KR102326394B1 - 시트 확장 장치 - Google Patents

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요시히로 가와구치
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 미분할 영역을 남기지 않고 피가공물이나 필름상 접착제를 분할할 수 있고, 또한 익스팬드 시트의 파단의 발생을 억제하는 시트 확장 장치를 제공한다.
[해결 수단] 환상 프레임 (11) 을 고정시키는 환상 프레임 고정 수단 (20) 과, 익스팬드 시트 (12) 를 가압하여 확장시키는 확장 수단 (30, 31) 과, 익스팬드 시트의 확장에 의해 분할 기점 (16) 을 따라 피가공물 (13) 또는 필름상 접착제가 파단될 때에 발생하는 탄성파를 검출하는 탄성파 검출 센서 (50, 51, 52, 53) 와, 제어 수단 (40) 을 구비한다. 제어 수단은, 피가공물 또는 필름상 접착제가 완전히 파단되었을 때의 탄성파 검출 센서로부터의 출력 신호의 값을 기준으로 하여 임계치로서 미리 기억하고, 익스팬드 시트의 확장에 의한 분할을 실시할 때에, 탄성파 검출 센서로부터의 출력 신호가 임계치에 도달하고 있지 않은 경우에, 미파단 영역이 존재하는 것으로 하여 에러 신호를 출력한다.

Description

시트 확장 장치{SHEET EXTENSION APPARATUS}
본 발명은, 웨이퍼 등의 피가공물이나 필름상 접착제를 분할하기 위한 시트 확장 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 레이저 빔을 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 다광자 흡수에 의해 분할 기점이 되는 개질층을 형성하고, 개질층을 기점으로 하여 웨이퍼를 분할하는 기술이 개시되어 있다. 또, 개질층 이외의 분할 기점으로서 레이저 가공홈이나 절삭홈 등을 형성하는 기술도 알려져 있다. 분할 예정 라인을 따라 분할 기점이 형성된 웨이퍼 등의 대략 원판상의 피가공물을 분할할 때에는, 먼저, 피가공물을 환상 프레임에 펼쳐진 익스팬드 시트 상에 첩착 (貼着) 시킨다. 그리고, 익스팬드 시트를 확장함으로써 피가공물에 외력을 부여하고, 피가공물을 두께 방향으로 관통하는 크랙을 분할 기점으로부터 발생시켜 분할한다 (특허문헌 1 참조).
또, 이면에 DAF (Die Attach Film) 로 칭해지는 수 ㎛ ∼ 100 ㎛ 정도의 두께의 에폭시 수지 등으로 이루어지는 필름상 접착제를 갖는 피가공물을 분할하는 기술이 개시되어 있다. 피가공물이 DAF 와 함께 익스팬드 시트의 확장에 의해 분할되면, DAF 가 부착된 칩이 형성된다. 칩은 최종적으로 가열되어 DAF 를 개재하여 소정의 대상으로 본딩된다 (특허문헌 2 참조).
상기 서술한 바와 같은 익스팬드 시트의 확장에 의해 피가공물의 분할 (익스팬드 브레이킹) 을 실시하는 시트 확장 장치에서는, 익스팬드 시트의 둘레 가장자리부를 유지하고 있는 환상 프레임과, 익스팬드 시트 중 피가공물이 첩착되어 있는 영역 사이에서, 피가공물의 두께 방향으로 상대적인 이동을 발생시킴으로써, 익스팬드 시트를 확장시킨다. 예를 들어, 환상 프레임을 고정적으로 유지하고, 밀어올림 부재에 의해 익스팬드 시트를 밀어올리는 구성의 시트 확장 장치가 알려져 있다.
밀어올림 부재의 상대적인 밀어올림이 불충분하면, 익스팬드 시트의 확장이 불충분해진다. 그러면, 피가공물에 적절히 외력을 작용할 수 없기 때문에, 피가공물은 충분히 분할되지 않고, 일부의 분할 예정 라인에 미분할 영역을 발생시킨다. 여기서, 미분할 영역이란, 분할 예정 라인을 따른 영역 중, 피가공물을 두께 방향으로 관통하는 크랙이 없고, 적절히 분할되어 있지 않은 영역이다. 한편, 밀어올림 부재의 상대적인 밀어올림이 과잉되면, 익스팬드 시트가 확장에 견디지 못하여 파단된다.
환상 프레임에 대한 밀어올림 부재의 상대적인 밀어올림량의 적절한 값은, 피가공물을 분할하여 형성하는 개개의 칩의 크기나 익스팬드 시트의 종류 등에 따라 상이하다. 그 때문에, 미리 실험 등을 실시하여 칩의 크기나 익스팬드 시트의 종류에 적절한 밀어올림량의 값을 취득해 두고, 밀어올림 부재의 상대적인 밀어올림량을 그 적절한 값으로 설정하여 익스팬드 시트의 확장을 실시한다.
일본 특허공보 제3408805호 일본 공개특허공보 2009-272503호
그러나, 미리 취득한 값에 기초하여 밀어올림 부재의 상대적인 밀어올림량을 설정한 경우여도, 피가공물이나 익스팬드 시트의 성질이 불균일하거나 하는 이유에 의해, 실제로 익스팬드 브레이킹을 실시했을 때에 미분할 영역이 남을 우려가 있다. 그 때문에, 상기 서술한 적절한 밀어올림량보다 어느 정도 넉넉하게 밀어올림량을 설정하고 있는 경우가 많다. 이 밀어올림량의 할증은, 장치를 조작하는 오퍼레이터가 눈대중으로 실시하므로, 미분할 영역을 발생시키지 않으며, 또한 익스팬드 시트를 파단시키지 않는 최적치를 얻기 위하여, 경험이나 스킬이 필요로 되고 있었다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 분할 예정 라인을 따라 분할되는 피가공물이나 개개의 칩을 따라 분할되는 필름상 접착제를 미분할 영역을 남기지 않고 분할할 수 있고, 또한 익스팬드 시트의 파단의 발생을 억제하는 시트 확장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 교차하는 복수의 분할 예정 라인을 따라 분할 기점이 형성된 피가공물 또는 분할 후의 개개의 칩의 이면에 첩착된 필름상 접착제의 이면에 첩착된 익스팬드 시트를 개재하여 중앙에 개구를 갖는 환상 프레임에 피가공물이 지지된 형태로, 익스팬드 시트를 확장하여, 분할 기점을 따라 피가공물을 또는 개개의 칩을 따라 필름상 접착제를 분할하는 시트 확장 장치로서, 피가공물 유닛의 환상 프레임을 지지하는 지지면을 갖고, 지지면 상에 재치 (載置) 된 환상 프레임을 고정시키는 환상 프레임 고정 수단과, 환상 프레임 고정 수단으로 고정된 환상 프레임의 내주와 피가공물의 외주 사이의 익스팬드 시트를 가압부로 가압하여 익스팬드 시트를 확장하는 확장 수단과, 익스팬드 시트를 확장하여, 분할 기점을 따라 피가공물이 또는 개개의 칩을 따라 필름상 접착제가 파단될 때에 발생하는 탄성파를 검출하는 탄성파 검출 센서와, 제어 수단을 구비하고, 제어 수단은, 분할 기점을 따라 피가공물이 또는 개개의 칩을 따라 필름상 접착제가 완전히 파단되었을 때의 탄성파 검출 센서로부터의 출력 신호의 값을 기준으로 하여 임계치로서 미리 기억하는 기억부를 구비하고, 익스팬드 시트를 확장하여 분할 기점을 따라 피가공물을 또는 개개의 칩을 따라 필름상 접착제를 파단시킬 때에, 탄성파 검출 센서로부터의 출력 신호가 임계치에 도달하고 있지 않은 경우에, 미파단 영역이 존재하는 것으로 하여 에러 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시트 확장 장치에 의하면, 피가공물 또는 필름상 접착제가 양호하게 파단되었을 때의 탄성파를 미리 임계치로서 기억하고, 익스팬드 브레이킹 중에 탄성파 검출 센서로부터의 출력 신호의 값을 임계치와 비교하여, 임계치와 동등해진 경우에 완전 파단된 것으로 판단할 수 있으므로, 익스팬드 시트를 최적의 확장 상태로 하게 할 수 있다. 또, 익스팬드 브레이킹 중에 탄성파 검출 센서로부터의 출력 신호의 값을 임계치와 비교함으로써 미파단 영역이 남아 있는지 여부의 판단을 실시할 수 있으므로, 미파단을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 분할 예정 라인을 따라 분할되는 피가공물이나 개개의 칩을 따라 분할되는 필름상 접착제를 미분할 영역을 남기지 않고 분할할 수 있고, 또한 익스팬드 시트의 파단의 발생을 억제하는 시트 확장 장치를 얻을 수 있다.
도 1 은 본 실시형태에 관련된 시트 확장 장치의 사시도이다.
도 2 는 제 1 형태의 시트 확장 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 제 1 형태의 시트 확장 장치로 피가공물을 분할한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 제 2 형태의 시트 확장 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5 는 제 3 형태의 시트 확장 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6 은 제 4 형태의 시트 확장 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7 은 탄성파 검출 센서에 의한 검출 결과를 나타내는 그래프도이다.
이하, 본 실시형태에 관련된 시트 확장 장치에 대해 설명한다. 도 1 은, 본 실시형태에 관련된 시트 확장 장치의 사시도이다. 도 2 와 도 3 은 시트 확장 장치의 제 1 형태를 나타내는 단면도이고, 도 4 는 시트 확장 장치의 제 2 형태를 나타내는 단면도이고, 도 5 는 시트 확장 장치의 제 3 형태를 나타내는 단면도이고, 도 6 은 시트 확장 장치의 제 4 형태를 나타내는 단면도이다. 먼저, 도 1 내지 도 3 을 참조하여, 제 1 내지 제 4 형태에 공통되는 시트 확장 장치의 구성을 설명한다. 또한, 시트 확장 장치는, 이 구성에 한정되는 것이 아니며, 적절히 변경하는 것이 가능하다.
도 1 에 나타내는 시트 확장 장치 (1) 는, 피가공물 유닛 (10) 을 구성하는 환상 프레임 (11) 을 유지하고, 환상 프레임 (11) 에 펼쳐진 익스팬드 시트 (12) 를 확장시킴으로써 피가공물 (13) 을 분할시키는 것이다. 환상 프레임 (11) 의 중앙에는, 익스팬드 시트 (12) 에 의해 덮이는 원 형상의 개구 (14) 가 형성되어 있다. 익스팬드 시트 (12) 는, 개구 (14) 의 둘레 가장자리 영역에서 환상 프레임 (11) 의 이면측에 고정되고, 개구 (14) 의 내측 영역에서는 탄성 변형 가능하게 되어 있다. 이 익스팬드 시트 (12) 의 탄성 변형 가능 부분이, 대략 원판상의 피가공물 (13) 의 이면에 첩착되어 있다. 피가공물 (13) 의 외경은 환상 프레임 (11) 의 개구 (14) 의 내경보다 작아, 피가공물 (13) 의 외주 (13a) 와 환상 프레임 (11) 의 내주 (개구 (14) 의 내측 가장자리부) 사이에 직경 방향의 간극이 있다.
피가공물 (13) 의 표면에는 격자상으로 교차하는 복수의 분할 예정 라인 (15) (도 1 참조) 이 형성되어 있고, 분할 예정 라인 (15) 에 의해 구획된 각 영역에 각종 디바이스 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 또, 피가공물 (13) 의 내부에는, 분할 예정 라인 (15) 을 따라 분할 기점이 되는 개질층 (16) (도 2 참조) 이 형성되어 있다. 또한, 개질층 (16) 은, 레이저의 조사에 의해 피가공물 (13) 의 내부의 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 밖의 물리적 특성이 주위와 상이한 상태가 되고, 주위보다 강도가 저하되는 영역을 말한다. 본 실시형태에서는, 분할 기점으로서 개질층 (16) 을 예시하지만, 분할 기점은, 피가공물 (13) 의 강도를 저하시켜 분할시의 기점이 되면 되고, 예를 들어, 레이저 가공홈, 절삭홈, 스크라이브 라인이어도 된다.
시트 확장 장치 (1) 는, 피가공물 유닛 (10) 의 환상 프레임 (11) 을 유지하는 프레임 고정 수단 (20) 을 구비하고 있다. 프레임 고정 수단 (20) 은, 상면에서 보아 사각 형상의 지지대 (21) 와, 지지대 (21) 의 지지면 (22) 을 상방으로부터 덮는 커버 플레이트 (23) 를 구비하고 있다. 지지대 (21) 는 복수의 지지 레그 (24) 에 의해 하측으로부터 지지되어 있다. 지지대 (21) 와 커버 플레이트 (23) 의 각각의 중앙에, 환상 프레임 (11) 의 개구 (14) 와 대략 동 직경의 원형 개구 (25, 26) 가 형성되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 피가공물 유닛 (10) 은, 피가공물 (13) 을 상방을 향하게 하여, 환상 프레임 (11) 이 지지면 (22) 상에 재치된다. 이 상태에서 지지대 (21) 에 커버 플레이트 (23) 를 장착하면, 지지대 (21) 의 지지면 (22) 과 커버 플레이트 (23) 에 의해 환상 프레임 (11) 이 끼워져 유지됨과 함께, 원형 개구 (25, 26) 의 내측에 익스팬드 시트 (12) 의 탄성 변형 가능 부분과 피가공물 (13) 이 위치한다. 커버 플레이트 (23) 는 도시하지 않은 클램프 등에 의해 지지대 (21) 에 고정되고, 이로써 환상 프레임 (11) 이 고정 상태로 강고하게 유지된다.
시트 확장 장치 (1) 의 중앙에 승강대 (30) 를 구비한다. 승강대 (30) 는, 상면에서 보아 대략 원형의 외주 형상을 갖고, 프레임 고정 수단 (20) 에 있어서의 원형 개구 (25, 26) 의 내경보다 소직경이다. 승강대 (30) 는, 복수의 볼 나사 기구 (31) 를 통하여 하측으로부터 지지되어 있다. 각 볼 나사 기구 (31) 는, 모터 (31a) 와, 모터 (31a) 로부터 상방으로 연장되어 모터 (31a) 에 의해 회전되는 볼 나사 (31b) 와, 볼 나사 (31b) 에 나사 결합하는 너트 (31c) 와, 너트 (31c) 가 연결되는 지지 레그 (31d) 를 갖고 있다. 너트 (31c) 와 지지 레그 (31d) 는 볼 나사 (31b) 의 축선을 중심으로 하는 회전이 규제되어 있고, 지지 레그 (31d) 의 상단에 승강대 (30) 가 고정되어 있다. 따라서, 각 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 를 구동시켜 볼 나사 (31b) 가 회전하면, 너트 (31c) 와 지지 레그 (31d) 가 상하로 이동하여 승강대 (30) 를 승강시킨다. 승강대 (30) 는, 지지대 (21) 보다 하방에 위치하는 대기 위치와, 지지대 (21) 보다 상방에 위치하는 밀어올림 위치 (도 3 참조) 로 이동 가능하고, 대기 위치로부터 밀어올림 위치로 이동할 때에 원형 개구 (25, 26) 의 내측을 통과하여, 익스팬드 시트 (12) 를 하방으로부터 상방을 향하여 가압한다. 이 가압에 의해 익스팬드 시트 (12) 가 확장된다. 즉, 익스팬드 시트 (12) 를 가압하는 가압부인 승강대 (30) 와, 승강대 (30) 를 승강시키는 볼 나사 기구 (31) 에 의해, 익스팬드 시트 (12) 를 확장시키는 확장 수단이 구성되어 있다.
승강대 (30) 의 외측 가장자리에는, 전체 둘레에 걸쳐 복수의 롤러 (33) 가 형성되어 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 롤러 (33) 는 각각, 승강대 (30) 의 외측 가장자리에 형성된 단부 (段部) (34) 내에, 축부 (33a) 를 중심으로서 회전 가능하게 지지되어 있다. 승강대 (30) 가 상승할 때에, 익스팬드 시트 (12) 의 하면에 각 롤러 (33) 가 접촉되어 가압한다. 각 롤러 (33) 가 익스팬드 시트 (12) 를 가압하는 위치는, 환상 프레임 (11) 의 내주 (개구 (14) 의 내측 가장자리부) 와 피가공물 (13) 의 외주 (13a) 사이의 영역이다.
이상의 시트 확장 장치 (1) 에서는, 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 를 구동시켜 승강대 (30) 를 대기 위치로부터 상방으로 서서히 이동시키면, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원형 개구 (25, 26) 의 내측에 위치하는 익스팬드 시트 (12) 의 하면에 복수의 롤러 (33) 가 접촉된다. 또한 승강대 (30) 를 상방으로 이동시키면, 익스팬드 시트 (12) 에 있어서의 피가공물 (13) 의 첩착 영역이 밀어올려져, 도 3 에 화살표 (F1) 로 나타내는 방향의 힘에 의해 익스팬드 시트 (12) 가 당겨진다. 이로써, 익스팬드 시트 (12) 에 있어서의 피가공물 (13) 의 첩착 영역이 직경 방향으로 확장된다. 그러면, 피가공물 (13) 에 대해 확경 방향으로의 외력이 작용하여, 피가공물 (13) 내에 형성한 개질층 (16) (도 2) 을 기점으로 하여, 피가공물 (13) 의 두께 방향으로 크랙이 발생한다. 크랙이 피가공물 (13) 의 표리를 관통할 때까지 외력을 부여함으로써, 분할 예정 라인 (15) (도 1) 을 따른 개개의 칩 (C) (도 3) 으로 분할된다. 확장 수단으로 볼 나사 기구 (31) 를 사용함으로써, 승강대 (30) 의 승강을 미묘한 정도로 조정하거나, 승강대 (30) 의 승강 스피드를 가변으로 하여 피가공물 (13) 의 파단 속도를 적절히 관리하거나 할 수 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 승강대 (30) 에 의해 익스팬드 시트 (12) 를 밀어올려 확장시킬 때에는, 승강대 (30) 의 외측 가장자리 부분에서 익스팬드 시트 (12) 의 각도가 바뀐다. 복수의 롤러 (33) 를 배치함으로써, 승강대 (30) 의 외측 가장자리 부분에서의 익스팬드 시트 (12) 의 마찰이 억제되고, 원활하게 확장시킬 수 있다.
피가공물 (13) 의 분할이 완료된 후, 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 를 구동시켜, 승강대 (30) 를 대기 위치까지 하강시킨다. 그리고, 프레임 고정 수단 (20) 에 의한 환상 프레임 (11) 의 고정을 해제하여, 피가공물 유닛 (10) 을 시트 확장 장치 (1) 로부터 떼어낸다.
이상과 같은 시트 확장 장치 (1) 에 있어서의 익스팬드 브레이킹에서는, 도 3 과 같이 피가공물 (13) 이 모든 칩 (C) 으로 완전히 분할될 때까지, 승강대 (30) 를 상방으로 이동시킬 필요가 있다. 익스팬드 시트 (12) 에 대한 승강대 (30) 의 밀어올림량이 불충분하면, 피가공물 (13) 에 있어서의 분할 예정 라인 (15) 을 따른 영역 중, 적절히 분할되어 있지 않은 미분할 영역이 남는다. 한편, 승강대 (30) 의 밀어올림량이 과대하면, 익스팬드 시트 (12) 가 확장에 견디지 못하고 파단을 발생시킬 우려가 있다. 그 때문에, 승강대 (30) 의 밀어올림량을 과부족없이 설정하는 것이 요구된다. 그러나, 익스팬드 시트 (12) 나 피가공물 (13) 의 성질의 편차에 의해, 미분할 영역을 남기지 않고 분할하기 위하여 필요한 외력이 미묘하게 상이하기 때문에, 승강대 (30) 의 밀어올림량을 일률적으로 설정하는 것이 어렵다. 본 실시형태는, 피가공물 (13) 의 분할 상태에 따라 승강대 (30) 의 밀어올림량을 용이하게 관리 가능하게 한 것으로, 그 특징을 이하에 설명한다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 제 1 형태의 시트 확장 장치 (1) 는, 제어 수단 (40) 과, 알림 수단 (41) 과, 탄성파 검출 센서 (50) 를 구비하고 있다. 제어 수단 (40) 은, 시트 확장 장치 (1) 를 통괄 제어하는 것으로서, 각종 처리를 실행하는 프로세서나 메모리 등에 의해 구성된다. 알림 수단 (41) 은, 후술하는 에러 상태를, 화면 표시, 발광, 음성 등에 의해 알림 가능한 것으로서, 시트 확장 장치 (1) 에 형성한 표시 화면, 발광부, 스피커 등에 의해 구성된다.
탄성파 검출 센서 (50) 는, 예를 들어 탄성파를 검출하는 기능을 구비한 AE 센서 (어쿠스틱·이미션 센서) 에 의해 구성된다. 구체적으로는, 탄성파 검출 센서 (50) 는, 고정 플랜지 (도시 생략) 의 내부에 고정된 초음파 진동자 (도시 생략) 를 구비하고 있다. 초음파 진동자는, 예를 들어, 티탄산바륨 (BaTiO3), 티탄산지르콘산납 (Pb(Zi,Ti)O3), 리튬니오베이트 (LiNbO3), 리튬탄탈레이트 (LiTaO3) 등의 재료로 형성되어 있고, 진동을 전압 (진동 신호) 으로 변환하는 성질을 갖는다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 탄성파 검출 센서 (50) 는 승강대 (30) 에 장착되어 있고, 특히, 승강대 (30) 중 롤러 (33) 의 바로 아래의 위치에 탄성파 검출 센서 (50) 가 배치되어 있다. 도 3 과 같이 익스팬드 시트 (12) 를 확장시키면, 피가공물 (13) 의 파단에 수반하여 뒤틀림 에너지가 탄성파로서 방출된다. 이 피가공물 (13) 의 분할에서 기인하여 발생하는 탄성파가, 익스팬드 시트 (12) 에 접촉하는 롤러 (33) 와, 축부 (33a) 를 통하여 롤러 (33) 를 지지하는 승강대 (30) 를 통하여 탄성파 검출 센서 (50) 에 전파된다. 탄성파 검출 센서 (50) 는, 전파된 탄성파를 검출하여 출력 신호를 제어 수단 (40) 에 출력한다.
탄성파 검출 센서 (50) 가 검출한 출력 신호는, 신호 처리부 (도시 생략) 에 의해 출력 전압으로 변환되어 제어 수단 (40) 에 입력된다. 제어 수단 (40) 은, 기억부 (40a) 와, 비교부 (40b) 와, 구동 제어부 (40c) 를 갖고 있다. 기억부 (40a) 는, 상기 서술한 메모리로 구성되어 있고, 피가공물 (13) 의 분할이 완료된 상태를 나타내는 탄성파 검출 센서 (50) 의 출력 신호가 임계치 데이터로서 미리 기억되어 있다. 비교부 (40b) 는, 시트 확장 장치 (1) 에서의 익스팬드 브레이킹이 한창일 때, 기억부 (40a) 에 기억되어 있는 임계치와, 탄성파 검출 센서 (50) 로부터의 출력 신호를 비교하여, 출력 신호가 임계치에 도달했는지 여부를 판단한다. 구동 제어부 (40c) 는, 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 의 동작을 제어하는 부위이다. 비교부 (40b) 의 판단 결과에 따라, 구동 제어부 (40c) 에 의해 모터 (31a) 의 동작의 계속 또는 정지가 제어된다.
보다 상세하게는, 피가공물 (13) 이 미분할 영역을 남기지 않고 양호하게 각 칩 (C) 으로 파단 (분할) 되었을 때의 탄성파 검출 센서 (50) 의 출력 신호에 기초하여, 상기 서술한 임계치가 설정된다. 도 7 은 탄성파 검출 센서 (50) 에 의한 검출 결과의 예를 나타내는 그래프이다. 도 7 의 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파 검출 센서 (50) 가 출력하는 AE 치, 가로축은 경과 시간이고, 승강대 (30) 의 상승을 개시하고 나서 정지시킬 때까지를 검출한 결과이다. 피가공물 (13) 이 파단되어 탄성파가 발생하면 AE 치가 커진다. 도 7 에 나타내는 AE 치의 출력 파형 (W1) 은, 피가공물 (13) 이 미분할 영역을 남기지 않고 각 칩 (C) 으로 완전히 파단된 경우를 나타내고 있다. 이 출력 파형 (W1) 에 기초하여 임계치를 설정한다. 예를 들어, 출력 파형 (W1) 에 의해 구획된 영역 내의 면적으로서 나타내지는 AE 치의 누적 출력을 임계치로서 설정한다. 임계치의 설정시에는, 승강대 (30) 의 밀어올림량을 넉넉하게 함으로써, 분할 완료 시점을 판정하기 쉬워진다. 이렇게 하여 얻어진 임계치는, 기억부 (40a) 에 기억된다.
계속해서, 미분할의 피가공물 (13) 을 지지한 피가공물 유닛 (10) 을 시트 확장 장치 (1) 에 세트하고, 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 를 구동시켜 승강대 (30) 를 소정 속도로 상승시키면서, 탄성파 검출 센서 (50) 의 출력 신호를 제어 수단 (40) 으로 모니터한다. 제어 수단 (40) 은, 기억부 (40a) 에 기억되어 있는 임계치와, 탄성파 검출 센서 (50) 로부터의 출력 신호를 비교부 (40b) 에서 비교하여, 소정의 처리나 동작 관리를 실시한다. 구체적으로는, 임계치로서 기억되어 있는 도 7 의 출력 파형 (W1) 의 누적 출력 (출력 파형 (W1) 으로 구획된 영역 내의 면적) 과, 실제로 얻어진 탄성파 검출 센서 (50) 의 AE 치의 출력 파형의 누적 출력 (출력 파형으로 구획된 영역 내의 면적) 을 비교하여, 이들이 동등한 경우에는, 미분할 영역이 남지 않고 피가공물 (13) 이 완전히 파단된 것으로 판단할 수 있다. 한편, 도 7 에 나타내는 출력 파형 (W2) 과 같이, AE 치의 누적 출력 (출력 파형 (W2) 으로 구획된 영역 내의 면적) 이 임계치인 출력 파형 (W1) 의 누적 출력에 도달하지 않은 경우에는, 피가공물 (13) 의 파단이 불충분하여 미분할 영역이 남아 있는 것으로 판단된다.
이상의 비교 결과에 기초하여 실시하는 처리나 동작 관리로서 예를 들어, 탄성파 검출 센서 (50) 로부터의 출력 신호가 임계치에 도달한 시점에서, 구동 제어부 (40c) 에 의해 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 의 동작 (승강대 (30) 의 밀어올림 동작) 을 정지시킨다. 탄성파 검출 센서 (50) 로부터의 출력 신호가 임계치와 동등해진 경우에 피가공물 (13) 이 완전히 파단된 것으로 판단할 수 있으므로, 이 시점에서 익스팬드 시트 (12) 에 대한 밀어올림량이 충분하고, 승강대 (30) 를 정지시켜도 되는 것으로 판정된다. 또, 이 시점에서의 승강대 (30) 의 밀어올림량은 필요 최소한이기 때문에, 익스팬드 시트 (12) 에 과대한 부하가 걸리지 않고 파단을 방지할 수 있다. 즉, 과부족이 없는 최적의 밀어올림량으로 익스팬드 시트 (12) 에 대한 가압을 완료시킬 수 있다. 또한, 다소의 검출 오차를 예상하여, 탄성파 검출 센서 (50) 로부터의 출력 신호가 임계치에 도달한 순간이 아니라, 소정 시간 (소정의 구동량) 의 경과 후에 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 를 정지시키도록 제어해도 된다.
또, 피가공물 (13) 이나 익스팬드 시트 (12) 의 종류나 가공 조건에 적절한 밀어올림량의 값을, 미리 실험 등을 실시하여 기준 밀어올림량으로서 취득해 두고, 어느 피가공물 (13) 의 분할 공정에 있어서 승강대 (30) 를 기준 밀어올림량까지 상방으로 이동시켰을 때에, 기억부 (40a) 에 기억된 임계치와 탄성파 검출 센서 (50) 로부터의 출력 신호의 비교에 의해, 피가공물 (13) 의 분할이 완료되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 승강대 (30) 를 기준 밀어올림량까지 상방에 이동시켰음에도 불구하고, 탄성파 검출 센서 (50) 로부터의 출력 신호가 도 7 의 출력 파형 (W2) 과 같이 임계치에 도달하지 않은 경우에는, 피가공물 (13) 에 미파단 영역이 남아 있는 것으로 판단된다. 이 경우, 미파단 영역이 존재하는 것을 나타내는 에러 신호가 비교부 (40b) 로부터 출력된다. 에러 신호가 출력되면, 제어 수단 (40) 은 소정의 에러 처리를 실시한다.
에러 처리에서는, 알림 수단 (41) 을 사용하여 에러 상태의 알림을 실시하게 할 수 있다. 에러 상태의 알림을 받아, 시트 확장 장치 (1) 를 조작하는 오퍼레이터가, 승강대 (30) 의 밀어올림량을 조정하는 등의 대응을 실시한다. 그 때, 제어 수단 (40) 은, 탄성파 검출 센서 (50) 의 출력 신호와 임계치의 비교를 계속하여, 미파단 영역의 유무를 계속하여 판정 및 알리도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 오퍼레이터의 눈대중이 아니라, 실제로 미분할 영역이 잔존하고 있는지 여부의 검출 결과에 기초하여, 승강대 (30) 의 밀어올림량을 고정밀도로 조정할 수 있다. 또, 에러 처리로서 제어 수단 (40) 이 승강대 (30) 의 밀어올림량을 자동으로 조정하도록 해도 된다.
또한, 만일 어떠한 원인으로 익스팬드 시트 (12) 의 파괴가 발생한 경우에도, 제어 수단 (40) 과 탄성파 검출 센서 (50) 에 의해 검출이 가능하다. 탄성파 검출 센서 (50) 는, 익스팬드 시트 (12) 에 접촉하는 롤러 (33) 에 가까운 위치에 배치되어 있고, 익스팬드 시트 (12) 의 파괴로 발생한 탄성파가 탄성파 검출 센서 (50) 에 전파되기 쉽다. 익스팬드 시트 (12) 가 파괴될 때에 발생하는 탄성파는, 익스팬드 브레이킹으로 통상적으로 피가공물 (13) 이 파단될 때에 발생하는 탄성파와는 파형 등이 상이하기 때문에 식별이 가능하다. 피가공물 (13) 의 파단시와는 상이한 비정상적인 탄성파가 탄성파 검출 센서 (50) 에서 검출되었을 때에, 제어 수단 (40) 은 익스팬드 시트 (12) 의 파괴가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 혹은, 익스팬드 시트 (12) 가 파괴되었을 때의 탄성파를 미리 탄성파 검출 센서 (50) 에서 검출하여 기억부 (40a) 에 기억시켜 두고, 이 기억 데이터와 검출된 비정상적인 탄성파를 비교부 (40b) 에서 비교하여, 익스팬드 시트 (12) 의 파괴가 발생하였는지 여부를 판단하는 것도 가능하다. 어느 경우에도, 익스팬드 시트 (12) 의 파괴가 발생한 것으로 판단된 경우에는, 제어 수단 (40) 은, 알림 수단 (41) 을 통하여 오퍼레이터로의 알림이나, 볼 나사 기구 (31) 의 모터 (31a) 의 동작 정지를 실행하여, 손해의 확대를 방지하는 것이 바람직하다.
탄성파 검출 센서를 형성하는 위치나 탄성파 검출 센서의 종류는, 이상에 설명한 제 1 형태와 상이한 것이어도 되고, 그 변형예로서 제 2, 제 3 및 제 4 형태의 시트 확장 장치를 도 4 내지 도 6 에 나타낸다. 제 2, 제 3 및 제 4 의 각 형태는, 탄성파 검출 센서 이외의 요소는 상기 서술한 제 1 형태와 공통되고 있고, 공통되는 요소의 설명은 생략한다.
도 4 에 나타내는 제 2 형태의 시트 확장 장치 (1) 는, 익스팬드 시트 (12) 에 탄성파 검출 센서 (51) 가 접하는 것이다. 탄성파 검출 센서 (51) 는, 직경 방향 (도 4 의 상하 방향을 연직 방향으로 한 경우의 수평 방향) 에서 피가공물 (13) 의 중앙 부근에 위치하고 있고, 익스팬드 시트 (12) 에 대해 하면측으로부터 접촉한다.
탄성파 검출 센서 (51) 는 볼 나사 기구 (35) 에 의해 하측으로부터 지지되어 있다. 볼 나사 기구 (35) 는, 모터 (35a) 와, 모터 (35a) 로부터 상방으로 연장되어 모터 (35a) 에 의해 회전되는 볼 나사 (35b) 와, 볼 나사 (35b) 에 나사 결합함과 함께 회전이 규제되는 너트 (35c) 와, 너트 (35c) 가 연결되는 지지 레그 (35d) 를 갖고, 지지 레그 (35d) 의 상단에 탄성파 검출 센서 (51) 를 지지하고 있다. 모터 (35a) 를 구동시켜 볼 나사 (35b) 가 회전하면, 너트 (35c) 와 지지 레그 (35d) 가 상하로 이동하여 탄성파 검출 센서 (51) 를 승강시킨다. 볼 나사 기구 (31) 의 구동에 의해 승강대 (30) 가 승강 동작을 실시하면, 탄성파 검출 센서 (51) 도 연동하여 승강하도록 볼 나사 기구 (35) 가 구동 제어되어, 탄성파 검출 센서 (51) 가 익스팬드 시트 (12) 에 접하는 상태를 유지한다. 그리고, 피가공물 (13) 의 파단에 의해 발생하는 탄성파는, 피가공물 (13) 이 첩착되어 있는 익스팬드 시트 (12) 를 거쳐 탄성파 검출 센서 (51) 에 전파된다.
도 5 에 나타내는 제 3 형태의 시트 확장 장치 (1) 는, 피가공물 (13) 의 상방에 탄성파 검출 센서 (52) 가 배치되어 있다. 탄성파 검출 센서 (52) 는 피가공물 (13) 으로부터 이간되어 있고, 피가공물 (13) 의 파단으로 발생하는 탄성파는, 공중에서 전파되는 음파로서 탄성파 검출 센서 (52) 에 도달한다. 탄성파 검출 센서 (52) 는, 상기 서술한 AE 센서와 상이하게, 가청 대역을 포함하는 비교적 낮은 주파수의 음파를 검출 가능한 마이크로폰으로 이루어지고, 피가공물 (13) 의 파단시에 발생한 공기의 진동을 전기 신호로 변환하여 제어 수단 (40) 에 출력한다.
탄성파 검출 센서 (52) 에서의 검출 조건을 안정시키기 위하여, 승강대 (30) 에 의한 밀어올림 동작을 실시할 때에, 피가공물 (13) 과 탄성파 검출 센서 (52) 의 거리를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 승강대 (30) 에 연동하여 탄성파 검출 센서 (52) 를 승강 동작시키면 된다.
도 6 에 나타내는 제 4 형태의 시트 확장 장치 (1) 는, 승강대 (30) 가 아니라 프레임 고정 수단 (20) 의 측에 탄성파 검출 센서 (53) 가 형성되어 있다. 탄성파 검출 센서 (53) 는, 커버 플레이트 (23) 에 형성한 구멍부에 삽입되어, 피가공물 유닛 (10) 의 환상 프레임 (11) 에 맞닿고 있다. 피가공물 (13) 이 파단될 때에 발생하는 탄성파는, 익스팬드 시트 (12) 로부터 환상 프레임 (11) 을 통하여 탄성파 검출 센서 (53) 에 전파된다.
도 4 와 도 6 의 각 형태의 탄성파 검출 센서 (51, 53) 는, 상기 서술한 제 1 형태 (도 2, 도 3) 의 탄성파 검출 센서 (50) 와 마찬가지로 AE 센서에 의해 구성할 수 있다. AE 센서를 사용함으로써, 주위의 소음 등의 영향을 잘 받지 않는 고정밀도의 검출을 실시할 수 있다. 각 탄성파 검출 센서 (50, 51 및 53) 는, 접촉하는 대상이나, 센서에 이를 때까지의 탄성파의 전파 경로가 서로 상이하고, 각각의 조건에 적절한 상이한 AE 센서를 적절히 선택하여 사용하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 피가공물 (13) 의 파단에 의해 발생하는 탄성파를 검출하고, 피가공물 (13) 이 양호하게 파단되었을 때의 탄성파를 나타내는 임계치와의 비교를 실시하면서 익스팬드 시트 (12) 의 확장을 실시하고, 비교의 결과에 기초하여, 에러 신호의 출력이나 승강대 (30) 의 동작 제어 등을 실시한다. 이로써, 오퍼레이터의 눈대중에 의한 조정과 같은 난도가 높은 관리에 의존하지 않고, 과부족이 없는 최적의 익스팬드 시트 (12) 의 확장 상태를 용이하게 설정하는 것이 가능해졌다.
본 실시형태의 시트 확장 장치 (1) 에 의한 분할 가공 대상의 피가공물 (13) 로서 예를 들어, 반도체 디바이스 웨이퍼, 광디바이스 웨이퍼, 패키지 기판, 반도체 기판, 무기 재료 기판, 산화물 웨이퍼 등의 각종 워크가 사용되어도 된다. 반도체 디바이스 웨이퍼로는, 디바이스 형성 후의 실리콘 웨이퍼나 화합물 반도체 웨이퍼가 사용되어도 된다. 광디바이스 웨이퍼로는, 디바이스 형성 후의 사파이어 웨이퍼나 실리콘카바이드 웨이퍼가 사용되어도 된다. 또, 패키지 기판으로서는 CSP (Chip Size Package) 기판, 반도체 기판으로서는 실리콘이나 갈륨비소 등, 무기 재료 기판으로는 사파이어, 세라믹스, 유리 등이 사용되어도 된다. 또한, 산화물 웨이퍼로는, 디바이스 형성 후 또는 디바이스 형성 전의 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트가 사용되어도 된다.
또, 본 발명의 시트 확장 장치에 의한 분할 가공의 대상은, 상기과 같은 피가공물에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 피가공물을 분할하여 얻어지는 개개의 칩의 이면에 첩착되어 있는 DAF (Die Attach Film) 와 같은 필름상 접착제를, 분할의 대상으로 하는 것도 가능하다. 필름상 접착제는, 피가공물을 개개의 칩으로 분할할 때에 피가공물과 함께 분할해도 되고, 개개의 칩으로 분할한 후에 필름상 접착제만을 분할시켜도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 프레임 고정 수단 (20) (환상 프레임 (11)) 에 대해 승강대 (30) (익스팬드 시트 (12) 중 피가공물 (13) 의 첩착 부분) 를 승강 이동시키는 타입의 시트 확장 장치 (1) 를 예시했지만, 이것과는 반대로, 피가공물 (13) 을 이동시키지 않고 환상 프레임 (11) 을 승강 이동시키는 타입의 시트 확장 장치에 적용할 수도 있다. 구체적으로는, 승강대 (30) 에 상당하는 부분을, 승강하지 않고 익스팬드 시트 (12) 및 피가공물 (13) 을 일정 위치에서 지지하는 지지 테이블로 변경하고, 프레임 고정 수단 (20) 에 상당하는 부분을, 승강 이동 가능한 승강부로 변경한다. 익스팬드 브레이킹을 실시할 때에는, 환상 프레임 (11) 을 유지하는 승강부를 하방으로 이동시킨다. 이 때, 지지 테이블 자체는 이동하지 않지만, 환상 프레임 (11) 의 하방으로의 이동에 수반하는 인장력에 의해 익스팬드 시트 (12) 가 지지 테이블에 눌리면서 확장된다. 그 때문에, 상기 실시형태의 승강대 (30) 와 마찬가지로, 지지 테이블이, 익스팬드 시트 (12) 에 있어서의 피가공물 (13) 의 첩착 영역을 가압하는 가압부로서 기능한다.
이와 같은, 피가공물 (13) 을 이동시키지 않고 환상 프레임 (11) 을 승강 이동시키는 타입의 시트 확장 장치를 도 4 나 도 5 의 형태에 적용한 경우, 피가공물 (13) 의 상하 방향 위치가 변화되지 않기 때문에, 탄성파 검출 센서 (51, 52) 가 승강 동작을 실시하지 않는 구성으로 할 수 있다.
본 발명을 적용한 시트 확장 장치는, 단독으로 사용하는 것도 가능하고, 복수의 가공 유닛을 자유롭게 조합하여 구성되는 클러스터 모듈 시스템의 일부로서 사용하는 것도 가능하다.
또, 본 발명의 각 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 그 밖의 실시형태로서 상기 실시형태 및 변형예를 전체적 또는 부분적으로 조합한 것이어도 된다.
또, 본 발명의 실시형태는 상기의 실시형태 및 변형예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지로 변경, 치환, 변형되어도 된다. 나아가서는, 기술의 진보 또는 파생하는 다른 기술에 의해, 본 발명의 기술적 사상을 다른 방법으로 실현할 수 있으면, 그 방법을 사용하여 실시되어도 된다. 따라서, 특허 청구의 범위는, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함될 수 있는 모든 실시형태를 커버하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 익스팬드 시트를 확장시켜 피가공물이나 필름상 접착제를 분할시키는 시트 확장 장치에 있어서, 미분할 영역을 남기지 않고 확실하게 분할할 수 있고, 또한 익스팬드 시트의 파단의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 가지며, 생산성의 향상이나 정밀도가 높은 분할 가공이 요구되는 시트 확장 장치에 유용하다.
1 : 시트 확장 장치
10 : 피가공물 유닛
11 : 환상 프레임
12 : 익스팬드 시트
13 : 피가공물
13a : 외주
14 : 개구
15 : 분할 예정 라인
16 : 개질층
20 : 프레임 고정 수단
21 : 지지대
22 : 지지면
23 : 커버 플레이트
24 : 지지 레그
25 : 원형 개구
26 : 원형 개구
30 : 승강대 (확장 수단, 가압부)
31 : 볼 나사 기구 (확장 수단)
33 : 롤러 (확장 수단, 가압부)
34 : 단부
35 : 볼 나사 기구
36 : 실린더 로드
40 : 제어 수단
40a : 기억부
40b : 비교부
40c : 구동 제어부
41 : 알림 수단
50 : 탄성파 검출 센서
51 : 탄성파 검출 센서
52 : 탄성파 검출 센서
53 : 탄성파 검출 센서
C : 칩

Claims (1)

  1. 교차하는 복수의 분할 예정 라인을 따라 분할 기점이 형성된 피가공물 또는 분할 후의 개개의 칩의 이면에 첩착된 필름상 접착제의 이면에 첩착된 익스팬드 시트를 개재하여 중앙에 개구를 갖는 환상 프레임에 그 피가공물이 지지된 형태로, 그 익스팬드 시트를 확장하여, 그 분할 기점을 따라 그 피가공물을 또는 개개의 칩을 따라 그 필름상 접착제를 분할하는 시트 확장 장치로서,
    피가공물 유닛의 그 환상 프레임을 지지하는 지지면을 갖고, 그 지지면 상에 재치된 그 환상 프레임을 고정시키는 환상 프레임 고정 수단과,
    그 환상 프레임 고정 수단으로 고정된 그 환상 프레임의 내주와 그 피가공물의 외주 사이의 그 익스팬드 시트를 가압부로 가압하여 그 익스팬드 시트를 확장하는 확장 수단과,
    그 익스팬드 시트를 확장하여, 그 분할 기점을 따라 그 피가공물이 또는 개개의 칩을 따라 그 필름상 접착제가 파단될 때에 발생하는 탄성파를 검출하는 탄성파 검출 센서와,
    제어 수단을 구비하고,
    그 제어 수단은, 그 분할 기점을 따라 그 피가공물이 또는 개개의 칩을 따라 그 필름상 접착제가 완전히 파단되었을 때의 그 탄성파 검출 센서로부터의 출력 신호의 값을 기준으로 하여 임계치로서 미리 기억하는 기억부를 구비하고,
    그 익스팬드 시트를 확장하여 그 분할 기점을 따라 그 피가공물을 또는 개개의 칩을 따라 그 필름상 접착제를 파단시킬 때에, 그 탄성파 검출 센서로부터의 그 출력 신호가 임계치에 도달하고 있지 않은 경우에, 미파단 영역이 존재하는 것으로 하여 에러 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 시트 확장 장치.
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