过切割刀具配合光学显微镜在待切割面上形成一第一切割痕及一第二切割痕，其中第一切割痕、目标点及第二切割痕位于同一条直线上，且第一切割痕与第二切割痕的端点相距一第一既定距离；以及沿待切割面上第一切割痕及第二切割痕的延伸方向折断试片，以进行断面分析。

在一较佳实施例中，形成上述第一切割痕及第二切割痕的方法包括下列步骤：使切割刀具与待切割面接触；通过光学显微镜观察切割刀具的位置，再通过位置调整机构调整承载平台上的试片，使切割刀具相对移动至一第一定位点；调整切割刀具向上移动一第二既定距离；通过位置调整机构直线移动试片，使切割刀具在试片上形成第一切割痕；调整切割刀具向上移动第二既定距离；通过位置调整机构调整承载平台上的试片，使切割刀具相对移动至一第二定位点，其中第一定位点与第二定位点相距上述第一既定距离；调整切割刀具向上第二既定距离；以及通过位置调整机构直线移动试片，使切割刀具在试片上形成第二切割痕。

在一较佳实施例中，第一定位点与第二定位点分别为第一切割痕与第二切割痕距离目标点最近的点。

在一较佳实施例中，上述第一既定距离介于30μm至50μm之间，而上述第二既定距离介于该100μm至10μm之间。

附图说明

图1A为现有以离子束对试片进行断面分析的示意图；

图1B为图1A中的试片上视图；

图2为本发明试片的精密切割装置的侧视图；

图3为图2中光学显微镜承载平台及试片的放大示意图；

图4A为本发明第一实施例具有钻石刀头的切割刀具组侧视图；

图4B为本发明第二实施例具有刀轮式刀头的切割刀具组侧视图；

图5为本发明试片及切割痕的示意图；

图6为本发明裂片方法的流程图。

具体实施方式

图2为本发明试片的精密切割装置的侧视图。如图2所示，本发明的精密切割装置40包括一显微镜及一可垂直伸缩活动的切割刀具组44；其中本发明所使用的光学显微镜具有一可承载试片10的承载平台43、一可调整放大倍率的透镜组及一底部光源45。承载试片10的承载平台43设置于光学显微镜的支撑臂48上，并可通过平台铅直调整轮433调整承载平台43上下的位置。透镜组包括目镜41及物镜42，可通过调整不同的物镜42选择不同放大倍率，以显示试片10的显微结构。在光学显微镜的承载平台43下方底座49上设置有一底部光源45，其内部设置灯泡，对准承载平台43中央的通孔431，用于提高光学显微镜观测试片10时的亮度。

如图2所示，在光学显微镜的承载平台43下方底座49上还设置了一切割刀具组44，其包括一刀具位置调整器442及安装于刀具位置调整器442上的一切割刀具441，其中上述刀具位置调整器443可旋转调整其长度，而使切割刀具441随其上下直线移动，并可上升穿过承载平台43中央的通孔431，对试片10进行切割动作。此外，本发明实施例的精密切割装置40还为了能使显微图像能更清楚，还包括一显示器47及一图像接收器46，例如一电荷耦合摄影机(Charge Coupled Device，CCD)。其中上述图像接收器46安装在光学显微镜的目镜端，其透过缆线与显示器47电连接，用于将透镜组放大的图像转换为电子信号，并将电子信号传送至显示器47上显示。

图3为图2中光学显微镜承载平台及试片的放大示意图。如图3所示，承载平台43包括上平面43a、下平面43b及一位置调整机构，在上、下平面43a，43b的中央各具有一通孔431，且上平面43a可通过夹持弹片432固定试片10覆盖于上述通孔431上，并将目标点P置于通孔431的范围内。位置调整机构包括一第一水平调整轮434及一第二水平调整轮435，可调整上平面43a与下平面43b的水平相对位置，以在一既定范围内调整承载平台43上试片10的水平位置。

图4A为本发明第一实施例具有钻石刀头的切割刀具组侧视图，如图4A所示，切割刀具组44包括一刀具位置调整器442及安装于其上的一切割刀具441，此第一实施例的切割刀具441具有一钻石刀头441a，当转动刀具调整位置器442以调整切割刀具441的铅直位置时，此钻石刀头441a可穿过如图2、图3中的通孔431，而接触试片10的表面，并可在试片10的表面上形成切割痕上，以进行后续的裂片动作。此外，本发明的切割刀具441也可用如图4B的具有刀轮式刀头441b的切割刀具441，因为刀轮式刀头441b具有特定的旋转方向，因此在进行切割时，仅能由特定的方向切割，但其在试片10上会形成较直的切割痕，使裂片时形成的断面更能准确地通过目标点。

图5为本发明试片及切割痕的示意图，图6为本发明裂片方法的流程图。请参考图2、图3、图5及图6，本发明另提供一种操作上述精密切割装置40的裂片方法，其包括下列步骤：首先，由需要进行缺陷分析的液晶显示面板裁切一适当大小的矩形玻璃板，以形成一试片10，在玻璃基底11上具有一特定作用的电路层12，并以电路层12的表面为试片10的一待切割面，在待切割面上具有一目标点P(或缺陷点)(S601)；接着，将试片10的待切割面向下与承载平台43接触，再将试片10以夹持弹片432固定于光学显微镜的承载平台43上，且其目标点P位于通孔431的范围内(S602)；调整透镜组(物镜42)的放大倍率，并通过光学显微镜的平台铅直调整轮433调整承载平台43的高度，使光学显微镜显示待切割面的清楚图像(S603)；接着，调整切割刀具441的铅直位置，使切割刀具441穿过承载平台43的通孔431与待切割面轻微接触(S604)；通过光学显微镜观察切割刀具441的位置，再通过位置调整机构(第一水平调整轮434及第二水平调整轮435)调整承载平台43上试片10的位置，使切割刀具441相对移动至一第一定位点Q(S605)；接着，通过刀具位置调整器442调整切割刀具441向上移动一第二既定距离，使切割刀具441的刀头刺入试片10的电路层12及玻璃基底11中(S606)；再通过位置调整机构434，435沿试片10平行其短边的方向直线移动试片10，使切割刀具441在试片10上形成第一切割痕C1(S607)；接着，调整切割刀具441向下移动第二既定距离，使切割刀具441的刀头移出该电路层12(S608)；再通过位置调整机构434，435调整承载平台43上试片10的位置，使切割刀具441相对移动至第二定位点R(S609)；接着，通过刀具位置调整器442调整切割刀具441向上移动上述第二既定距离，使切割刀具441的刀头再刺入试片10的电路层12及玻璃基底11中(S610)；再通过位置调整机构434，435沿着第一切割痕C1的延伸方向直线移动试片10，使切割刀具441在试片10上形成第二切割痕C2(S611)；最后，再以特定的机械或是直接用手折的方式沿待切割面上第一切割痕C1及第二切割痕C2的延伸方向进行裂片，以得到通过目标点P的平整断面(S612)。

如图5所示，第一定位点Q与第二定位点R分别为第一切割痕C1与第二切割痕C2距目标点P最近的点，其中第一切割痕C1、目标点P及第二切割痕C2位于同一条直线上，且第一切割痕C1与第二切割痕C2的端点(第一定位点Q与第二定位点R)相距第一既定距离d1，为了确保断面会通过目标点，此第一既定距离d1必须介于1mm至50μm之间。此外，第一切割痕C1及第二切割痕C2的切割深度为上述的第二既定距离，其介于50μm至10μm之间。

通过本发明提供的试片的精密切割装置及其裂片方法，液晶显示面板厂的工程师可通过较廉价的光学显微镜及简单的操作步骤，即可对有问题的玻璃基板进行裂片，而且整个裂片操作流程约在10分钟以内即可完成，大幅度缩短进行裂片的时间，增加断面分析的效力。

此外，利用本发明的精密切割装置及其裂片方法可得到通过目标点的平整断面，电子显微镜可由断面的垂直方向进行扫描，而得到清楚的电路层显微结构，而不会有如现有各分层图像不清楚的情形发生，可提高断面缺陷分析的正确性。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种试片的精密切割装置，其包括：

一光学显微镜，具有一支撑臂(48)、一承载平台(43)、一位置调整机构及一透镜组，该承载平台(43)具有一通孔(431)，且该承载平台(43)设置在该支撑臂(48)上，用于承载该试片(10)，该位置调整机构设置在该承载平台(43)上，用于在一既定范围内调整该承载平台(43)上该试片(10)的水平位置，该透镜组设置在该支撑臂(48)上、该承载平台上方，可调整其放大倍率，以显示固定在该通孔(431)上方的该试片(10)的显微结构；以及

一切割刀具(441)，设置于该光学显微镜的该承载平台(43)下方，用于穿过该通孔(431)而在该试片(10)上形成切割痕。

2.如权利要求1所述的试片的精密切割装置，其中该承载平台(43)还具有一夹持弹片(432)，设置于该承载平台(43)上，用于固定该试片(10)。

3.如权利要求1所述的试片的精密切割装置，其还包括：

一刀具位置调整器(442)，设置于该光学显微镜上、该承载平台(43)的下方，该切割刀具(441)安装于该刀具位置调整器上，用于调整该切割刀具(441)的铅直位置。

4.如权利要求1所述的试片的精密切割装置，其中该切割刀具(441)具有一钻石刀头(441a)，位于该切割刀具(441)的尖端。

5.如权利要求1所述的试片的精密切割装置，其中该切割刀具(441)有一刀轮式刀头(441b)，位于该切割刀具(441)的尖端。

6.如权利要求1所述的试片的精密切割装置，其还包括：

一显示器(47)；以及

一图像接收器(46)，设置于该透镜组上，并与该显示器(47)电连接，用于将该透镜组放大的图像转换为一电子信号，并将该电子信号传送至该显示器(47)上显示。

7.如权利要求6所述的试片的精密切割装置，其中该图像接收器(46)是一电荷耦合摄影机。

8.一种试片裂片方法，适用于具有一光学显微镜及一切割刀具的精密切割装置，该光学显微镜具有一承载平台(43)、一位置调整机构及一透镜组，该承载平台(43)具有一通孔(431)，该切割刀具(441)，设置于该光学显微镜的该承载平台(43)下方，该试片裂片方法包括下列步骤：

提供一试片(10)，其中该试片(10)具有一待切割面，在该待切割面上具有一目标点P；

将该试片(10)固定于该光学显微镜的该承载平台(43)上，其中该待切割面与该承载平台(43)接触，且该目标点P位于该通孔(431)范围内；

调整该透镜组的放大倍率，使该光学显微镜显示该待切割面的清楚图像；

通过该切割刀具(441)配合该光学显微镜在该待切割面上形成一第一切割痕C1及一第二切割痕C2，其中该第一切割痕C1、该目标点及该第二切割痕C2位于同一条直线上，且该第一切割痕C1与该第二切割痕C2的端点相距一第一既定距离；以及

沿该待切割面上该第一切割痕C1及该第二切割痕C2的延伸方向折断该试片(10)。

9.如权利要求8所述的裂片方法，其中该第一既定距离介于1mm至50μm之间。

10.如权利要求8所述的裂片方法，其中形成该第一切割痕C1及该第二切割痕C2的方法包括下列步骤：

调整该切割刀具的铅直位置，使该切割刀具(441)与该待切割面接触；

通过该光学显微镜观察该切割刀具(441)的位置；

再通过该位置调整机构调整该承载平台(43)上该试片(10)的位置，使该切割刀具(441)相对移动至一第一定位点；

调整该切割刀具(441)向上移动一第二既定距离；

通过该位置调整机构直线移动该试片(10)，使该切割刀具(441)在该试片(10)上形成该第一切割痕C1；

调整该切割刀具(441)向下移动该第二既定距离；

通过该位置调整机构调整该承载平台(43)上该试片(10)的位置，使该切割刀具(441)相对移动至一第二定位点，其中该第一定位点与该第二定位点相距该第一既定距离；

调整该切割刀具(441)向上该第二既定距离；以及

通过该位置调整机构直线移动该试片，使该切割刀具(441)在该试片(10)上形成该第二切割痕C2。

11.如权利要求10所述的裂片方法，其中该第一定位点与该第二定位点分别为该第一切割痕C1与该第二切割痕C2距该目标点最近的点。

12.如权利要求10所述的裂片方法，其中该第二既定距离介于50μm至10μm之间。

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