JP6610026B2

JP6610026B2 - スクライブ装置

Info

Publication number: JP6610026B2
Application number: JP2015125655A
Authority: JP
Inventors: 規由栗山; 仁宏青木; 圭吾吉田
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2035-06-23
Also published as: JP2017011121A; CN106272320B; TWI681853B; KR102531216B1; TW201700245A; CN106272320A; KR20170000320A

Description

本発明は、ガラス、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる円形基板に分断用の亀裂（クラック）を加工するスクライブ装置に関する。特に本発明は、円形の半導体基板（半導体ウエハ）からチップ等の単位製品を分断するための亀裂を加工するスクライブ装置に関する。

一般に、マザー基板となる半導体基板からチップ（単位製品）を切り出す工程では、まず、スクライブ装置の吸着テーブル上に半導体基板を載置し、その表面にカッターホイールやレーザをスクライブ予定ライン（スクライブストリート）に沿ってスクライブすることにより、互いに直交するＸ方向並びにＹ方向のスクライブライン（亀裂）を形成する。その後、ブレイク装置でスクライブラインの反対側の面からブレイクバーを押し付けて基板を撓ませることにより、半導体基板を四角形のチップに分断する（特許文献１並びに特許文献２参照）。

スクライブ装置の吸着テーブルに半導体基板を載置する際には、カッターホイールの走行方向とスクライブ予定ラインとの平行度が正しく一致するように位置決めする必要がある。
半導体基板が四角形の場合は、図１０に示すように、スクライブ予定ラインＳが半導体基板Ｗ１の側辺に沿って平行に設計されているので、吸着テーブル１上にスクライブ方向に沿った複数の位置決めピン３０を設けておき、この位置決めピン３０に側辺を合わせて半導体基板Ｗ１を載置することにより、手で簡単に位置決めすることができる。

特開２０１５−７０１３５号公報特開２００４−３９９３１号公報

しかし、半導体基板が円形の場合には上記のような位置決めピンを用いることができない。このため従来は、図１１に示すように、基板Ｗ２の中心を通るスクライブ予定ラインＳ’に合わせて基板Ｗ２の周縁部にノッチ（Ｖ溝）またはオリフラ（平らな切り欠き）等の目印となる切欠部Ｋを設けるとともに、吸着テーブル１上にＬ型ブロック３２を取り付ける。そして、切欠部Ｋを通るスクライブ予定ラインＳ’がＬ型ブロック３２の一辺と平行になるように切欠部Ｋを見ながら手作業で位置合わせを行っている。しかしながら、この位置合わせ作業は大変面倒であるとともに、高精度で行うためには高度な熟練技術を必要とする。
なお、多くの場合、半導体基板では分断されるそれぞれのチップ表面に回路等の電子素子が形成されているので、これらを区分けするスクライブストリート、すなわちスクライブ予定ラインは、格子状の模様として表れており目で判別することが可能であるが、模様として視認できない場合でも、基板の周縁に設けた切欠部等を目安としてスクライブ予定ラインの方向を判断している。

上記の従来課題に鑑み、本発明では、テーブル上に載置された円形基板の傾きを自動的かつ正確に修正することができるスクライブ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明は、脆性材料からなる円形基板を回転可能なテーブルに載置し、その表面をスクライブ予定ラインに沿ってカッターホイールまたはレーザを用いてスクライブすることにより分断用の亀裂をスクライブ予定ラインに沿って形成するスクライブ装置であって、前記円形基板の周縁に、前記スクライブ予定ラインと平行であって前記円形基板の中心点を通る線上に目印となる切欠部が形成され、前記テーブル上に載置した前記円形基板を観察して、その外形形状を検出することができる角度補正用カメラが設けられ、前記角度補正用カメラによって得られた画像データを解析処理して、前記円形基板の全体像を組み立て、全体像の外形形状から前記カッターホイールのスクライブ方向に対する前記円形基板のスクライブ予定ラインの傾斜角度を検出し、この傾斜角度がゼロとなるように前記テーブルを回転操作させ、前記円形基板の円内領域のみをスクライブさせるコンピュータの制御部を備えていることを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記角度補正用カメラによって得られた外形形状から前記円形基板の中心点を求め、この中心点と前記切欠部の位置から前記傾斜角度を検出するように形成されている構成とするのがよい。

本発明によれば、スクライブ予定ラインのスクライブ加工に先立って、テーブル上に載置された半導体基板の傾きが自動的に修正されるので、従来のような面倒かつ時間を要する手作業による位置決め操作の工程を省略することができ、効率的で精度の高いスクライブを迅速に行うことができる。
また、テーブル上に載置された円形基板の位置と大きさが分かるので、カッターホイールやレーザの空走行部分をなくして円形基板の円内領域のみを効率的にスクライブすることができる。

また本発明では、前記角度補正用カメラによる検出によって傾斜角度が修正された前記円形基板のスクライブ予定ラインに対し、前記カッターホイールまたはレーザの位置合わせを行うためのファインカメラが設けられている構成とするのがよい。
これにより、カッターホイールまたはレーザをスクライブ予定ラインに沿って正確にスクライブすることができる。

本発明のスクライブ装置の一実施態様を示す概略的正面図と要部の側面図。スクライブ装置の動作の第１段階を平面視で示す説明図。図２同様の第２段階を示す説明図。図２同様の第３段階を示す説明図。図２同様の第４段階を示す説明図。本発明のスクライブ装置を用いた作業の流れを示すフローチャート。本発明のスクライブ装置におけるコンピュータを示すブロック図。ラインスキャンカメラを示すイメージ図。エリアカメラを示すイメージ図。従来の角形半導体基板の位置決め手段を示す斜視図。従来の円形半導体基板の位置決め手段を示す斜視図。

以下、本発明の詳細を図に示した実施形態に基づき説明する。本実施例におけるスクライブ対象の円形基板は、ガラスウエハとシリコンウエハを積層したイメージセンサ用の半導体基板Ｗとする。図２に示すように、半導体基板Ｗには回路等の電子素子を備えたチップが格子状に配置され、これらチップを区分けするＸ−Ｙ方向のラインがスクライブ予定ライン（スクライブストリート）Ｓ１、Ｓ２となる。そして、半導体基板Ｗの中心点Ｐを通るいずれか一方のスクライブ予定ライン、本実施例ではスクライブ予定ラインＳ１上かつ半導体基板Ｗの周縁部に、ノッチまたはオリフラ等の目印となる切欠部Ｋが設けられている。

図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係るスクライブ装置Ａの一実施例を示すものであって、半導体基板Ｗを載置して保持するテーブル１を備えている。テーブル１の表面には多数のエア吸引孔（図示外）が設けられ、この吸引孔をエア吸引することによって半導体基板Ｗが吸着保持されるように形成されている。
また、テーブル１は、水平なレール２に沿ってＹ方向に移動できるようになっており、モータ３によって回転するネジ軸４により駆動される。さらにテーブル１は、モータを内蔵する回転駆動部５により水平面内で回動できるようになっている。

テーブル１を挟んで設けてある両側の支持柱６、６と、Ｘ方向に水平に延びるビーム７を備えたブリッジ８が、テーブル１上を跨ぐようにして設けられている。ビーム７には、Ｘ方向に水平に延びるガイド９が設けられている。このガイド９に、半導体基板Ｗにスクライブ予定ラインに沿った亀裂を加工するためのカッターホイール１０を保持するスクライブヘッド１１が取り付けられている。スクライブヘッド１１は、モータ１２を駆動源とする移動機構（図示外）によってガイド９に沿ってＸ方向に移動できるようになっている。カッターホイール１０はスクライブヘッド１１に設けられた昇降機構（図示外）により半導体基板Ｗに向かって昇降できるように形成されている。
また、カッターホイール１０とスクライブ予定ラインＳ１、Ｓ２との位置合わせを行うためのファインカメラ１４が上記カッターホイール１０のスクライブヘッド１１に取り付けられている。これにより、カッターホイール１０とともにＸ方向に移動できるようになっている。

さらに、テーブル１の上方には半導体基板Ｗの外形形状を検出することができる角度補正用カメラが設けられている。本実施例では、この角度補正用カメラとしてラインスキャンカメラ１５が用いられる。ラインスキャンカメラ１５は、ブリッジ８からＹ方向に突き出たステー１６の先端に保持され、Ｙ方向に移動するテーブル１のＹ軸ライン上方に位置するように配置されている。
ラインスキャンカメラ１５には被写体の撮影部位を照らすための照明灯１７が付設されている。照明灯１７は正反射光光源１７ａと、拡散反射光光源１７ｂとの組み合わせからなり、正反射光はハーフミラー１７ｃを介して被写体となる半導体基板Ｗに向かって照射される。この二つの光源により小さな電力で効果的に被写部を照らすことができる。なお、正反射光はハーフミラー１７ｃを介さずに直接被写体に向かって照射するようにしてもよい。

ラインスキャンカメラ１５は、図８のイメージ図で示すように、撮像素子としてラインセンサ（一次元ＣＣＤ）１５ａを使用しており、被写体となる半導体基板Ｗをテーブル１により矢印方向（Ｙ方向）に移動させながら、ライン１５ｂの画像を１本ずつ取り込むことによって半導体基板Ｗの全体像を組み立てる。

ラインスキャンカメラ１５に取り込まれた画像データは、スクライブ装置Ａに付設するコンピュータＣ（図７参照）の制御部１８によって演算処理される。そして、スクライブ予定ラインＳ１、Ｓ２がテーブル１のＸ軸またはＹ軸に対して傾いている場合は、テーブル１の回動によって補正される。なお、その詳細については後述する。

スクライブ装置Ａに付設されたコンピュータＣは、上記した制御部１８に加え、図７のブロック図に示すように、入力部１９と、表示部２０を備えている。制御部１８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のコンピュータハードウエアにより実現され、上記したスクライブ装置Ａのラインスキャンカメラ１５やファインカメラ１４による撮影や画像データの演算処理の他に、テーブル１の回転やＹ軸方向への移動、カッターホイール１０によるスクライブ動作等、各部機構の動作全般の制御を行う。入力部１９は、オペレータがスクライブ装置Ａに対して種々の操作指示やデータを入力するためのものであり、表示部２０は処理メニューや動作状況を表示するためのものである。

次に、上記したスクライブ装置Ａによる半導体基板Ｗのスクライブ動作の流れを図２〜図５の動作説明図並びに図６のフローチャートに基づいて説明する。
まず、図１、図２に示すように、半導体基板Ｗをテーブル１上に載置して吸着保持させる（ステップ１）。
このとき、次に行われるラインスキャンカメラ１５による撮像領域範囲内であれば、テーブル１上のどの位置に載置してもよいが、補正時のテーブル回転量を小さくするために、スクライブ予定ラインＳ１、Ｓ２のいずれかが、テーブル１のＸ−Ｙ軸方向と概ね平行となるように載置するのがよい。図２では、切欠部Ｋを有するスクライブ予定ラインＳ１がテーブル１のＸ軸と概ね平行となるように載置されている。

次いで、図３、図８に示すように、テーブル１により半導体基板ＷをＹ軸方向に移動させながらラインスキャンカメラ１５により半導体基板Ｗをスキャンする。スキャンされた画像データはコンピュータＣの制御部１８により演算処理されて全体像の外形形状から半導体基板Ｗの中心点Ｐが求められ、この中心点Ｐから切欠部Ｋを結ぶ直線Ｌ１と、テーブル１のＸ軸方向に沿った直線Ｌ２との角度、すなわち、半導体基板Ｗのスクライブ予定ラインＳ１の傾斜角度αが求められる（ステップ２）。

次いで、図４に示すように、傾斜角度αがゼロとなるようにテーブル１を反時計回りに回動させる。これにより、半導体基板Ｗのスクライブ予定ラインＳ１とカッターホイール１０のスクライブ方向との平行度を一致させることができる（ステップ３）。

この後、図５に示すように、半導体基板Ｗはテーブル１を移動させることによってカッターホイール１０によるスクライブ位置に送られる（ステップ４）。

そして、ファインカメラ１４でスクライブ予定ラインＳ１を観察して制御部１８によりカッターホイール１０とスクライブ予定ラインＳ１との位置合わせが行われる（ステップ５）。
スクライブ予定ラインの本数やピッチは予め決められているので、ファインカメラ１４による位置合わせは一度だけでよく、設定されたピッチをテーブル１で順次移動させることにより全てのスクライブ予定ラインＳ１をスクライブすることができる。スクライブ予定ラインＳ１のスクライブが完了した後、テーブル１を９０度回転してスクライブ予定ラインＳ２のスクライブが行われる（ステップ６）。
なお、ファインカメラ１４によって観察できるアライメントマークをスクライブ予定ラインＳ１、Ｓ２上に予め設けておくようにしてもよい。

以上述べたように、本発明のスクライブ装置Ａでは、カッターホイール１０によるスクライブに先立って、テーブル１上に載置された半導体基板Ｗの傾きが自動的に修正されるので、従来のように煩雑で時間を要する手作業の位置決め操作を省略することができ、高精度のスクライブを迅速に行うことができる。また、テーブル上に載置された円形基板の位置と大きさが分かるので、カッターホイールやレーザの空走行部分をなくして円形基板の円内領域のみを効率的にスクライブすることができる。

なお、上記実施例では、角度補正用カメラとして、広い視野領域を高い分解能で得られるラインスキャンカメラ１５を用いたが、円形の半導体基板Ｗの外形形状を精度よく検出できる性能を有するカメラであれば特に限定されない。例えば、図９に示すような高精度の二次元センサ２１ａを備えたエリアカメラ２１を用いることも可能である。

また、上記実施例では、半導体基板Ｗのスクライブ予定ラインＳ１、Ｓ２をスクライブする手段としてカッターホイール１０を用いたが、これに代えて公知のレーザを用いるようにしてもよい。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明は、円形の半導体基板からチップ等の単位製品を分断するための亀裂を加工するスクライブ装置に利用される。

Ａスクライブ装置
Ｃコンピュータ
Ｋ切欠部
Ｐ中心点
Ｓ１スクライブ予定ライン
Ｓ２スクライブ予定ライン
Ｗ半導体基板（円形基板）
α 傾斜角度
１テーブル
１０カッターホイール
１４ファインカメラ
１５ラインスキャンカメラ（角度補正用カメラ）

Claims

脆性材料からなる円形基板を回転可能なテーブルに載置し、その表面をスクライブ予定ラインに沿ってカッターホイールまたはレーザを用いてスクライブすることにより分断用の亀裂をスクライブ予定ラインに沿って形成するスクライブ装置であって、
前記円形基板の周縁に、前記スクライブ予定ラインと平行であって前記円形基板の中心点を通る線上に目印となる切欠部が形成され、
前記テーブル上に載置した前記円形基板を観察して、その外形形状を検出することができる角度補正用カメラが設けられ、
前記角度補正用カメラによって得られた画像データを解析処理して、前記円形基板の全体像を組み立て、前記全体像の外形形状から前記カッターホイールのスクライブ方向に対する前記円形基板のスクライブ予定ラインの傾斜角度を検出し、この傾斜角度がゼロとなるように前記テーブルを回転操作させ、前記円形基板の円内領域のみをスクライブさせるコンピュータの制御部を備えているスクライブ装置。
前記制御部は、前記角度補正用カメラによって得られた外形形状から前記円形基板の中心点を求め、この中心点と前記切欠部の位置から前記傾斜角度を検出するように形成されている請求項１に記載のスクライブ装置。
前記角度補正用カメラによる検出によって傾斜角度が修正された前記円形基板のスクライブ予定ラインに対し、前記カッターホイールまたはレーザの位置合わせを行うためのファインカメラが設けられている請求項１または請求項２に記載のスクライブ装置。
前記角度補正用カメラがラインスキャンカメラである請求項１〜３のいずれかに記載のスクライブ装置。