JP2010045252A - Cleaving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、劈開装置に関する。 The present invention relates to a cleavage device.
従来より、半導体ウェハをチップに分割する方法としては、ダイシングソーによる切断あるいは劈開が知られている。これらのうち、劈開による分割方法は、半導体ウェハに予め定めた分割線に当たる溝を形成しておき、この分割線に沿って折り曲げて分割する技術である。下記特許文献1には、このようなウェハの劈開方法及び劈開装置が開示されている。
Conventionally, cutting or cleaving with a dicing saw is known as a method for dividing a semiconductor wafer into chips. Among these, the dividing method by cleavage is a technique in which a groove corresponding to a predetermined dividing line is formed in a semiconductor wafer, and the groove is divided along the dividing line.
本発明の目的は、基板の厚さよりも小さい幅で基板を劈開することができる劈開装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cleavage apparatus capable of cleaving a substrate with a width smaller than the thickness of the substrate.
上記目的を達成するために、請求項1記載の劈開装置の発明は、基板を片持梁状態で支持する支持手段と、先端部近傍に弾性部材が配置され、前記弾性部材に接続された作用部材を、前記支持された基板に押し当て、予め定めた分割線に沿って分割する分割手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of the cleavage apparatus according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明が、さらに前記分割手段の作用位置を検出するための位置検出機構を備え、前記位置検出機構は、倍率10倍以上の対物レンズを使用し、前記分割手段とともに基板の面に平行な方向に平行移動することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the invention according to the first aspect further includes a position detection mechanism for detecting an operating position of the dividing means, and the position detection mechanism uses an objective lens having a magnification of 10 times or more. , And the dividing means, which translates in a direction parallel to the surface of the substrate.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記位置検出機構が、撮像装置と前記撮像装置の撮像方向を変更する光反射手段とを含むことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the position detection mechanism includes an imaging device and a light reflecting unit that changes an imaging direction of the imaging device.
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項記載の発明が、さらに基板の劈開状態を観察するための状態観察機構を備え、前記状態観察機構は、倍率10倍以上の対物レンズを使用し、基板の面に平行な方向に平行移動することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the invention according to any one of the first to third aspects further includes a state observation mechanism for observing the cleavage state of the substrate, and the state observation mechanism has a magnification of 10 times. Using the above objective lens, the objective lens is translated in a direction parallel to the surface of the substrate.
請求項5記載の発明は、請求項2から請求項4のいずれか一項記載の発明において、前記支持手段が、基板に対して前記分割手段と同じ側に配置された第1部材と、前記分割手段と反対側に配置された第2部材とにより基板を両面から挟み込む構成であり、前記第2部材の端部は、前記第1部材の端部より、基板に形成された劈開用の溝のピッチより小さい距離だけ、基板の前記作用部材が押し当てられる位置の方向に迫り出して配置されていることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 2 to 4, wherein the support means is a first member disposed on the same side as the dividing means with respect to a substrate, and The substrate is sandwiched from both sides by a second member disposed on the opposite side of the dividing means, and the end of the second member is a cleaving groove formed on the substrate from the end of the first member. A distance smaller than the pitch of the substrate is arranged so as to protrude toward the position where the action member of the substrate is pressed.
請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記第1部材の前記位置検出機構側の端部に、前記撮像装置が有する対物レンズの開口数をNAとし、NA=sinαとしたときに、θ>αとなる角度θの斜面が形成されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, at the end of the first member on the position detection mechanism side, the numerical aperture of the objective lens of the imaging device is NA, and NA = sin α. Sometimes, an inclined surface having an angle θ satisfying θ> α is formed.
請求項7記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記第2部材の先端部に、前記状態観察機構を構成する撮像装置が有する対物レンズの開口数をNAとし、NA=sinαとしたときに、θ>αとなる角度θの斜面が形成されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the numerical aperture of the objective lens included in the imaging device constituting the state observation mechanism is set to NA and NA = sin α at the tip of the second member. Sometimes, an inclined surface having an angle θ satisfying θ> α is formed.
請求項8記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか一項記載の発明において、前記支持手段が、透明材料により構成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of
請求項1記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、基板の厚さよりも小さい幅で基板を劈開することができる。 According to the first aspect of the present invention, the substrate can be cleaved with a width smaller than the thickness of the substrate as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項2記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、分割手段の作用位置を高精度で決定することができる。 According to invention of Claim 2, compared with the case where it does not have this structure, the action position of a division | segmentation means can be determined with high precision.
請求項3記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、劈開動作毎に撮像装置を平行移動する必要を無くすことができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to eliminate the necessity of translating the imaging device for each cleavage operation, compared to the case where this configuration is not provided.
請求項4記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、基板の劈開が正常に行われたか否かを高精度で判定することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to determine with high accuracy whether or not the substrate has been cleaved normally, as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項5記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、劈開時に基板が破壊されることを回避できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the substrate can be prevented from being destroyed at the time of cleavage as compared with the case where the present configuration is not provided.
請求項6記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、位置検出機構による分割手段の作用位置の検出を第1部材が妨害することを回避できる。 According to invention of Claim 6, compared with the case where it does not have this structure, it can avoid that the 1st member obstructs the detection of the action position of the division | segmentation means by a position detection mechanism.
請求項7記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、状態観察機構による劈開状態の観察を第2部材が妨害することを回避できる。 According to invention of Claim 7, compared with the case where it does not have this structure, it can avoid that a 2nd member obstructs observation of the cleavage state by a state observation mechanism.
請求項8記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、位置検出機構による分割手段の作用位置の検出及び状態観察機構による劈開状態の観察を支持手段が妨害することを回避できる。 According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to avoid the support means from interfering with the detection of the action position of the dividing means by the position detection mechanism and the observation of the cleavage state by the state observation mechanism, as compared with the case without this configuration. .
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明にかかる劈開装置の一実施形態の構成例が示される。図1において、劈開装置は、分割手段10と位置検出機構12とを備え、基板100の面に平行な方向(x方向)に平行移動する平行移動機構14と、平行移動機構14を制御して分割手段10の位置決め制御を行う制御部16と、基板100を片持梁状態で支持する支持手段18と、基板100の劈開状態を観察するための状態観察機構20とを含んで構成されている。なお、基板100は、固定部材102に固定され、上記平行移動機構14側の面に保護膜104が、その反対側の面にダイシングテープ106が貼付されている。また、基板100の表面には、予め定めた位置に、分割線に相当する溝108が形成されている。
FIG. 1 shows a configuration example of an embodiment of a cleavage device according to the present invention. In FIG. 1, the cleaving apparatus includes a dividing
分割手段10は、基板100に押し当てて、上記溝108で基板100を劈開し、分割する押し棒10aと、押し棒10aを、上記x方向と直交するz方向(図の矢印Bで示される、基板100に向かう方向及びこれと反対方向)に移動させる押し棒移動機構10bとを含んで構成されている。押し棒10aについては後述する。
The dividing means 10 presses against the
位置検出機構12は、カメラ等の撮像装置により構成され、基板100に形成された溝108等を検出し、押し棒10aを基板100に押し当てる位置(作用位置)を決定するための位置情報を制御部16に出力する。位置検出機構12を構成する撮像装置は、倍率10倍以上の対物レンズを使用することが好適である。
The
平行移動機構14は、上記分割手段10と位置検出機構12とを備え、制御部16の位置制御に基づいて基板100の面に平行なx方向(図の矢印A方向)に平行移動する装置である。これにより、分割手段10と位置検出機構12とをx方向に平行移動させることができる。
The
制御部16は、適宜なコンピュータ等により構成され、位置検出機構12から受け取った位置情報に基づいて、平行移動機構14の位置決め制御を行うとともに、押し棒移動機構10bを制御して、押し棒10aを上記z方向に移動させる。この位置決め制御は、まず上記溝108等の位置に基づいて押し棒10aを基板100上に押し当てる最初の位置を決定する。この最初の位置は特に限定されないが、例えば基板100に形成された溝108で区切られた基板領域のうち、最も端に配置された領域の位置である。この位置で押し棒10aが基板100を押すことにより、最初の劈開が行われる。次に、制御部16は、溝108の間隔だけ平行移動機構14を移動させる。この位置で押し棒10aが基板100を押すことにより、次の劈開が行われる。以後、同様にして溝108で基板100を劈開して行き、予め基板上に形成されている部品の分割が行われる。
The
支持手段18は、基板100を、その両面から挟み込み、片持梁状態で支持する。この支持手段18は、基板100を両面から挟み込むために、基板100に対して分割手段10と同じ側に配置された第1部材18aと、前記分割手段10と反対側に配置された第2部材18bとにより構成されている。また、上記第2部材18bにおける基板100の劈開が行われる側の先端部22bは、第1部材18aの先端部22aより、基板100に形成された溝108の間の間隔(ピッチ)より小さい距離だけ、基板100の押し棒10aが押し当てられる位置の方向に迫り出して配置されている。本実施形態では、第1部材18aと第2部材18bとは、押し棒10aによる劈開動作毎に基板100を放し、平行移動機構14と同じ方向に同じ距離だけ平行移動し、劈開動作の開始前に再度基板100を両面から挟み込んで固定する構成となっている。なお、第1部材18a及び第2部材18bの形状については後述する。
The support means 18 sandwiches the
状態観察機構20は、カメラ等の撮像装置により構成され、基板100の劈開状態を観察する。この状態観察機構20は、基板100に対して分割手段10とは反対側に配置されている。押し棒10aで押されることにより、基板100は溝108の位置で劈開されるが、その際に微少な間隙が生じ、状態観察機構20の反対側に配置された図示しない照明装置からの光が状態観察機構20側に漏れてくる。劈開が正常に行われた場合には上記光は直線状となり、劈開に異常が生じた場合には基板100が破壊され、上記光は不規則な形状となる。このため、上記光を観察することにより、劈開により基板100の分割が正常に行われたか否かを判定することができる。この情報は、上記制御部16に出力され、制御部16の制御に使用される。この状態観察機構20を構成する撮像装置は、倍率10倍以上の対物レンズを使用することが好適である。また、本実施形態では、状態観察機構20は、押し棒10aによる劈開動作毎に平行移動機構14と同じ方向に同じ距離だけ平行移動する構成となっている。
The
図2には、図1の劈開装置における他の状態の説明図が示される。図2において、制御部16の制御により平行移動機構14が平行移動し、押し棒10aが、基板100上の押し当て位置に位置決めされている。この状態で、押し棒移動機構10bが押し棒10aを押し下げて基板100に押し当てることにより溝108の位置で基板100を劈開する。また、このときには、位置検出機構12は第1部材18a側に待避している。また、状態観察機構20は、基板100に対して押し棒10aの反対側付近の位置に移動し、劈開時に漏れる光を観察する。
FIG. 2 shows an explanatory diagram of another state in the cleavage device of FIG. In FIG. 2, the
なお、以上に述べた実施形態では、平行移動機構14、支持手段18及び状態観察機構20が押し棒10aによる劈開動作毎に平行移動する構成となっていたが、これらの位置を固定し、固定部材102に固定された基板100を移動させる構成としてもよい。
In the embodiment described above, the
図3(a),(b),(c)には、押し棒10aの構成例が示される。図3(a),(b),(c)において、押し棒10aの先端部近傍には、弾性部材24が配置されている。また、その弾性部材24には作用部材26が接続されており、押し棒10aを基板100に押し当てる際には、作用部材26が基板100に接触する。弾性部材24の材料は、反発弾性、耐引裂性、耐摩耗性、耐屈曲亀裂性に優れる天然ゴム、ウレタンゴム等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。また、作用部材26は、押し棒10aの根本部材28とともに、焼き入れ(熱処理)及び表面処理を行ったSKS−3等のSK系工具鋼、セラミックス等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
3 (a), (b), and (c) show a configuration example of the
また、作用部材26の形状は、図3(a)に示されるように、底面が基板100の面に平行なもの、図3(b)に示されるように、基板100の面に対して一定の角度が付いているもの、図3(c)に示されるように、基板100の面に対して、一部が平行で一部が角度が付いているもの等があるが、これらに限定されるものではない。
Further, the shape of the
図4(a),(b)には、支持手段18を構成する第1部材18a及び第2部材18bの形状の例が断面図として示される。図4(a)において、第1部材18aの先端部22a及び第2部材18bの先端部22bは、それぞれ底面30(基板100に接触する面)に直交する面となっている。また、第1部材18a及び第2部材18bの位置検出機構12側の端部には斜面が形成されている。この斜面は、先端部22a,22bの上端(底面30から遠い端)から、先端部22a,22bの面に対して角度θ傾いて形成されている。この角度θは、位置検出機構12及び状態観察機構20を構成する撮像装置の対物レンズの開口数NAを
NA=sinα
としたときに、θ>αとするのが好適である。例えば、倍率10倍の対物レンズの開口数NA=0.3の場合、α=17.5度となり、θ>17.5度となる。
4A and 4B are sectional views showing examples of the shapes of the
It is preferable that θ> α. For example, when the numerical aperture NA of an objective lens having a magnification of 10 is 0.3, α = 17.5 degrees and θ> 17.5 degrees.
また、図4(b)において、先端部22a,22bは、底面30に直交する方向と角度θをなす斜面と底面30とが交わる辺となっている。なお、上記角度θの条件は、図4(a)の場合と同様である。
In FIG. 4B, the
以上に述べた第1部材18a及び第2部材18bは、図4(a),(b)に示された組み合わせに限定されない。例えば、第1部材18aを図4(b)に示された形状とし、第2部材18baを図4(a)に示された形状としてもよい。
The
図5には、本実施形態にかかる劈開装置による劈開動作の説明図が示される。図5において、基板100が第1部材18a及び第2部材18bにより両面から挟まれて片持梁状態に支持され、押し棒10aの作用部材26を図の下方向に押し当てて、溝108の位置で劈開する。なお、図5の例では、保護膜104及びダイシングテープ106は、図示を省略している。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the cleavage operation by the cleavage device according to the present embodiment. In FIG. 5, the
本実施形態において、溝108の間隔をpとし、第2部材18bの先端部22bと押し棒10aにより力を加える位置(作用部材26の基板100への接触面の中心)との距離をwとすると、w<pとなっている。
In the present embodiment, the interval between the
また、押し棒10aにより加える力をF、基板100を劈開する際の偶力をGとすると
G=F・w
となる。
Further, if the force applied by the
It becomes.
また、基板100を破壊しないで劈開できる最大の偶力をGs、基板100を破壊しないで劈開できる最大の力をFs、基板100を破壊しないで劈開できる最大の距離をwsとすると、
Gs=Fs・ws
となる。ここで、基板の厚さよりも小さい幅での分割を行う場合には、上記pが小さくなり、wも小さくなる。このwが上記wsより小さくなると、力FはFsよりも大きくする必要がある。そこで、本実施形態にかかる押し棒10aでは、弾性部材24により基板100に加える力を緩衝して基板100を破壊せずに劈開する構成となっている。
Further, if the maximum couple that can be cleaved without destroying the
Gs = Fs · ws
It becomes. Here, in the case of performing division with a width smaller than the thickness of the substrate, the above p becomes small and w also becomes small. When this w becomes smaller than the above ws, the force F needs to be larger than Fs. Therefore, the
図6には、制御部16の制御動作の例のフローが示される。図6において、位置検出機構12から位置情報受け取る(S1)と、最初の位置決め処理を実行する(S2)。この処理は、上述したように、上記位置情報に基づいて押し棒10aを基板100上に押し当てる最初の位置を決定する処理である。この処理により、平行移動機構14、支持手段18及び状態観察機構20は、図2に示される状態となる。
FIG. 6 shows a flow of an example of the control operation of the
次に、押し棒10aを基板100の面に平行な方向に平行移動させ、上記決定した位置で基板100に押し当てて基板100を劈開する動作を制御する(S3)。このとき、状態観察機構20により基板が劈開したか否かを観察し(S4)、劈開したときには、状態観察機構20が取得した基板100から漏れる光の状態により劈開が正常に行われたか否かを判定する(S5)。
Next, the
S5において、劈開が正常に終了しなかったと判定した場合には、その旨の警報を出力する(S6)。一方、劈開が正常に終了した場合には、基板100の劈開が全て終了したか否かを判定し(S7)、終了していないと判定した場合には、平行移動機構14、支持手段18及び状態観察機構20を溝108の間隔だけ平行移動し(S8)、S3からの動作を繰り返す。なお、基板100の劈開が全て終了したか否かは、例えば予め定めた回数だけ劈開動作が行われたか否かにより判定することができる。
If it is determined in S5 that cleavage has not been completed normally, an alarm to that effect is output (S6). On the other hand, if the cleavage is completed normally, it is determined whether or not all the cleavage of the
一方、S7において、基板100の劈開が全て終了したと判定した場合には、制御部16が制御動作を終了する(S9)。
On the other hand, if it is determined in S7 that all the cleavage of the
図7には、本発明にかかる劈開装置の一実施形態の他の構成例が示され、図1と同一要素には同一符号を付している。図7において、位置検出機構12は、鏡等の光反射手段12aとカメラ等の撮像装置12bとで構成されている。光反射手段12aは、撮像装置12bの撮像方向を変更するために設けられている。基板100上の溝108の位置等から出た光は、光反射手段12aで反射されて撮像装置12bに入射し、位置検出が行われる。撮像装置12bで検出した位置情報は、制御部16に入力される。
FIG. 7 shows another configuration example of an embodiment of the cleavage device according to the present invention, and the same elements as those in FIG. In FIG. 7, the
上記光反射手段12aは、矢印C方向に平行移動できる構成となっている。光反射手段12aを平行移動させる機構は限定されないが、例えば平行移動機構14に接続し、分割手段10とともに平行移動する構成としてもよい。また、本実施形態では、光反射手段12aで光を撮像装置12b側に反射させるので、撮像装置12bを押し棒10aから離れた位置に配置できる。このため、押し棒10aによる劈開動作の際に撮像装置12bが平行移動して待避する必要がない。なお、図7の例では、制御部16の制御により平行移動機構14が移動し、押し棒10aが、基板100上の押し当て位置に位置決めされた状態となっている。
The
図8には、図7の劈開装置における他の状態の説明図が示される。図8において、押し棒移動機構10bが押し棒10aを押し下げ、溝108の位置で基板100を劈開する。また、このときには、光反射手段12aは、第1部材18a側に待避している。また、状態観察機構20は、基板100に対して押し棒10aの反対側付近の位置に移動し、劈開時に漏れる光を観察する。
FIG. 8 shows an explanatory diagram of another state in the cleavage device of FIG. In FIG. 8, the push
10 分割手段、10a 押し棒、10b 押し棒移動機構、12 位置検出機構、12a 光反射手段、12b 撮像装置、14 平行移動機構、16 制御部、18 支持手段、18a 第1部材、18b 第2部材、20 状態観察機構、22a、22b 先端部、24 弾性部材、26 作用部材、28 根本部材、100 基板、102 固定部材、104 保護膜、106 ダイシングテープ、108 溝。
10 dividing means, 10a push rod, 10b push rod moving mechanism, 12 position detecting mechanism, 12a light reflecting means, 12b imaging device, 14 parallel moving mechanism, 16 control unit, 18 support means, 18a first member, 18b
Claims (8)
先端部近傍に弾性部材が配置され、前記弾性部材に接続された作用部材を、前記支持された基板に押し当て、予め定めた分割線に沿って分割する分割手段と、
を備えることを特徴とする劈開装置。 Supporting means for supporting the substrate in a cantilever state;
An elastic member is disposed in the vicinity of the tip, and a dividing means that presses the action member connected to the elastic member against the supported substrate and divides it along a predetermined dividing line;
A cleaving device comprising:
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