JP2009148982A - Wafer breaking apparatus - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a braking apparatus for cutting a substrate made of a brittle material such as a semiconductor wafer containing sapphire, silicon, indium phosphide, gallium arsenide, or the like.
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。 For example, in the manufacturing process of a semiconductor device, one surface of a substrate such as a semiconductor wafer or a sapphire substrate is partitioned into a plurality of regions by planned dividing lines formed in a lattice shape by a diamond blade or the like, and the substrate is aligned along the planned dividing lines. The individual chips are manufactured by cutting.
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)。 As a braking device that cuts along the planned dividing line of the substrate, the substrate is fixed by sticking one surface opposite to the other surface on which the dividing line is formed on the lower surface of the adhesive sheet, and the upper surface of the cradle After the other side of the substrate is placed on the substrate, the blade lowered from above the adhesive sheet is pressed against one side of the substrate corresponding to the planned dividing line to apply bending stress to the substrate, thereby making the substrate into the planned dividing line. What cut | disconnects along is known (for example, refer patent document 1).
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。 In such a braking device, there may be a case where the substrate remains unbroken due to variations in the warp of the substrate, the thickness of the substrate, the depth of the ruled lines on the division lines provided on the substrate, and the like. When crack residue occurs, the operator stops the braking device, changes the position of the blade and the amount of stress to be applied, etc., then operates the braking device to reapply bending stress to the remaining crack and cut There is a need to. For this reason, during operation of the braking device, an operator must check whether there are any remaining cracks, and there is a problem that the braking device cannot be automated.
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。 On the other hand, if the bending stress applied to the substrate by the blade is increased, the generation of residual cracks can be suppressed. However, if the bending stress is increased, chipping such as cracks and chips is likely to occur, and the quality of the divided chip deteriorates. There's a problem.
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)。
Therefore, a substrate support that supports the substrate and a break that is formed so as to extend along the scribe line of the substrate and that cuts the substrate by pressing the cutting position of the substrate supported by the substrate support. A break bar moving unit that moves the break bar in a first direction toward the substrate supported by the bar, the substrate support, and a second direction away from the substrate supported by the substrate support; and a break bar moving unit In a braking device comprising a movement control unit that controls the movement operation of the cutting, the break bar moving unit controlled by the movement control unit moves in the first direction and cuts at the cutting position by a break bar that presses the cutting position There has been proposed one provided with a cutting detection unit for detecting cutting of a substrate to be cut (for example, see
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。 However, since the cutting detection unit detects the breakage of the substrate by detecting the vibration of the break bar that moves when the substrate is cut, it is easily affected by vibrations caused by disturbances other than the vibration caused by the cutting of the substrate. Therefore, in addition to detecting the vibration of the break bar, it detects the vibration of the fixed bar that moves synchronously with the break bar and is not easily affected by the vibration that occurs when the substrate is cut, and the detected value from the break bar and the detected value from the fixed bar Therefore, it is necessary to detect the cutting of the substrate by canceling the vibration due to the disturbance based on the difference data, and there is a problem that a plurality of sensors for detecting the vibration are required and the manufacturing cost increases.
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。
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a braking device that can automate the cutting of a substrate at a low cost while suppressing deterioration in quality of divided chips. .
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。 A braking apparatus according to the present invention includes a support base that supports a substrate on which a division line is formed, and a stress applying unit that applies a bending stress to the substrate supported by the support base by moving a blade. And a braking device that cuts the substrate along the planned dividing line, further comprising a cutting detection unit that detects the cutting of the substrate by detecting vibration of the support base.
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。 In the present invention, since the cutting detection unit for detecting the cutting of the substrate is provided, it is not necessary for the operator to check whether there is any crack remaining on the device, and the braking device can be automated. In addition, since the cutting detection unit detects the substrate cutting by detecting the vibration of the support base, it is less susceptible to the vibration caused by the movement of the blade, and whether or not the substrate is cut accurately without providing a plurality of sensors. Can be detected.
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。 In the above invention, the cutting detection unit includes an imaging unit that images the division line of the substrate supported by the support, and the imaging unit in a state where the stress applying unit applies a bending stress to the substrate. The cutting of the substrate may be detected by imaging the planned dividing line, and the cutting of the substrate is accurately detected even when the substrate is already cleaved before the blade applies bending stress. be able to.
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。 Moreover, in the said invention, after the said stress application part gives bending stress to the said board | substrate, when the cutting | disconnection detection part does not detect the cutting | disconnection of the said board | substrate, bending stress larger than the bending stress which the said stress application part provided last time is applied. You may re-apply to the said board | substrate.
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。 According to the present invention, a braking device that cuts a substrate without deteriorating the quality of divided chips can be automated at a low cost.
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。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a perspective view of a
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
The
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。
The moving table 12 includes an X table 13 installed on the
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。
The X table 13 is provided on the
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。
The θ table 14 is a member that removably fixes the
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。
Thereby, the
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。
Below the
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。
The
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Specifically, the
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。
Then, as shown in FIG. 5A, the
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。
When the
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。
Further, the
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。
The
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。
Next, the cutting operation of the
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。
First, the
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。
In this alignment, as described above, the amount of deviation between the position of the
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。
When the alignment is completed, the
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。
When the cutting signal is input to the
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。
On the other hand, if the cutting signal is not input to the
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。
Then, the bending stress is applied, the cutting is confirmed, and the movement of the
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。
As described above, since the
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。
In addition, the cutting
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。
Furthermore, if the cutting of the
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。
In the present embodiment, it is configured to repeatedly apply a stress larger than the bending stress applied last time until a cutting signal is input from the cutting
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。
Further, in the present embodiment, the
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
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