JP2015111732A - 脆性材料基板の搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縦方向及び横方向に整列して形成された機能領域を有する基板をブレイクし、機能領域とその周囲の端材となる領域とを夫々別個にまとめて搬送する搬送装置を提供すること。【解決手段】第１の搬送ヘッド１３によって脆性材料基板９０の中央部の機能領域をヘッド部３０で吸着してリニアスライダ１２によりビーム１１の方向に搬送する。第２の搬送ヘッド１４によって周囲の端材となる領域をまとめてヘッド部５０で吸着してリニアスライダ１２によりビーム１１の方向に搬送する。【選択図】図３

Description

本発明は半導体ウエハ等の脆性材料基板であって、縦方向及び横方向に整列して形成されている多数の機能領域（デバイス領域ともいう）を有し、機能領域毎にブレイクされた基板を吸着して搬送する際に用いられる搬送装置に関するものである。

特許文献１には、スクライブラインが形成された基板を、スクライブラインが形成された面の裏面から、スクライブラインに沿って面に垂直に押圧することによりブレイクする基板ブレイク装置が提案されている。以下、このようなブレイク装置によるブレイクの概要を示す。ブレイクの対象となる半導体ウエハには、整列して多数の機能領域が形成されているものとする。分断する場合には、まず基板に機能領域の間に等しい間隔を隔てて縦方向及び横方向にスクライブラインを形成する。そしてこのスクライブラインに沿ってブレイク装置で分断する。図１（ａ）は分断する前のブレイク装置に載置された基板の断面図を示している。本図に示すように、基板１０１に機能領域１０１ａ，１０１ｂとその間にスクライブラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・が形成されている。分断する場合には基板１０１の裏面に粘着テープ１０２を貼り付け、その表面に保護フィルム１０３を貼り付ける。そしてブレイク時には図１（ｂ）に示すように受け刃１０５，１０６のちょうど中間にブレイクすべきスクライブライン、この場合にはスクライブラインＳ２を配置し、その上部よりブレード１０４をスクライブラインに合わせて降下させ、基板１０１を押圧する。このようにして一対の受け刃１０５，１０６とブレード１０４との三点曲げによるブレイクが行われていた。

特開２００４−３９９３１号公報

このような構成を有するブレイク装置を用いて、格子状にスクライブが形成された基板をブレイクしたときに、格子状の機能領域と周囲の端材となっている不要部分とが分離されて残る。機能領域がＬＥＤであり、その表面にレンズが突出して形成されている場合には、真空吸着ができないので、機能領域のみをまとめて搬送することが難しいという問題点があった。又周囲の端材領域が存在する場合にはそれらをまとめて搬送することが難しいという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、ブレイクされた機能領域の部分及び周囲の端材領域を夫々そのままの状態で搬送できるようにすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の脆性材料基板の搬送方法は、一方の面に縦方向及び横方向に所定のピッチで形成された機能領域を有し、機能領域が中心に位置するように格子状に形成されたスクライブラインに沿ってブレイクされた脆性材料基板を搬送する搬送方法であって、第１の搬送ヘッドで前記脆性材料基板の格子状に形成された機能領域を吸着して搬送し、第２の搬送ヘッドで前記脆性材料基板の周辺の端材となる領域を吸着して搬送するものである。

この課題を解決するために、本発明の脆性材料基板の搬送方法は、一方の面に縦方向及び横方向に所定のピッチで形成された機能領域を有し、機能領域が中心に位置するように格子状に形成されたスクライブラインに沿ってブレイクされた脆性材料基板を搬送する搬送装置であって、前記脆性材料基板の周辺の端材となる領域を吸着して搬送する第２の搬送ヘッドと、前記脆性材料基板の格子状に形成された機能領域を吸着して搬送する第１の搬送ヘッドと、を具備するものである。

ここで前記第１の搬送ヘッドは、ヘッド部と、前記ヘッド部を上下動自在に保持するスライダ機構を具備し、前記ヘッド部は、リッドプレートと、前記リッドプレートとの間に気密の空洞を形成し、前記リッドプレートとは接しない表面に、前記脆性材料基板の機能領域に対応するように配列されて前記空洞に連通する開口を有するベースプレートと、前記ベースプレートの前記リッドプレートとは接しない表面に貼り付けられ、ベースプレートの開口に対応する位置に配列された開口を有する弾性シートと、を具備するようにしてもよい。

ここで前記第２の搬送ヘッドは、ヘッド部と、前記ヘッド部を上下動自在に保持するスライダ機構を具備し、前記ヘッド部は、リッドプレートと、前記リッドプレートとの間に気密の空洞を形成し、前記リッドプレートとは接しない表面外周に、前記空洞に連通する開口を有するベースプレートと、前記リッドプレートとベースプレートによって形成される空洞内で上下動自在に保持され、周囲に前記脆性材料基板の機能領域のピッチに相当するピッチ間隔で環状にピンが植設されたプッシャープレートと、前記プッシャープレートに連結され、前記プッシャープレートのピンが前記ベースプレートの開口より突出した状態と収納された状態との間で上下動自在となるように駆動するプランジャと、を具備し、前記ベースプレートの開口は前記脆性材料基板の機能領域のピッチに相当するピッチで環状に配列されたものであり、前記第２の搬送ヘッドにより脆性材料基板の周辺を搬送する際には前記プッシャープレートを引き上げてベースプレートから突出しない状態で吸着し、搬送後に前記プッシャープレートを引き下げ、プッシャーピンを突出させて端材を脱落させるようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、スクライブラインに沿ってブレイクされた基板に第１の搬送ヘッドの弾性シートを当接させることで機能領域のみを吸着することができる。又第２の搬送ヘッドをブレイクされた基板に当接させることで周囲の端材部分のみを吸着することができる。そのため第１，第２の搬送ヘッドで夫々機能領域の部分及び端材部分をまとめて搬送することができるという効果が得られる。

図１は従来の基板のブレイク時の状態を示す断面図である。 図２は本発明の実施の形態を実現する搬送機構の全体構成を示す斜視図である。 図３は本発明の実施の形態を実現する搬送機構を示す正面図である。 図４は本発明の実施の形態による第１の搬送ヘッドを示す斜視図である。 図５は本実施の形態による第１の搬送ヘッドの正面図である。 図６は本実施の形態による第１の搬送ヘッドの一部を切欠いて示す側面図である。 図７は本実施の形態による第１の搬送ヘッドの底面図である。 図８は本実施の形態の第２の搬送ヘッドのヘッド部を示す斜視図である。 図９は第２の実施の形態によるヘッド部の正面図及び底面図である。 図１０は本実施の形態による第２の搬送ヘッドのヘッド部のＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図１１は本実施の形態によるプッシャープレートの正面図及び側面図である。 図１２は本実施の形態の第１，第２の搬送ヘッドによって搬送される基板の一例を示す正面図及び部分断面図である。 図１３は本実施の形態の第１，第２の搬送ヘッドによって搬送される基板の機能領域及び端材部分を示す正面図である。

本発明の実施の形態である搬送方法について説明する。図２は本実施の形態を実現する搬送機構の全体構成を示す斜視図、図３はその正面図である。これらの図に示すように、ベース１０上にはビーム１１が図示しない支柱によってベース１０の上面に平行に保持されており、そのビーム１１の側方にはリニアスライダ１２が設けられる。リニアスライダ１２は第１の搬送ヘッド１３と、第２の搬送ヘッド１４とを有している。第１の搬送ヘッド１３は後述する基板の機能領域のみを吸引して搬送するものであり、第２の搬送ヘッド１４は基板の周辺の端材部分のみを吸引して搬送するものである。リニアスライダ１２は第１，第２の搬送ヘッド１３，１４を夫々独立してビームの方向に自在に動作させるものである。第１，第２の搬送ヘッド１３，１４はほぼ同一の構成を有しており、夫々のヘッド部を自在に上下動させることができる。又ベース１０の側方には、不要な端材を落下させるシュータ１５が設けられる。

次に基板の機能領域を吸引するための第１の搬送ヘッド１３について説明する。図４は第１の搬送ヘッド１３を示す斜視図、図５はその正面図、図６は搬送ヘッドの一部を切り欠いて示す側面図、図７はその底面図である。

図４に示すように、搬送ヘッド１３は略正方形状の水平方向のハンガーベース２１に略Ｌ字状のハンガー２２が垂直に接続される。ハンガー２２の側方に長方形状のハンガーブラケット２３が接続され、ハンガーブラケット２３には更に長方形状のハンガーブラケット２４がその面を重ねて取付けられる。このハンガーブラケット２４には上下動自在のリニアスライダ２５が設けられる。リニアスライダ２５は上方向と下方向との２方向に夫々空気流を流入できるようにしており、その流入を切換えることで上下動自在とするものである。そしてリニアスライダ２５に一対のニードルバルブ２６ａ，２６ｂが取付けられる。これらのニードルバルブ２６ａ，２６ｂを調整することによって空気の流入量を制御し、上方向への移動速度と下方向への移動速度とを設定することができる。ここでリニアスライダ２５とニードルバルブ２６ａ，２６ｂとはヘッド部を上下動自在に保持するスライド機構を構成している。

そしてこのスライダ２５の下方にはヘッド部３０が設けられる。次にヘッド部３０の下方には、図４〜６に示すように、長方形状のベースプレート３１と、これにほぼ同一形状のリッドプレート３２を有している。ベースプレート３１とリッドプレート３２とは相対向する面の夫々中央部分に窪みが形成され、夫々の間は気密に保つため環状のラバーシート３３を介して接着されている。そして夫々の窪みとラバーシート３３によって気密の空隙３４を形成している。ベースプレート３１には図７の搬送ヘッド１３の底面図に示すように対角線上の角の位置に案内用の開口３１ａ，３１ｂが設けられている。この開口３１ａ，３１ｂは基板上に突出するピンを挿入することにより、このヘッド部３０を基板に対して正確に位置決めできるようにするものである。ベースプレート３１の下面にはブレイクされた基板の機能領域に対応するようにｘｙ方向に整列した多数の開口が格子状に設けられている。

ベースプレート３１の下面にはラバーなどの弾性シート３５が貼り付けられている。弾性シート３５には４辺の外周部を除いてブレイクされた基板の機能領域に対応するようにｘｙ方向に整列した多数の開口３６が格子状に設けられている。

さてこの弾性シート３５の開口３６はベースプレート３１の同一位置に設けられた開口を介して気密の空隙３４に連結されている。リッドプレート３２の上面には４箇所に管継手３７が設けられ、空隙３４に通じている。この管継手３７は図示しないチューブを介して真空吸着装置に連結され、真空吸着装置を駆動することによって開口３６よりエアを噴出させたり又は吸引することができる。

そしてリッドプレート３２の上方には４本のアーム３８ａ〜３８ｄが垂直に設けられ、これらのアーム３８ａ〜３８ｄを介して上部プレート４１が水平に取付けられる。上部プレート４１の上面には図６に示すボールプランジャ４２ａ，４２ｂ及び図示しないボールプランジャ４２ｃ，４２ｄが突出して保持されている。ボールプランジャはボールとその下方に設けられたスプリングとを有し、所定範囲でボールを上下動自在に保持したものである。ボールプランジャの各ボールは上部のサイドプレート４３に当接している。サイドプレート４３はその外周を保持する枠状のカバープレート４４により保持されている。そして搬送ヘッド１３がわずかに傾いた場合にもボールプランジャのいずれかのスプリングの収縮程度が変化するため、搬送ヘッド１３のわずかの角度変動を弾性的に調整できるように構成されている。上部プレート４１とボールプランジャ４２ａ〜４２ｄ及びカバープレート４４は、ヘッド部３０をスライド機構の下部に接続する弾性連結部材を構成している。

次に基板の端材のみを吸引する第２の搬送ヘッド１４について説明する。搬送ヘッド１４は搬送ヘッド１３とほぼ同一であるが、下方のヘッド部の構成が異なっているのでその相違点について説明する。図８は搬送ヘッド１４のヘッド部５０を示す斜視図、図９（ａ）はその正面図、図９（ｂ）は底面図である。図１０（ａ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１０（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図であり、図１１はプッシャープレートを示す正面図及び側面図である。これらの図に示すように、このヘッド部５０は長方形状のベースプレート５１と、これにほぼ同一形状のリッドプレート５２を有している。ベースプレート５１とリッドプレート５２とは相対向する面の中央部分に窪みが形成され、夫々の間は気密に保つため環状のラバーシート５３を介して接着されている。そして夫々の窪みとラバーシート５３によって気密の空隙５４を形成している。ベースプレート５１には図９（ｂ）の搬送ヘッドの底面図に示すように対角線上の角の位置に案内用の開口５１ａ，５１ｂが設けられている。この開口５１ａ，５１ｂは基板の外側の上面に突出するピンを挿入することにより、このヘッド部５０を基板に対して正確に位置決めできるようにするものである。

ベースプレート５１の下面には各辺の近傍に沿って環状に多数の開口が設けられる。この全ての開口は連通してベースプレート５１とリッドプレート５２の間の窪みで形成される空隙５４と連結されている。リッドプレート５２の上面には管継手５６が設けられ、空隙５４に通じている。この管継手５６は図示しないチューブを介して真空吸着装置が連結され、真空吸着装置を駆動することによって開口５５より外部からのエアを噴出させたり又は吸引することができる。

さてこの空隙５４の内部には、上下動自在のプッシャープレート６１が設けられる。プッシャープレート６１は図１１に正面図及び側面図を示すように、長方形状の平板に肉抜き加工が施されており、その縁の近傍には一定間隔で多数のプッシャーピン６２がプッシャープレート６１の面に対して垂直に設けられている。プッシャーピン６２の長さは図示のように全て同一とする。

更にプッシャープレート６１の中央部分にはプランジャ６３が接続され、更にコネクションプレート６４ａ，６４ｂを介して垂直方向にプランジャ６５が接続されている。プッシャープレート６１はプランジャ６５を駆動することによって、ベースプレート５１とリッドプレート５２の間の空隙５４内で上下動するものである。

さてリッドプレート５２の上面には図８に斜視図を示すように、４つのアーム７１ａ〜７１ｄが周囲に設けられ、その間には平板状のブラケット７２がベースプレート５１の背面に垂直に設けられる。そしてこのブラケット７２にはエアシリンダ７３が取付けられている。更にこのエアシリンダ７３にはプッシャープレート６１に連結されたプランジャ６４の上下動を検知するための位置センサ７４ａ，７４ｂが設けられている。

さて図９（ｂ）の搬送ヘッドの底面図に示すように、ベースプレート５１の周囲には環状のラバーなどから成る弾性シート７５が張り付けられており、更にその内部には周囲に前述したプッシャープレート６１のピン６２に対応する位置に環状に多数の開口７６が設けられている。そしてプランジャ６５が引き下げられたときにプッシャーピン６２の先端は開口７６から突出する状態となり、プランジャ６５が引き上げられるとプッシャーピン６２は開口７６から突出せず内部に収納されている状態となるように構成される。

本発明の実施の形態においてブレイクの対象となる基板９０は図１２に正面図及びその部分断面図を示すように、製造工程でｘ軸とｙ軸に沿ってに一定ピッチで多数の機能領域９１が形成された基板とする。この機能領域９１は例えば、ＬＥＤとしての機能を有する領域とし、各機能領域にはＬＥＤのための円形のレンズが夫々の表面に形成されている。そして各機能領域毎に分断してＬＥＤチップとするために、スクライブ装置により各機能領域が中心に位置するように縦方向のスクライブラインＳy1〜Ｓynと、横方向のスクライブラインＳx1〜Ｓxmとが互いに直交するように形成されている。従ってこれらのスクライブラインＳx1〜Ｓxm，スクライブラインＳy1〜Ｓynのピッチは機能領域のｘ軸とｙ軸方向のピッチと同一となる。そしてこの基板９０のスクライブラインＳx1，Ｓxm，Ｓy1，Ｓynの内側には、基板を搬送する際にシリコン樹脂が充填されるが、このシリコン樹脂をＬＥＤが形成された機能領域の範囲に留めるために、機能領域の外側の周囲に基板９０の表面よりわずかに高い線状の突起９２が形成されている。

この基板９０はブレイク装置によってスクライブラインに沿ってブレイクされる。ブレイクされた直後の基板９０はスクライブラインに沿って分断されてはいるが、分離されていない。即ち分断した基板９０は外周の端材となっている不要部分と、外周を除く格子状の多数のＬＥＤチップの部分とから成り立っている。

ここでベースプレート３１の開口及び弾性シート３５の開口３６は機能領域に形成されているＬＥＤのレンズの径よりやや大きい径を有し、ブレイクされた基板１０の機能領域にあるＬＥＤチップをまとめて吸引するときに、ＬＥＤのレンズが弾性シート３５に直接接触しないように構成されている。又ベースプレート５１の開口，プッシャーピン６２及び開口７６のピッチは、基板９０のスクライブラインＳx1〜Ｓxm，Ｓy1〜Ｓynのピッチと同一とする。

次にこの基板９０の機能領域にあるＬＥＤチップを搬送する場合には、搬送ヘッド１３をブレイクされた基板に合わせて固定する。このとき基板９０に対して搬送ヘッド１３が上部から下降したとき、わずかの傾きや位置ずれはボールプランジャによって吸収することができる。このときヘッド部３０の最下部の弾性シート３５の開口３６がＬＥＤのレンズ部に対応する。そして各開口３６から空気を吸引することによって基板９０の機能領域のみを吸引することができる。そして搬送ヘッド１３をそのまま引き上げることによって図１３（ａ）に示すようにブレイクされた基板の機能領域、即ちＬＥＤチップ群９３を引き上げることができる。

そしてこの状態で搬送ヘッド全体をｘ軸方向又はｙ軸方向に移動させることによってＬＥＤチップ群９３を所望の位置に搬送することができる。

次に搬送ヘッド１４を用いて既にブレイクされた基板のうち周囲の端材を搬送する場合には、まずプランジャ６５を吸引してプッシャープレート６１を引き上げる。位置センサ４４ａはプッシャープレートの上方向への移動を検知する。このとき図１２（ａ）に示すようにプッシャーピン６２を弾性シート７５の開口７６から突出させない状態とする。そして各開口７６から空気を吸引してヘッド５０をブレイクされた基板に合わせて固定する。そしてヘッドをそのまま引き上げることによって図１３（ｂ）に示すようにブレイクされた基板の周囲の端材９４をまとめて引き上げることができる。

そして搬送ヘッド１４をシュータ１５に移動させた後、真空吸着装置によって開口７６より空気を噴出させる。これによって少なくとも１つの端材は取り外されるが、空気がそこから漏れるため、他の多くの端材はそのまま付着した状態となる。そこで図１０に示すようにプッシャープレート５１を押し下げる。このとき位置センサ４４ｂはプッシャープレートの下方向への移動を検知する。こうすれば開口７６よりピン６２を突出させることができ、これによって周囲に付着している端材を全て取り外すことができる。

尚この実施の形態では搬送ヘッド１３により基板の機能領域のみを先に搬送し、続いて搬送ヘッド１４により周囲の端材９４を搬送するようにしているが、搬送ヘッド１４により周囲の端材９４を先に搬送し、その後に搬送ヘッド１３により基板の機能領域９１を搬送してもよい。先に周囲の端材９４を搬送した後に機能領域のＬＥＤチップ群９３を搬送するようにすれば、図１１に示す線状の突起９２は端材領域に含まれているため、機能領域を搬送するときには第１の搬送ヘッド１３の弾性シート３５が直接線状突起９２に接触することがなく、機能領域をまとめてエアで吸引して吸着し搬送することが容易となる。

この実施の形態では上面にレンズを有する機能領域を持つＬＥＤ基板のＬＥＤチップを搬送ヘッド１３でまとめて搬送する例について説明しているが、本発明は表面にレンズを有するチップだけでなく、特に何も突出していない機能領域を有するチップについても適用することができ、又レンズ以外の突起物を有する機能領域を持つチップをまとめて搬送する搬送ヘッドにも適用することができる。

又この実施の形態ではヘッド部の上部とスライダ機構の間に弾性連結機構を設けているが、弾性連結機構は必ずしも設ける必要はない。

本発明は脆性材料基板をブレイクした後に格子状に配置される機能領域のみを吸着して必要な位置に搬送することができ、チップ群の搬送装置に有効に適用することができる。

１０ ベース
１１ ビーム
１２ リニアスライダ
１３，１４ 搬送ヘッド
１５ シュータ
３０，５０ ヘッド部
３１ ベースプレート
３２ リッドプレート
３３ ラバーシート
３４ 空隙
３５ 弾性シート
３６ 開口
３７ 管継手
３８ａ〜３８ｄ アーム
４２ ブラケット
４３ エアシリンダ
５１ ベースプレート
５２ リッドプレート
５３ ラバーシート
５４ 空隙
５５ 管継手
６１ プッシャープレート
６２ プッシャーピン
６３，６５ プランジャ
６４ａ，６４ｂ コネクションプレート
７１ａ〜７１ｄ アーム
７２ ブラケット
７３ エアシリンダ
７４ａ，７４ｂ 光学センサ
７５ 弾性シート
７６ 開口
９０ 基板
９１ 機能領域
９２ 線状突起

Claims (3)

1. 一方の面に縦方向及び横方向に所定のピッチで形成された機能領域を有し、機能領域が中心に位置するように格子状に形成されたスクライブラインに沿ってブレイクされた脆性材料基板を搬送する搬送装置であって、
   前記脆性材料基板の格子状に形成された機能領域を吸着して搬送する第１の搬送ヘッドと、
   前記脆性材料基板の周辺の端材となる領域を吸着して搬送する第２の搬送ヘッドと、
   を具備するものである脆性材料基板の搬送装置。
2. 前記第１の搬送ヘッドは、
   ヘッド部と、
   前記ヘッド部を上下動自在に保持するスライダ機構を具備し、
   前記ヘッド部は、
   リッドプレートと、
   前記リッドプレートとの間に気密の空洞を形成し、前記リッドプレートとは接しない表面に、前記脆性材料基板の機能領域に対応するように配列されて前記空洞に連通する開口を有するベースプレートと、
   前記ベースプレートの前記リッドプレートとは接しない表面に貼り付けられ、ベースプレートの開口に対応する位置に配列された開口を有する弾性シートと、を具備するものである請求項１記載の脆性材料基板の搬送装置。
3. 前記第２の搬送ヘッドは、
   ヘッド部と、
   前記ヘッド部を上下動自在に保持するスライダ機構を具備し、
   前記ヘッド部は、
   リッドプレートと、
   前記リッドプレートとの間に気密の空洞を形成し、前記リッドプレートとは接しない表面外周に、前記空洞に連通する開口を有するベースプレートと、
   前記リッドプレートとベースプレートによって形成される空洞内で上下動自在に保持され、周囲に前記脆性材料基板の機能領域のピッチに相当するピッチ間隔で環状にピンが植設されたプッシャープレートと、
   前記プッシャープレートに連結され、前記プッシャープレートのピンが前記ベースプレートの開口より突出した状態と収納された状態との間で上下動自在となるように駆動するプランジャと、を具備し、
   前記ベースプレートの開口は前記脆性材料基板の機能領域のピッチに相当するピッチで環状に配列されたものであり、
   前記第２の搬送ヘッドにより脆性材料基板の周辺を搬送する際には前記プッシャープレートを引き上げてベースプレートから突出しない状態で吸着し、搬送後に前記プッシャープレートを引き下げ、プッシャーピンを突出させて端材を脱落させるものである請求項１記載の脆性材料基板の搬送装置。