JP5420640B2 - 複数基板の処理装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路ユニットの処理に関し、特に、複数のユニットを含む基板からユニットを切断する工程を含む処理に関する。さらに、本発明は、ユニット処理速度を最適化する方法にも関する。

集積回路ユニットは、一般的に直線的である。言い換えれば、互いに直角な直線の辺を有する。基板からこれらのユニットを切断する最も効率的な形としては、一般的にダイシングソーが用いられており、ダイシングソーによれば他の切断方法と比べて非常に速い直線的な切断ができる。

しかしながら、家庭用電化製品業界の発展により、様々な形状の集積回路、特に交換可能な記憶装置として用いられるＳＤやＳＤマイクロチップ用の装置に合うものが開発されてきた。このようなチップは、通常直線的ではなくて、チップの構成の全体ではなく一部としてのみ、直線的かつ直角な部分を有する。残りの周辺縁部は、直角でない直線縁部や曲線縁部を有する曲線形状であったり、あるいは、異なる長さの縁部を有することにより、ダイシングソーを有効に活用するには少し細か過ぎるぐらいの段状を形成する場合もある。このような場合、ダイシングソーほど速くないが、前記のような輪郭を有する縁部の切断に適する他の切断方法を採用することもでき、その例としては、高圧水噴流やレーザーが挙げられる。特許文献１には、ダイシングソーおよび輪郭形成用切断手段を組み合わせることにより効率的な切断を提供するシステムの一例が開示されており、特許文献１の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

前述のシステムは、本質的にダイシングソーよりは処理速度が遅いものの、輪郭形成に有効な切断装置として、切断区域における集積回路ユニットの処理速度を最大にしている。輪郭形成用切断装置の利用はその処理速度に制限されるため、輪郭形成用切断装置の処理速度を増加させることは有用である。

国際公開第２００７／０７３３５６号

本発明の第１態様は、集積回路ユニットの複数の基板を切断するシステムであって、１つの基板を受け取るトレイをそれぞれ複数備え、かつ、基板を受け取る搭載ステーションと基板を切断する切断ステーションとの間を選択的に移動可能である複数のテーブルと、テーブルの各トレイ上へ基板を配置する基板配置装置であって、基板を把持して各トレイへ運搬するフレーム運搬機を備える基板配置装置とを備え、基板配置装置は、連続して基板をテーブル上に配置し、テーブルは、基板を受け取った後に連続して切断ステーションへ移動し、その後次の基板を配置するために各搭載ステーションへ戻るシステムを提供する。

本発明の第２態様は、集積回路ユニットの複数の基板を切断する方法であって、選択的に移動可能なテーブルを少なくとも２つ提供する工程と、基板を把持して各トレイへ運搬するフレーム運搬機を備える基板配置装置を用いて、１つの基板を受け取るトレイを複数備えたテーブルのうち、第１のテーブルに、複数の基板のうちの一部を搭載する工程と、第１のテーブルを切断ステーションへ移動させる工程と、基板を切断する工程と、基板配置装置を用いて、第２のテーブルに複数の基板のうちのさらなる一部を搭載する工程と、第１のテーブルから切断された基板を移動させる工程と、第１のテーブルを第１の搭載ステーションへ移動させる工程と、第２のテーブルを切断ステーションへ移動させる工程と、第２のテーブル上の基板を切断する工程と、第２のテーブルから切断された基板を除去する工程と、第２のテーブルを第２の搭載ステーションへ移動させる工程とを備える方法を提供する。

本システムは、集積回路ユニットの全ての切断に際して輪郭形成用切断装置が所望される場合に、特に有効である。このような場合、ダイシングソーと組み合わせることで処理速度を増加させても、利点は生じない。したがって、切断区域だけでなく基板の前工程においても、複数の基板をより多く切断することで、単位時間あたりのユニットの処理数（以降、ＵＰＨとする）を増加させて、輪郭形成用切断装置による処理速度を向上させる。

なお、基板が、切断ステーションにおいて完全に切断されても良い。あるいは、切断装置（ここではレーザーヘッド）が、基板を完全には切断せずに集積回路ユニットを切断しても良い。集積回路を金型上に設置する際には、集積回路ユニットは完全に切断されるが、下部の金型はレーザーヘッドによって部分的にのみ切断されるようにする。そうすると、集積回路ユニットは、ユニット自身が単体化された後であっても、基板と接触した状態の単一ストリップとして残ることになる。

なお、レーザーヘッドは、金属、セラミック、プラスチック、ガラス、又は集積回路若しくは基板の金型として利用可能な他の材料、を含む各種材料を切断することができる。

前述のように、装置は、従来のダイシングソー装置と共に用いられても良い。このように、レーザーヘッドの機能を、基板輪郭形成用の切断のみに限定しても良いので、集積回路ユニットは、輪郭形成用切断のみではなく、深さ制御も含めた切断によって単体化することもできる。その後、このような基板を、切断処理の完了のためにダイシングソー装置へと運んでも良い。上述の内容は、輪郭形成用切断とダイシングソー装置とを組み合わせて単一の処理を構成する特許文献１の開示内容とは相違する。

本発明の実施形態による処理装置の平面図 本発明の別の実施形態による処理フローチャート ある深さの切断を受けた基板の正面図 深さの異なる切断を受けた基板の正面図 さらに深さの異なる切断を受けた基板の正面図

添付の図面は、本発明によって実現可能な装置を示しており、利便性のために添付の図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。本発明は、他の装置を採用することも可能であり、添付の図面の詳細が、前述した本発明の一般概念よりも優先すると解釈すべきではない。

図１、２は、本発明の実施形態を示す。ここでは、アラインメントおよび切断を受けるために、複数の基板が複数のテーブルへ運ばれるので、装置全体を通してユニットのＵＰＨは増加する。

特に、図１は、本発明の１つの実施形態による装置を示す。装置５は、搭載機構を備える。搭載装置２０は、装置５への基板の運搬に備え、基板を順に並べて貯留する。基板は、開始地点に到達するまで次々に搭載装置２０へと置かれていく。開始地点とは、押出し機１０が基板を押し出して入口レール２５に入れる地点のことである。装置５は、基板配置装置を備え、基板配置装置は、本実施形態においては、直線型レール３６に設けられたフレーム運搬機３５を備える。フレーム運搬機３５は、入口レール２５内の基板を真空源を通じて吸着把持し、把持したものを、第１のテーブル４０上に設けられたトレイ３７Ａ、３７Ｂのどちらかへ運搬する。さらに、これらの領域にはアラインメント検査装置も配置されており、アラインメント検査装置は例えば、第２の直線型レール４６に設けられたカメラ４５を備える。撮像装置４５は、レールに沿って自由に移動可能であるため、トレイおよびテーブル内における基板のアラインメントを確認することができる。

テーブルは切断区域を移動可能であることから、視覚的アラインメント装置４５による検査に続いて、テーブル上の基板は、二重レーザーヘッド５０を用いて切断される。

そして、単体化されたユニットは最後に、搭載解除把持装置７０によって把持され、テーブルから取り除かれる。ユニットがなくなったテーブル５５は、直線型レール３０の元へ戻る。

本発明の鍵となるのは、本実施形態のシステムにおいて、２つのテーブル４０、５５が同時に動くことができるという点である。すなわち、第１のテーブルにおいて切断が実施されている間に、第二のテーブルに基板が搭載されてアラインメント検査を受ける。テーブルでの切断完了後にテーブルが直線型レールまで戻ることによって、さらなる基板の搭載と、次のテーブルによる切断区域への移動が可能になる。それは、以下の動作の繰り返しによって行われるが、その動作とは、（i）第１のテーブルにて搭載、（ii）第１のテーブルにてアラインメント検査、（iii）第１のテーブルにて切断、（iv）第２のテーブルにて搭載、（v）第２のテーブルにてアラインメント検査、（vi）第１のテーブルからユニット除去、（vii）ユニットのなくなった第１のテーブルが搭載ステーションへ移動、（viii）第２のテーブルにて切断、（ix）第１のテーブルにて搭載、（x）第１のテーブルにてアラインメント検査、（xi）第２のテーブルからユニットを除去、（xii）ユニットのなくなった第２のテーブルが搭載ステーションへ移動、である。

切断の次に、ユニットは、把持装置７０などのユニット除去装置によって取り除かれ、さらなる検査へと移動して（７５）、欠陥の有無について検査が行われる。把持装置７０は、ユニットや基板をその上方から把持若しくは真空吸着するので、出口視覚的検査区域（７５）における検査では、ユニットや基板の下部から検査が行われる。撮像装置７５は、直線型レールに沿って移動し、さらに、把持装置７０も専用レール８０に沿って移動するので、把持装置によって把持された全てのユニットに対して漏れのない検査を行うことができる。

検査の終了したユニットは、搭載解除装置へ運ばれ、ユニットストリップは、押出し機８５によって搭載解除ラック９０へと押し出され、後に消費者へと届けられる。

図２は、本発明の１つの実施形態による詳細な処理過程を示す図である。図２の処理フローは、図１の装置や、本発明の範囲内の別の装置に対して適用できる。

処理フローは、マガジン搭載（１０５）からスタートする（１００）。ストリップは、押し出されて入口レール上へ搭載される（１１０）。次に、ストリップは、ストリップ把持装置によって、最初に第１のレーザーテーブルの第１のトレイへ搭載されることにより、第１のレーザーテーブルへと搭載され、その後、同じストリップ把持装置は、次のストリップを、第１のレーザーテーブル内の第２のトレイへ搭載する（１１５）。次に、ストリップが、方向に関する検査を受けて（１２０）、そこで、撮像装置は、第１のレーザーテーブルの第１および第２のトレイのそれぞれにあるストリップを、その上方から検査する。

方向検査ステーションが制御システムと接続し（１２５）、方向検査で取得した情報信号が、各ストリップごとに記録される。特に、アラインメントに関わる情報は、８隅検査を含む各種検査プロトコルから入手できるため、ユニットの各ラインは別々に検査される。別々に検査されることは、アラインメントの検査および記録を確実にするという点に対して有利であるが、検査に掛かる時間が長くなるという問題を抱える。したがって、装置の設計者は、アラインメント精度の向上と検査時間の増加との均衡を図り、そのバランスを決定しなければならない。なお、「全ライン検査」を行ったときに掛かる検査時間は、レーザーヘッドによる基板の切断に掛かる時間と同じぐらいである。

このように、アラインメントの計算（１３０）においては、第１のレーザーテーブルの各トレイに対して視覚的アラインメント検査が行われ、さらに、（i）ＭＭＩに入力されたデータに基づくモーター位置評価値、（ii）視覚的オフセット評価値、（iii）視覚的データと切断データの一致、の３点についての計算が行われる。

これらの情報および計算結果は、制御システムへと送信され（１３５）、後のレーザーヘッドによる切断時に使用される。アラインメント検査および計算が終了したら、第１のテーブルがレーザー切断（１４０）の工程へ運ばれ、先ほどのアラインメント検査および計算で得られたデータが、この切断において使用される。その後、ストリップは搭載を解除され（１４５）、ストリップ把持装置が、ユニットを第１のテーブルの各トレイから取り除く。

第１のレーザーテーブルへの搭載が完了したストリップ把持装置は、第１のレーザーテーブルにおける処理と並行して時間差で、ストリップを第２のレーザーテーブルへ搭載する。このとき既に、第２のレーザーテーブルは、ストリップ把持装置から取り除かれたユニットを単体化して、搭載位置へと戻っている。第２のレーザーテーブルは、第１のレーザーテーブルと同じ経路を通るが、その経路を通っている間に、ストリップアラインメント（１６０）の方向検査（１５５）の計算、次にレーザーによる切断（１６５）、最後に第２のレーザーテーブルから単体化されたユニットの除去（１７０）が行われる。

このように、本発明の目的は、ストリップ把持装置のアラインメント検査やレーザーヘッドを有する装置内において、個々の機能を持つステーションを最大限に利用し、装置のＵＰＨを最適化することである。時間差かつ並行なシーケンスを持つ２つのトレイを有することにより、機能的ステーションを利用する際に発生する遅延は、各ステーションにおける処理回数の変化によって大きく影響を受ける。このように、ユニットを搭載したテーブルが一旦アラインメント検査に送られると、ストリップ把持装置がストリップを搭載するために利用可能となる。同様に、レーザーテーブルが切断工程に送られると、次のレーザーテーブルに対してアラインメント検査を実施することが可能になる。これらは、レーザー切断ヘッドおよび搭載解除把持装置に対しても同様に適用することができる。

本実施形態では、テーブルは、２つの基板を保持することができる。ただし、本発明は、単に１つのテーブルが２つの基板に対応することに制限されず、１つのテーブルで多くの基板に対応することもできる。同じく、各テーブルは、いくつものストリップを受け取っても良いが、実際にあるものだけを処理する。例えば、レーザーテーブルは、テーブル内のトレイの中でどれが使用中かを識別するためのアラインメント検査が実施されているストリップを、４つ保持することもできる。ここで、４つのトレイのうち２つだけが使用中である場合のバッチランにおいて、アラインメント検査によって、２つのトレイが使用中であることを識別できるとともに、さらに、レーザーヘッド搭載解除把持装置および次のステーションに対し、処理すべきストリップの実際の数が確実に伝達されることになる。

搭載解除把持装置と係合した後も処理は続行し、ユニットはレーザー切断検査を受け（１８０）、そこで、検査すべきユニットを無作為若しくは選択的に選択したサンプリング検査が行われるか、又は各ユニットに対しフル検査が行われる。その後に、モーター位置が検査されても良い。これらの情報はレーザー切断検査制御システムに伝達され（１９０）、レーザー切断検査制御システムは、視覚的信号による切断精度や切断位置に関して、読み込みおよび伝達を行う。その後、ユニットは、搭載を解除されて搭載解除マガジンへと送られる（１８５）。本実施形態において、ユニットはストリップとして搭載解除されるため、その後、ユニットの個々のラインを搭載解除マガジンへ押し出すことができる（１９５）。

本発明の１つの実施形態において、切断ステーションにおける切断によって完全な切断が行われて、基板から個々のユニットが単体化されるが、図３Ａ−３Ｃには、部分的な切断の各種タイプが示されており、部分的切断は、本発明の特定の実施形態において利用可能である。

ダイシングソーを除く水噴流やレーザーなどの切断装置を用いて完全な切断を行う場合、例えばＱＦＮなどのユニットの処理には、非常に遅い処理が含まれる。厚さ０．７ｍｍのプラスチック金型２００上に設けられた厚さ０．２ｍｍの銅ストリップ２０５を備えるＱＦＮの典型的な基板に対しては、完全な切断のみが可能である。しかし、部分的切断装置によれば、切断の深さはより厳密に制御される。

本発明では、続く工程での切断速度を増加させるために、図３Ａに示されるように銅２０５のみを切断する。例えば、基板の厚さが０．９ｍｍで、厚さ０．２ｍｍの銅を備える場合、本システムは、ビームによる複数の切断を用いることで、切断の深さを一律０．２ｍｍに制御することができる。これは、銅片全体を切断するときや、金型を部分的に切断するときにも拡大して適用することができる。この場合、図３Ｂで示されるような金型の部分的切断によれば、ユニットは、単体化された後もストリップとしての形態を維持する。

上記実施形態の変形例には、基板を裏返す工程と、金型を反対側から切断する工程とが含まれ、これによれば銅片は無傷である。金型の厚さが大きいことと、プラスチック材料が冷却中に相当量の内部負荷を保有する傾向があることが原因で、金型中には相当量の差応力が発生する。さらに、金型は薄い銅片に比べると曲げ強度が大きいので、金型中に発生する差応力によって、基板の曲がりが発生する可能性があるが、図３Ｃで示されるような切断を行うことにより金型の影響は低減する。その切断の深さは最大で０．７ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍである。

Claims (12)

1. 集積回路ユニットの複数の基板を切断するシステムであって、
   １つの基板を受け取るトレイをそれぞれ複数備え、かつ、基板を受け取る搭載ステーシ
   ョンと基板を切断する切断ステーションとの間を選択的に移動可能である複数のテーブル
   と、
   テーブルの各トレイ上へ基板を配置する基板配置装置であって、基板を把持して各トレイへ運搬するフレーム運搬機を備える基板配置装置とを備え、
   基板配置装置は、連続して基板をテーブル上に配置し、テーブルは、基板を受け取った
   後に連続して切断ステーションへ移動して、その後次の基板を配置するために各搭載ステ
   ーションへ戻り、
   切断ステーションにあるテーブルから、単体化された集積回路ユニットを除去するユニット除去装置と、ユニット除去装置と接触している当該ユニットを検査するユニット検査ステーションとをさらに備えるシステム。
2. テーブル上に配置された基板を検査するアラインメント検査ステーションを備え、
   アラインメント検査ステーションは、各搭載ステーションおよび切断ステーションの間
   に設けられる、請求項１に記載のシステム。
3. 各搭載ステーションは共通の直線型レールに沿って設けられ、テーブルもその直線型レ
   ールに沿って選択的に移動する、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 各テーブルは、共通の直線型レールと切断ステーションとの間を直交するレールに沿って選択的に移動可能である、請求項３に記載のシステム。
5. アラインメント検査ステーションは、第２の直線型レールに沿って移動可能な撮像装置
   を備え、撮像装置は、テーブルが各搭載ステーションにあるときに基板を検査する、請求
   項２から４のいずれか１つに記載のシステム。
6. 切断ステーションは、輪郭形成用切断装置を備える、請求項１から５のいずれか１つに記載のシステム。
7. 輪郭形成用切断装置は、基板をレーザ切断するレーザヘッドを備える、請求項６に記載のシステム。
8. 輪郭形成用切断装置は、基板をレーザ切断する二重レーザヘッドを備える、請求項６又は７に記載のシステム。
9. 集積回路ユニットの複数の基板を切断する方法であって、
   選択的に移動可能なテーブルを少なくとも２つ提供する工程と、
   基板を把持して各トレイへ運搬するフレーム運搬機を備える基板配置装置を用いて、１つの基板を受け取るトレイを複数備えたテーブルのうち、第１のテーブルに、複数の基板のうちの一部を搭載する工程と、
   第１のテーブルを切断ステーションへ移動させる工程と、
   基板を切断する工程と、
   基板配置装置を用いて、第２のテーブルに複数の基板のうちのさらなる一部を搭載する工程と、
   第１のテーブルから切断された基板を移動させる工程と、
   第１のテーブルを第１の搭載ステーションへ移動させる工程と、
   第２のテーブルを切断ステーションへ移動させる工程と、
   第２のテーブル上の基板を切断する工程と、
   ユニット除去装置を用いて第２のテーブルから切断された基板を除去しつつ、ユニット除去装置と接触しているユニットをユニット検査ステーションを用いて検査する工程と、
   第２のテーブルを第２の搭載ステーションへ移動させる工程とを備える方法。
10. 続くテーブルに対して一連の工程を繰り返す工程を含む、請求項９に記載の方法。
11. 各切断工程後の各テーブルから切断された基板をユニット除去装置により除去する工程
    を含む、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 各テーブルに配置された各基板を各切断工程前に検査する工程を含む、請求項９から１１のいずれか１つに記載の方法。

Images