JP2009170501A

JP2009170501A - 切削装置

Info

Publication number: JP2009170501A
Application number: JP2008004255A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ogawara; 聡大河原; Masafumi Sato; 雅史佐藤
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】分割ラインにパターンずれがあっても分割ラインが切削ブレード逃げ溝の位置に合致するように被加工物を保持テーブル上に保持させることができるようにする。
【解決手段】搬送される被加工物６０の表面を撮像手段で撮像することで分割ライン６１のパターン状態を認識し、この認識結果に基づき、分割ライン６１と切削ブレード逃げ溝３２の位置を合致させて被加工物６０を保持テーブル３０上に保持させるように搬送手段の搬送量ΔＹや保持テーブル３０の姿勢（回転角度θ）・位置（ΔＸ）を制御することで、被加工物６０において分割ライン６１のパターンにずれがあっても、分割ライン６１が切削ブレード逃げ溝３２の位置に合致するように、被加工物６０を保持テーブル３０上に保持させることができるようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、被加工物表面の分割ラインに対応する位置に切削ブレード逃げ溝が形成された保持テーブルを用いて被加工物を切削ブレードでフルカットする切削装置に関するものである。

半導体の高集積化に伴い、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）等のような、ＩＣチップ半導体が搭載されたパッケージ基板は、被切削領域上をダイシング装置等の加工装置により加工され、半導体チップとほぼ同じ大きさのパッケージとして形成される。この際、保持部材に保持されたパッケージ基板を保持する保持テーブルと、この保持テーブルに保持されたパッケージ基板を切削してペレットに分割する切削手段とを備える切削装置と、分割されたペレットを保持部材からピックアップして搬送トレーに移し替える移し替え手段を備える移し替え装置と、ペレットに分割済みのパッケージ基板を切削装置から移し替え装置に搬送する連結搬送手段とから構成されるシンギュレーション装置により、半導体パッケージの切削からペレットの搬送トレーへの収納までの工程を一連の分割システムで行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、保持テーブル上に保持されたパッケージ基板を分割ラインに沿って切削ブレードでフルカットしてペレットに分割する場合、切削ブレードが保持テーブル表面を構成するゴムパッドに切り込むと、切削ブレードの破損・消耗が激しいものとなる。そこで、保持テーブル表面のゴムパッドにパッケージ基板の分割ライン対応の切削ブレード逃げ溝を形成しておき、分割ラインに沿ってフルカット動作する切削ブレードが切削ブレード逃げ溝内に入り込むようにしたものがある。

このような切削ブレード逃げ溝が形成された保持テーブルを用いる場合、半導体パッケージをその分割ラインが切削ブレード逃げ溝の位置に合わせて保持させる必要があり、パッケージ位置決め精度は切削加工上、重要な項目の一つとなる。

このようなことから、従来にあっては、保持テーブルと半導体パッケージとの位置決めは、半導体パッケージの外周部の所定位置に形成した複数の位置決め穴に、保持テーブル側の所定位置に設けた位置決めピンを嵌合させることで行うようにしている。あるいは、半導体パッケージの外形形状を基準として保持テーブル上に搬送させ、半導体パッケージの外形形状を保持テーブルの位置に一致させることで位置決めを行うようにしている。

特開２０００−２３２０８０号公報

しかしながら、半導体パッケージは、一般に樹脂や金属で形成されているため、成形時の収縮等により、半導体パッケージの位置決め穴や外形部分から分割ラインまでの距離が必ずしも一定に作成されているわけでなく、パッケージ毎（ロット毎）にバラツキがある。すなわち、位置決め穴や外形形状を基準とした位置決めでは、半導体パッケージにおける分割ラインのパターンずれに対応することができず、切削ブレード逃げ溝と分割ラインとがずれた状態で半導体パッケージが保持テーブル上に保持されてしまう可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分割ラインにパターンずれがあっても分割ラインが切削ブレード逃げ溝の位置に合致するように被加工物を保持テーブル上に保持させることができる切削装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる切削装置は、被加工物表面の分割ラインに対応する位置に切削ブレード逃げ溝が形成されて被加工物を保持し回転可能な保持テーブルと、前記保持テーブルに保持された被加工物を前記分割ラインに沿って切削する切削ブレードを有する切削手段と、被加工物を前記保持テーブル上へ搬送する搬送手段とを備える切削装置であって、撮像手段により認識した被加工物表面の前記分割ラインと前記保持テーブルの前記切削ブレード逃げ溝の位置を合致させて被加工物を前記保持テーブル上に保持させるように前記搬送手段または前記保持テーブルを制御する制御手段を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる切削装置は、上記発明において、前記保持テーブルの前記切削ブレード逃げ溝の位置情報を予め記憶する記憶手段と、前記搬送手段に保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像に基づき被加工物の前記分割ラインの位置および角度を認識し前記記憶手段に記憶された前記切削ブレード逃げ溝の位置情報とのズレ量を算出する算出手段と、を備え、前記制御手段は、前記算出手段により算出されたズレ量を補正するように前記保持テーブルの位置および回転角度、並びに前記搬送手段による被加工物の搬送量を制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる切削装置は、上記発明において、前記撮像手段は、前記切削ブレードに対して前記保持テーブル上に保持された被加工物の前記分割ラインの位置決めを行うためのアライメント用撮像手段を兼用することを特徴とする。

本発明にかかる切削装置によれば、被加工物の表面を撮像手段で撮像することで分割ラインの状態を認識し、この認識結果に基づき、分割ラインと切削ブレード逃げ溝の位置を合致させて被加工物を保持テーブル上に保持させるように搬送手段や保持テーブルを制御するので、被加工物において分割ラインのパターンずれがあっても、分割ラインが切削ブレード逃げ溝の位置に合致するように被加工物を保持テーブル上に保持させることができ、よって、良好なるフルカット動作を行わせることができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態である切削装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の切削装置の構成例を示す概略斜視図であり、図２は、被加工物と保持テーブルとの対応関係を示す斜視図である。本実施の形態の切削装置１０は、概略的には、カセット部１１と、搬送手段２０と、保持テーブル３０と、切削手段４０と、アライメント用のカメラ１２と、撮像手段１３と、制御部５０とを備える。

カセット部１１は、複数枚の被加工物６０を昇降自在に収納して被加工物６０を切削に供するためのものである。ここで、被加工物６０は、例えば図２に示すように表面に格子状にパターン形成された複数本の分割ライン６１によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップ６２が形成された矩形形状のパッケージ基板からなる。なお、実際は多数の領域に区画されているが、わかり易くするため、図２等では、３×４の領域に区画された状態に簡略化して示す。

搬送手段２０は、カセット部１１に収納された被加工物６０を１枚ずつ順次保持テーブル３０上に搬送させるためのものであり、搬出手段２１と幅寄せ手段２２と保持搬送手段２３とからなる。搬出手段２１は、図示しない駆動源によって被加工物６０に対する割り出し方向となるＹ軸方向に移動可能に設けられ、カセット部１１に収納された被加工物６０を把持部２１ａで把持して保持搬送手段２３が搬送可能な領域に搬出するためのものである。幅寄せ手段２２は、図示しない駆動源によって被加工物６０に対する切削方向となるＸ軸方向に移動可能に設けられた一対のレール構造のガイド板を有し、搬出手段２１によりカセット部１１から搬出された被加工物６０をＸ軸方向に挟み込むことで、外形基準で被加工物６０のＸ軸方向における搬送位置を決定するためのものである。保持搬送手段２３は、図示しない駆動源によってＹ軸方向に移動可能に設けられ、搬出手段２１により搬出され幅寄せ手段２２によりＸ軸方向における搬送位置が決定された被加工物６０を搬送パッド２３ａで吸着保持してＹ軸方向に所定量搬送して保持テーブル３０上に載置させるためのものである。

保持テーブル３０は、保持搬送手段２３によって搬送された被加工物６０を保持するためのものである。この保持テーブル３０は、図示しない駆動源に連結されてＸＹ平面内で回転可能に設けられている。また、保持テーブル３０は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない加工送り機構によってＸ軸方向に切削送り可能に設けられている。ここで、保持テーブル３０は、例えば図２に示すように、上面に樹脂またはゴム製の吸着面３１を有する。この吸着面３１には、被加工物６０における分割ライン６１に対応する位置に切削ブレード逃げ溝３２が格子状に形成されている。また、切削ブレード逃げ溝３２によって区画された各領域には図示しない吸引源に連結されて半導体チップ６２を個別に吸引するための吸引孔３３が形成されている。

切削手段４０は、保持テーブル３０に保持された被加工物６０を分割ライン６１に沿って切削ブレード４１によって切削（フルカット）するもので、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない割り出し送り機構によってＹ軸方向に割り出し送り可能に設けられている。また、切削手段４０は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない切り込み送り機構によってＺ軸方向に切り込み送り可能に設けられている。カメラ１２は、ＣＣＤカメラ等からなり、保持テーブル３０に保持された被加工物６０の表面を撮像し、撮像した画像を基に切削すべき分割ライン６１を検出し、切削手段４０による切削動作の位置付けに供するためのものである。

撮像手段１３は、カセット部１１から搬出されて保持テーブル３０に搬送される被加工物６０の搬送経路上の所定位置に配設されて、搬送手段２０により保持されて搬送される被加工物６０の表面を撮像するＣＣＤ等を用いたカメラからなる。

制御部５０は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、記憶手段５１と、算出手段５２と、制御手段５３とを備える。記憶手段５１は、切削動作を開始する前に、カメラ１２を利用して得られる保持テーブル３０の切削ブレード逃げ溝３２の位置情報を予め記憶しておくためのものである。算出手段５２は、撮像手段１３により撮像された被加工物６０の画像に基づきこの被加工物６０の分割ライン６１の位置および傾き角度を認識し、記憶手段５１に記憶された切削ブレード逃げ溝３２の位置情報とのズレ量を算出するためのものである。制御手段５３は、撮像手段１３により認識した被加工物６０の表面の分割ライン６１と保持テーブル３０の切削ブレード逃げ溝３２の位置を合致させて被加工物６０を保持テーブル３０上に保持させるように搬送手段４０または保持テーブル３０を制御するためのものである。より具体的には、制御手段５３は、算出手段５２により算出されたズレ量を補正するように保持テーブル３０のＸ軸方向の位置および回転角度、並びに搬送手段４０による被加工物６０のＹ軸方向の搬送量を制御する。

このような構成において、まず、カセット部１１から切削対象となる１枚の被加工物６０を搬出手段２１により搬出し、幅寄せ手段２２でＸ軸方向における搬送位置を決定し、その後、保持搬送手段２３によってＹ軸方向に所定量搬送して保持テーブル３０上に保持させる。保持テーブル３０上に吸引保持された被加工物６０は、保持テーブル３０がＸ軸方向に移動してカメラ１２の直下に位置付けられ、パターンマッチング等の処理によって分割ライン６１が検出され、分割ライン６１と切削ブレード４１とのＹ軸方向の位置割り出しが行われる。位置割り出し後、保持テーブル３０をＸ軸方向に移動するとともに、高速回転している切削ブレード４１がＺ軸方向に所定量切り込み送りされて被加工物６０を所望の分割ライン６１に沿って切削する。この際、切削ブレード４１は、被加工物６０をフルカットする位置まで切り込み送りされており、分割ライン６１に沿って保持テーブル３０の切削ブレード逃げ溝３２内に入り込む状態で切削動作を行い、被加工物６０をフルカットする。

そして、１ライン毎に切削ブレード４１をＹ軸方向へ割り出し送りして、このような切削動作を繰り返す。所定方向の分割ライン６１に沿った切削動作が終了すると、保持テーブル３０を９０度回転させることで、直交する他方向の分割ライン６１に沿った切削動作が同様に行われる。このような切削動作により、半導体チップ６２は、個々に分割されるが、個々に吸引孔３３を介して吸引保持された状態が維持される。被加工物６０の全ての分割ライン６１に沿ったフルカット切削が終了すると、個々に分割された半導体チップ６２を図示しない搬送パッドによって順次吸着してピックアップし、洗浄等の次工程に搬送する。

ここで、保持テーブル３０は、分割ライン６１に対応する位置に切削ブレード逃げ溝３２が形成されたものであり、保持テーブル３０上に搬送載置される被加工物６０の分割ライン６１の位置が切削ブレード逃げ溝３２の位置に合致していないと、切削ブレード４１の位置と切削ブレード逃げ溝３２の位置とを対応させた切削動作を行えなくなってしまう。特に、被加工物６０の外形形状に対して分割ライン６１のパターンの位置にバラツキがある場合には、分割ライン６１の位置と切削ブレード逃げ溝３２の位置とがずれてしまう可能性が大きい。

そこで、図３〜図５を参照して、本実施の形態の切削装置１０における被加工物６０の保持テーブル３０上への搬送制御例について説明する。まず、切削動作を行う前の前処理として、図３に示すように、被加工物６０の外形を基準とする搬送位置を調整する。すなわち、カメラ位置（撮像手段１３の位置）の中心Ｏ´のＸ軸方向における位置を、保持テーブル３２の中心ＯのＸ軸方向における位置に合わせるように、幅寄せ手段２２の幅寄せ位置を調整する。ここで、保持テーブル３０は、待機時には、切削ブレード逃げ溝３２がＸ，Ｙ軸方向に沿うように所定位置に位置決めされるものであり、このときのθ回転軸なる中心Ｏ（Ｘ_０，Ｙ_０）を座標基準とする。

そして、保持テーブル３０をカメラ１２の直下に移動させて一番外側の切削ブレード逃げ溝３２のａ点およびｂ点をカメラ１２で撮像することで画像認識し、切削ブレード逃げ溝３２の中心Ｏからの外周位置情報としてａ（Ｘ_１，Ｙ_１）、ｂ（Ｘ_２，Ｙ_２）を記憶手段５１に予め登録しておく。なお、図３中、符号１２ａはカメラ１２による撮像箇所を示すものであり、その枠中心がカメラ１２の中心位置を示している。

一方、パターンずれのない分割ライン６１が形成され幅寄せ手段２２により位置決めされた被加工物６０を保持搬送手段２２で保持して撮像手段１３によるカメラ位置に移動させ、一番外側の分割ライン６１のクロスライン（外周クロスライン）となる点Ａを、撮像手段１３の撮像箇所１３ａにおけるクロスライン（カメラ中心）に合わせ、点Ａ（Ｘ_１，Ｙ_２）の位置を登録する。これにより、保持テーブル３０の初期待機位置とカメラ位置（撮像手段１３の位置）との位置関係が判り、搬送手段２０による被加工物６０のカメラ位置からの搬送量ΔＹが判る（ΔＹ＝Ｙ_１−Ｙ_２）。

次に、実際に被加工物６０の切削加工を行う際の搬送制御について説明する。まず、切削対象となる被加工物６０をカセット部１１から搬出手段２１により搬出し、幅寄せ手段２２によって被加工物６０の幅寄せを行うことで、被加工物６０の外形を基準としたＸ軸方向における搬送位置合わせ（粗合わせ）を行う。そして、保持搬送手段２２の搬送パッド２２ａで被加工物６０を保持して保持テーブル３０側に向けて搬送する。このような被加工物６０の搬送中において、カメラ位置に位置する撮像手段１３によって被加工物６０の表面を撮像することで、Ａ点、Ｂ点付近の画像情報を取得する。

ここで、パターンずれのない分割ライン６１が形成された被加工物６０の場合であれば、図３に示すように、撮像手段１３の撮像箇所１３ａのカメラ中心位置が分割ライン６１のクロスラインとなるＡ点、Ｂ点にそれぞれ一致するため、後は、保持搬送手段２３によって所定量ΔＹだけＹ軸方向に被加工物６０を搬送させることで、分割ライン６１が切削ブレード逃げ溝３２に合致する状態で保持テーブル３０上に搬送保持させ得ることが判る。

一方、図４に誇張して示すように、分割ライン６１の位置が外形形状に対してパターンずれした状態で形成された被加工物６０の場合を考える。図４中、被加工物６０内に示す仮想線は、パターンずれのない場合の分割ラインである。この場合、算出手段５２は、撮像手段１３により撮像されたＡ点、Ｂ点付近の画像情報に基づくパターンマッチング処理等に基づき、被加工物６０の分割ライン６１の位置および傾き角度を認識し、記憶手段５１に記憶されている切削ブレード逃げ溝３２の位置情報とのズレ量を算出する。すなわち、図４に示す例であれば、Ａ点付近の画像情報に基づき実際の分割ライン６１のクロスライン点Ａ´の位置Ａ´（Ｘ_３，Ｙ_３）、Ｂ点付近の画像情報に基づき実際の分割ライン６１のクロスライン点Ｂ´の位置Ｂ´（Ｘ_４，Ｙ_４）を認識する。そして、算出手段５２は、tanθ＝（Ｙ_４−Ｙ_３）／（Ｘ_４−Ｘ_３）なる関係に基づき、被加工物６０における分割ライン６１の傾き角度θを算出する（図３の場合は、θ＝０）。さらに、算出手段５２は、線分ＡＢ上の中心位置にて、Ｘ軸方向のズレ量、Ｙ軸方向のズレ量を算出する。すなわち、Ｘ軸方向のズレ量は、（Ｘ_４−Ｘ_３）／２−（Ｘ_２−Ｘ_１）／２であり、Ｙ軸方向のズレ量は、（Ｙ_４−Ｙ_３）／２となる。

次いで、制御手段５３は、図５に示すように、保持テーブル３０の回転用の駆動源を駆動させて保持テーブル３０を傾き角度θだけ回転させるとともに、加工送り機構のパルスモータを駆動させて保持テーブル３０をＸ軸方向にズレ量ΔＸ分だけ移動させる。この状態で、保持テーブル３０における切削ブレード逃げ溝３２のクロスライン点ａ，ｂは、図５中の点ａ´，ｂ´の位置に移動し、被加工物６０の分割ライン６１のクロスライン点Ａ´，Ｂ´のＸ座標位置および傾き角度に合致することとなる。すなわち、保持テーブル３０における切削ブレード逃げ溝３２の状態が、外形基準で搬送される被加工物６０における分割ライン６１のパターン状態に合致するように修正される。そして、制御手段５３は、保持搬送手段２３による被加工物６０の搬送量ΔＹを、初期値のＹ_１−Ｙ_２から、ズレ量を考慮したΔＹ＝（Ｙ_１−Ｙ_２）＋（Ｙ_４−Ｙ_３）／２に変更する。

これにより、保持搬送手段２３によって保持テーブル３０上に搬送され載置される被加工物６０は、分割ライン６１のパターンが外形に対してずれていても、切削ブレード逃げ溝３２の位置に合致することとなる。搬送載置された被加工物６０を吸引保持した後、実際の切削動作に際して、保持テーブル３０は、切削ブレード逃げ溝３２（従って、分割ライン６１）がＸ，Ｙ軸方向に沿うように傾き角度θ分、逆回転されることで初期状態に戻される。

このように、本実施の形態の切削装置１０によれば、搬送される被加工物６０の表面を撮像手段１３で撮像することで分割ライン６１の状態を認識し、この認識結果に基づき、分割ライン６１と切削ブレード逃げ溝３２の位置を合致させて被加工物６０を保持テーブル３０上に保持させるように搬送手段２０の搬送量や保持テーブル３０の姿勢・位置を制御するので、被加工物６０において分割ライン６１のパターンずれがあっても、分割ライン６１が切削ブレード逃げ溝３２の位置に合致するように、被加工物６０を保持テーブル３０上に保持させることができる。よって、常に、切削ブレード４１、分割ライン６１、切削ブレード逃げ溝３２の位置が合致した状態で、良好なるフルカット動作を行わせることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、カメラ１２の他に撮像手段１３を備えるようにしたが、カメラ１２または撮像手段１３の何れか一方のみを位置可動的に備え、その１台で、搬送される被加工物６０の表面を撮像する撮像手段の機能と、保持テーブル３０上に保持された被加工物６０の分割ライン６１の位置決めを行うためのアライメント用撮像手段の機能とを兼用させるようにしてもよい。

また、傾き角度θ、Ｘ，Ｙ軸方向のズレ補正は、実施の形態に示した方法に限らず、各種方法を取り得る。例えば、制御手段５３は、保持テーブル３０の状態は初期状態のままとし、分割ライン６１の位置が切削ブレード逃げ溝３２の位置に合致するよう搬送手段２０のみの制御によって被加工物６０の傾き角度θ、Ｘ，Ｙ軸方向のズレを補正するようにしてもよい。

本発明の実施の形態の切削装置の構成例を示す概略斜視図である。被加工物と保持テーブルとの対応関係を示す斜視図である。パターンずれのない被加工物と保持テーブルとの位置関係を示す模式図である。パターンずれのある被加工物と保持テーブルとの位置関係を示す模式図である。被加工物と保持テーブルとの修正された位置関係を示す模式図である。

符号の説明

１０切削装置
１３撮像手段
２０搬送手段
３０保持テーブル
３２切削ブレード逃げ溝
４０切削手段
４１切削ブレード
５１記憶手段
５２算出手段
５３制御手段
６０被加工物
６１分割ライン

Claims

被加工物表面の分割ラインに対応する位置に切削ブレード逃げ溝が形成されて被加工物を保持し回転可能な保持テーブルと、前記保持テーブルに保持された被加工物を前記分割ラインに沿って切削する切削ブレードを有する切削手段と、被加工物を前記保持テーブル上へ搬送する搬送手段とを備える切削装置であって、
撮像手段により認識した被加工物表面の前記分割ラインと前記保持テーブルの前記切削ブレード逃げ溝の位置を合致させて被加工物を前記保持テーブル上に保持させるように前記搬送手段または前記保持テーブルを制御する制御手段を備えることを特徴とする切削装置。
前記保持テーブルの前記切削ブレード逃げ溝の位置情報を予め記憶する記憶手段と、
前記搬送手段に保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段と、
該撮像手段により撮像された画像に基づき被加工物の前記分割ラインの位置および角度を認識し前記記憶手段に記憶された前記切削ブレード逃げ溝の位置情報とのズレ量を算出する算出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記算出手段により算出されたズレ量を補正するように前記保持テーブルの位置および回転角度、並びに前記搬送手段による被加工物の搬送量を制御することを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
前記撮像手段は、前記切削ブレードに対して前記保持テーブル上に保持された被加工物の前記分割ラインの位置決めを行うためのアライメント用撮像手段を兼用することを特徴とする請求項１または２に記載の切削装置。