切断装置

摘要

本发明涉及一种切断装置，该切断装置能够使载置脆性材料基板的工作台旋转180°以上。将保持有成为分割对象的脆性材料基板的切割环保持在工作台(47)上。工作台(47)被保持在外周部分形成有齿的圆形的齿轮(45)的内侧，通过驱动单元(34)能够使工作台(47)旋转180°以上。以位于齿轮(45)及工作台(47)的线缆链(33)的上部的方式配置有工作台(47)的旋转机构，线缆链(33)的长度比以往长，由此确保180°以上的旋转角度。

权利要求

1.一种切断装置，对形成有刻划线的脆性材料基板进行分割，其中，具有：工作台，其保持所述脆性材料基板；

转动单元，其使所述工作台旋转至少180°；

平行移动单元，其使所述工作台沿所述工作台的面平行移动；

升降单元，其相对于所述工作台上的脆性材料基板的刻划线使切断条升降；以及控制单元，其进行控制，使得通过所述转动单元使所述工作台旋转，通过所述平行移动单元使所述工作台水平移动而使切断条与刻划线一致并使切断条下降。

2.如权利要求1所述的切断装置，其中，所述切断装置具有：摄影机，其监视保持在所述工作台上的脆性材料基板的刻划线，所述控制单元基于从所述摄影机得到的脆性材料基板的图像通过所述转动单元使工作台旋转，使得刻划线和切断条成为平行。

3.如权利要求1或2所述的切断装置，其中，所述转动单元具有：

基环，其以旋转自如的方式保持所述工作台；

驱动单元，其具有驱动齿轮，使所述工作台旋转；以及齿轮，其被设在所述基环的外周，在全周的至少180°中形成有齿，与所述驱动单元的驱动齿轮咬合。

4.如权利要求1或2所述的切断装置，其中，所述转动单元具有：

驱动单元，其具有驱动齿轮，使所述工作台旋转；

基座，其具有贯穿孔并保持所述驱动单元；

圆形的交叉滚轮轴承，其外轮安装在所述基座的贯通孔，其内轮旋转自如；

基环，其被安装在所述交叉滚轮轴承的内轮；

齿轮，其被设在所述基环的外周，在全周的至少180°中形成有齿，与所述驱动单元的驱动齿轮咬合；

工作台，其被保持在所述基环；以及环收容单元，其被设在所述基环的工作台的外周部，通过转动自如的臂保持具有所述脆性材料基板的切割环。

说明书

切断装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对经由粘接材料安装在切割环的脆性材料基板进行分割的切断装置，特别涉及一种能够将脆性材料基板以任意角度载置于工作台的切断装置。

背景技术

[0002] 在专利文献1中示出了将设有半导体晶片的切割环保持在工作台上、从其上部压下切断条来进行切断的切断装置。在这种切断装置中，在工作台上的切割环所保持的半导体晶片预先格子状地形成有刻划线。在将基板切断成格子状的情况下，沿1条刻划线压下切断条来进行切断。然后使工作台在固定方向上平行移动，依次沿多条刻划线切断半导体晶片。接着使工作台旋转约90°，沿与完成切断的刻划线正交的刻划线同样依次压下切断条来进行切断，并使工作台在固定方向上平行移动。这样依次沿多条刻划线切断半导体晶片。

[0003] 现有技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2014-83821号公报。

[0006] 发明要解决的课题

[0007] 在这样的现有切断装置中，当完成在某个方向上的切断时需要使工作台旋转90°，但工作台可旋转的角度停留在约90°。因此，以使开始切断之前已形成的刻划线与切断条准确地成平行的方式载置切割环，在全部完成沿与切断条平行的全部刻划线的切断后，需要使工作台旋转90°，使切断条与其它刻划线平行后进行切断。

[0008] 不是在最初就以刻划线与切断条准确地平行的方式载置切割环，而是随意地将切割环载置于工作台能够短时间完成载置。在这种情况下，当以使刻划线与切断条成平行的方式使工作台旋转后进行切断时，在完成切断后，需要进一步使工作台旋转90°而沿剩余的刻划线进行切断。因此在这种方法中最大限度需要使工作台旋转180°。

发明内容

[0009] 本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够使工作台旋转180°以上的切断装置。

[0010] 用于解决课题的方案

[0011] 为了解决本课题，本发明的切断装置对形成有刻划线的脆性材料基板进行分割，其中，具有：工作台，其保持所述脆性材料基板；转动单元，其使所述工作台旋转至少180°；平行移动单元，其使所述工作台沿所述工作台的面平行移动；升降单元，其相对于所述工作台上的脆性材料基板的刻划线使切断条升降；以及控制单元，其进行控制，使得通过所述转动单元使所述工作台旋转，通过所述平行移动单元使所述工作台水平移动而使切断条与刻划线一致并使切断条下降。

[0012] 在此，所述切断装置具有：摄影机，其监视保持在所述工作台上的脆性材料基板的刻划线，所述控制单元基于从所述摄影机得到的脆性材料基板的图像通过所述转动单元使工作台旋转，使得刻划线和切断条成为平行。

[0013] 在此，所述转动单元具有：基环，其以旋转自如的方式保持所述工作台；驱动单元，其具有驱动齿轮，使所述工作台旋转；以及齿轮，其被设在所述基环，在全周的至少180°中形成有齿，与所述驱动单元的驱动齿轮咬合。

[0014] 在此，所述转动单元具有：驱动单元，其具有驱动齿轮，使所述工作台旋转；基座，其具有贯穿孔并保持所述驱动单元；圆形的交叉滚轮轴承，其外轮安装在所述基座的贯通孔，其内轮旋转自如；基环，其被安装在所述交叉滚轮轴承的内轮；齿轮，其被设在所述基环的外周，在全周的至少180°中形成有齿，与所述驱动单元的驱动齿轮咬合；工作台，其被保持在所述基环；以及环收容单元，其被设在所述基环的工作台的外周部，通过转动自如的臂保持具有所述脆性材料基板的切割环。

[0015] 发明的效果

[0016] 根据具有这样特征的本发明的切断装置，能够使工作台旋转180°以上。此外，在本发明中，即使将切割环以任意角度配置在工作台上，也能够通过摄影机确认环上的刻划线。因此，能够在以使刻划线与切断条成平行的方式使工作台旋转驱动后进行切断。这样的话，在将切割环载置于工作台时，无需将基板的刻划线和切断条准确地平行配置，可得到能够大幅提高作业效率的效果。

附图说明

[0017] 图1是本发明的实施方式的切断装置的概略立体图。

[0018] 图2是本实施方式的旋转机构的工作台部分的俯视图。

[0019] 图3是示出本实施方式的旋转机构的立体图。

[0020] 图4是将本实施方式的旋转机构的上部区块和下部区块分开表示的立体图。

[0021] 图5是本实施方式的旋转机构的下部区块的组装结构图。

[0022] 图6是示出本实施方式的旋转机构的上部区块的细节的组装结构图。

[0023] 图7是本实施方式的旋转机构的侧视图。

[0024] 图8是示出将工作台固定在本实施方式的旋转机构的上基环的状态的局部立体图。

[0025] 图9是示出本实施方式的旋转机构的环收容单元和其周围部分的立体图(其1)。

[0026] 图10是示出本实施方式的旋转机构的环收容单元和其周围部分的立体图(其2)。

[0027] 图11是示出在本实施方式的切断装置中更换切割环的过程的俯视图(其1)。

[0028] 图12是示出在本实施方式的切断装置中更换切割环的过程的俯视图(其2)。

[0029] 图13是示出在本实施方式的切断装置中更换切割环的过程的俯视图(其3)。

[0030] 图14是示出在本实施方式的切断装置中更换切割环的过程的俯视图(其4)。

[0031] 图15是示出在本实施方式的切断装置中更换切割环的过程的俯视图(其5)。

[0032] 图16是示出本实施方式的切断装置的概略图的侧视图。

[0033] 图17是示出本实施方式的切断装置的控制器的框图。

具体实施方式

[0034] 接着对本发明的实施方式的切断装置10进行说明。切断装置10具有可以向图1所示的y轴的正方向及负方向移动的载物台11。在载物台11的下方设有Y轴移动机构12，该Y轴移动机构12使载物台11沿其面在y轴方向上移动，进一步使载物台11沿其面旋转。载物台11的上部设有“コ”字状的水平固定构件13，其上部保持有伺服电动机14。在伺服电动机14的旋转轴直接连接有滚珠丝杠15，滚珠丝杠15的下端以滚珠丝杠15能够旋转的方式被其它的水平固定构件16支承。上移动构件17在中央部具有与滚珠丝杠15螺合的阴螺纹18，从上移动构件17的两端部向下方具有支承轴19a，19b。支承轴19a，19b贯穿水平固定构件16的一对贯穿孔并与下移动构件20连结。在下移动构件20的下表面安装有图中未示出的切断条。切断条是细长的平板并使顶端尖锐的金属制的刃具状构件，以顶端部分处于下方的方式与载物台11的面垂直地安装在下移动构件20。这样的话，在通过伺服电动机14使滚珠丝杠15旋转的情况下，上移动构件17和下移动构件20成整体而上下移动，切断条也同时上下移动。在此，伺服电动机14和水平固定构件13，16、上下的移动构件17，20构成使切断条升降的升降机构。

[0035] 接着对设置在载物台11的旋转机构30进行说明。图2是旋转机构30的俯视图，图3是其立体图，图4是表示将其上部区块和下部区块分开的状态的立体图。此外，图5是下部区块的组装结构图。如图5所示，在下部的基座31设有圆形的有阶梯的贯穿孔31a和侧方的缺口31b。如图4所示，基座31的侧方安装有圆弧状的托架32和线缆链33(也称为线缆导管，包含线缆拖链(cableveyor)(注册商标))。线缆链33为柔软的构件，用于向后述的环收容单元供电。此外，在基座31的缺口31b安装有驱动单元34，在该驱动单元34设有用于使工作台旋转的电机、齿轮。

[0036] 接着图6是示出图4所示的上部区块的细节的分解立体图。在上部区块的最下部设有作为环状轴承的交叉滚轮轴承41，其上部设有环42。交叉滚轮轴承41经由轴承连结有内轮和外轮，通过固定外轮从而能够减少摩擦而使内轮自由地旋转。交叉滚轮轴承41插入在基座31的贯穿孔31a内，其下部被保持在阶梯部分。环42通过从上部夹住交叉滚轮轴承41的外轮并螺丝固定在基座31从而固定交叉滚轮轴承41的外轮。下基环43是环状的环和向下方突出的直径稍小的突出环部分一体化而成的构件，下部的突出部插入在交叉滚轮轴承41的内轮的内侧，通过上部而被固定在内轮。此外，在下基环43的上部固定上基环44。上基环44是环状的环44a和向其上方突出的直径小的环44b一体化而成的构件，在上部的突出环44b在四方设有缺口44c～44f。在上基环44的上部的突出环44b的外周部分安装有齿轮45。如图所示齿轮45是在全周形成有齿的环状齿轮，与驱动单元34的驱动齿轮相咬合。在上基环44安装有另一个环46。在环46的内侧形成有阶梯，透明玻璃制的工作台47嵌入并被保持在该阶梯的内侧。工作台47为保持要切断的基板的圆形构件，具有与切割环几乎相同的直径，在这里采用约12英寸的直径。

[0037] 接着图7是示出该旋转机构整体的侧视图，示出除去托架32的状态。如本图所示，在基座31上设置有线缆链33，在线缆链33的上部设置有齿轮45。这里示出在工作台47上安装有用于8英寸的切割环的状态。在此，通过下基环43和上基环44构成将工作台47和齿轮45保持得比基座31的上表面还高的基环。

[0038] 图8是示出在安装后述的环收容单元60之前将工作台47安装在上基环44的状态的立体图。如图6所示，在工作台47的外周设置有4个工作台固定块48和4个块49。工作台固定块48是用于保持工作台47的L形的块，隔着环46用螺栓固定在上基环44。块49是用于保持切割环的块，隔着环46用螺栓固定在上基环44。

[0039] 如图6所示，在将用于12英寸的基板的第1切割环51设置在工作台47上的情况下，隔着第1弹性板52直接将切割环51安装固定在工作台47的上表面。在将保持8英寸的基板的第2切割环安装在工作台47上的情况下，采用保护定位板53。保护定位板53是比第2切割环大的外径、这里是与工作台的尺寸几乎相等的约12英寸的环状薄平板，在中央部分设有插入第2弹性板54的开口。在安装保持8英寸的基板的第2切割环55的情况下，将保护定位板53保持在工作台47上，在其开口插入第2弹性板54，从其上部安装用于8英寸的切割环55。第1切割环51或第2切割环55载置于工作台47的周围的块49后，用设置于工作台周围的4个环收容单元60来保持。第1、第2弹性板52，54为橡胶制等的具有弹性的圆板，为了从下侧的摄影机能确认基板的刻划线，采用透明体。

[0040] 图9、图10是示出环收容单元60和其周围部分的细节的立体图。环收容单元60分别安装在上基环44的4个缺口44c～44f，但在图9、图10中仅示出了其中一个。在图9、图10中环收容单元60安装在上基环44的上部环44b的缺口44c。在环收容单元60中，圆筒62安装于L形的托架61。圆筒62内置有电机，用于使其轴转动90°。臂63设于圆筒62的轴。按压臂64或67隔着按压板65通过螺栓66安装在臂63。

[0041] 如图9所示，为了将用于12英寸的第1切割环51保持在工作台47上，隔着按压板65将按压臂64通过螺栓66固定在臂63。如图10所示，为了将用于8英寸的第2切割环55保持在工作台47上，隔着按压板65将按压臂67通过螺栓66固定在臂63。通过圆筒62内的电机使臂63和按压臂64或67沿顺时针方向或逆时针方向旋转90°。然后按压臂的顶端抵接块49的上部，在它们之间夹住图中未示出的切割环的端部，由此固定切割环51或55。在此，经由所述线缆链33向4个环收容单元60供电。

[0042] 在本实施方式中，将成为切断对象的脆性材料基板设为半导体晶片。为了将半导体晶片分离成芯片，半导体晶片被作为圆环的框状体的切割环51或55所保持。在各个切割环的内侧贴付有在上部具有粘接材料的粘着胶带，在其上表面中央保持成为分割对象的圆形的半导体晶片。半导体晶片预先格子状地形成有多条刻划线。

[0043] 在本实施方式的旋转机构30中，为了使工作台47能够旋转180°以上，采用在全周设有齿的齿轮45。此外，如图7所示，将工作台的旋转机构以位于线缆链33的上部的方式配置，线缆链33的长度比以往长，因此不增大旋转机构整体的尺寸来确保180°以上的旋转角度。

[0044] 图11～图15是示出从用于12英寸的切割环51更换到用于8英寸的切割环55的过程的图。首先在图11中，12英寸的切割环51安装在工作台47上，由环收容单元60的用于12英寸的短按压臂64来固定切割环51的周围。将其作为第1状态。在此，在从12英寸的切割环51替换到用于8英寸的切割环55的情况下，首先如图12所示，使4个环收容单元60的按压臂64转动90°并朝上。由此可以取下12英寸的切割环51。因此同时去掉切割环51和其下部的弹性板52。接下来如图13所示，将环状的保护定位板53载置在玻璃工作台47的上部。进而，如图14所示，将环收容单元60的臂更换成用于8英寸的长的按压臂67。接着，在保护定位板53的中央的开口部分载置用于8英寸的弹性板54，如图15所示在块49上配置切割环55，通过使按压臂67转动而将切割环55的周围固定。将其作为第2状态。这样的话，能够使用同一切断装置将用于8英寸和用于12英寸的任一切割环51或55固定在工作台47上。

[0045] 在本实施方式中，如图16示出的切断装置整体的概略图所示，在水平固定构件13水平地设有支柱71，在该支柱71朝向下方设有摄影机72。该摄影机72检测切割环上的半导体晶片的刻划线的状态。此外，如图中虚线所示，在水平固定构件13的下方的切断条压下的位置的旁边下方位置设有摄影机73，该摄影机73从下方向工作台上的半导体晶片进行摄像，检测刻划线。

[0046] 接着，使用框图对本实施方式的切断装置的控制器的结构进行说明。图17是切断装置的控制器80的框图。控制器80是控制工作台的旋转和平行移动及切断条的升降的控制工具。在本图中，来自摄影机72，73的输出经由控制器80的图像处理部81提供给控制部82。输入部83输入针对脆性材料基板的切断的数据。在控制部82连接有监视器84、用于使切断条上下移动的切断条驱动部85、用于使工作台旋转的工作台旋转驱动部86及Y轴驱动部87。
切断条驱动部85驱动伺服电动机14，使切断条上下移动。此外，工作台旋转驱动部86驱动设置在基座31的驱动单元34的电机88。Y轴驱动部87驱动电机89，该电机89对载物台11在y轴方向上进行驱动。

[0047] 在此，上述图2所示的旋转机构30和图17所示的工作台旋转驱动部86及电机88构成使工作台至少旋转180°的转动单元。Y轴移动机构12和Y轴驱动部87及电机89构成使载物台在y轴方向上移动的平行移动单元。此外，上述升降机构和切断条驱动部85构成使切断条相对于刻划线升降的升降单元。

[0048] 接着对半导体晶片的分割方法进行说明。首先在载物台11在旋转机构的工作台47上设置任一切割环，例如设置切割环51。设在切割环51预先载置有半导体晶片。在此状态下如图16所示用摄影机72检测半导体晶片的刻划线。接着以形成的刻划线和切断条成平行的方式，通过工作台旋转驱动部86驱动控制单元34的电机88，使工作台47旋转。

[0049] 如果切断条和刻划线成为平行状态，则驱动Y轴驱动部87，使载物台11在y轴方向上移动，以使最外侧的刻划线位于切断条的正下方。如果刻划线在切断条的正下方，则用切断条驱动部85驱动伺服电动机14，使上移动构件17和下移动构件20同时下降，使切断条相对于载物台11保持垂直并慢慢地下降，沿半导体晶片的刻划线按压刀刃，由此进行切断。这样的话，弹性板52被切断条按压而稍微变形成V字状。然后通过使切断条充分下降，从而沿着刻划线完成分割。当分割完成时，使伺服电动机14反向转动使切断条上升。然后，暂时使切断条上升，驱动Y轴驱动部87，将工作台只移动相当于相邻的刻划线间隔的长度，使任一刻划线位于切断条的正下方。然后如果相邻的刻划线和切断条变成平行状态，则用切断条驱动部85将切断条向下方驱动，沿半导体晶片的刻划线按压刀刃，由此进行切断。这样通过反复进行切断条的升降和向y轴方向的移动，能够对固定方向的刻划线完成所有的切断。

[0050] 接着，当完成该固定方向的切断时，由工作台旋转驱动部86使载物台11从现在的位置旋转90°，再次以与切断后的刻划线垂直的刻划线成为与切断条平行的方式进行设定。然后同样通过沿刻划线压下切断条而能够进行切断。然后在y轴方向上使载物台11仅移动刻划线的间距长度，同样使切断条21下降。这样通过反复进行切断条的升降和向y轴方向的移动，能够完成全部的分割，能够将半导体晶片分割成格子状。

[0051] 这样的话，在设置切割环的工序中，不必将刻划线和切断条准确地平行载置，可得到能够大幅度简化作业工序的效果。

[0052] 另外，在本实施方式中，以半导体晶片作为分割对象的脆性材料基板来进行了说明，但其它的脆性材料基板同样也可以适用于本发明。

[0053] 另外，在本实施方式中，将刻划了的半导体晶片载置在可旋转180°的工作台上，因此在载置时无需以使刻划线与切割环的直线状的边缘成平行的方式进行对准，只要载置在工作台47上即可。此后通过适当旋转工作台47，能够使切割环上的半导体晶片的刻划线和切断条成平行，能够沿刻划线进行切断。

[0054] 另外，在本实施方式中，齿轮45在其全周形成有齿，但只要构成为使工作台47旋转180°以上即可，齿轮45可以是在至少半周以上的外周部形成有齿的齿轮。

[0055] 此外，在本实施方式中，刻划线正交，但并不一定以正交方式形成。即使刻划线形成为以任意的角度交叉，也能够配合该线进行切断，可得到菱形或三角形等形状的芯片。

[0056] 进而，在本实施方式中，使半导体晶片保持在贴附于环状的切割环的粘着胶带上，但只要能够被保持在工作台上即可，因此不一定需要使用切割环等。

[0057] 在仅是使工作台为旋转180°以上的工作台的情况下，不一定需要摄影机72，73。此外，在不使用摄影机72的情况下，在将任一切割环保持在工作台上并通过Y轴驱动部87使工作台47移动到切断条的正下方后，可以通过摄影机73检测刻划线而以刻划线与切断条成平行的方式使工作台旋转。像这样，在检测刻划线而使刻划线和切断条平行的情况下，只要具有任一个摄影机即可。

[0058] 此外，在本实施方式中，将工作台保持为大齿轮状，但为了使工作台旋转自如，并不限定于齿轮的驱动，也可以使用例如带、转盘来使工作台旋转自如。

[0059] 产业上的可利用性

[0060] 本发明使用切断装置能够准确地分割半导体晶片等脆性材料基板，因此适用于精密分割脆性材料基板的切断装置。

[0061] 附图标记说明

[0062] 10：切断装置；

[0063] 11：载物台；

[0064] 12：Y轴移动机构；

[0065] 13、16：水平固定构件；

[0066] 14：伺服电动机；

[0067] 17：上移动构件；

[0068] 20：下移动构件；

[0069] 21：切断条；

[0070] 30：旋转机构；

[0071] 31：基座；

[0072] 32：托架；

[0073] 33：线缆链；

[0074] 34：驱动单元；

[0075] 41：交叉滚轮轴承；

[0076] 42：环；

[0077] 43：下基环；

[0078] 44：上基环；

[0079] 45：齿轮；

[0080] 46：环；

[0081] 47：工作台；

[0082] 48：工作台固定块；

[0083] 49：块；

[0084] 53：保护定位板；

[0085] 51、55：切割环；

[0086] 52、54：弹性板；

[0087] 60：环收容单元；

[0088] 61：托架；

[0089] 62：圆筒；

[0090] 63：臂；

[0091] 64，67：按压臂；

[0092] 65：按压板；

[0093] 72，73：摄影机；

[0094] 80：控制器；

[0095] 81：图像处理部；

[0096] 82：控制部；

[0097] 85：切断条驱动部；

[0098] 86：工作台旋转部；

[0099] 87：Y轴驱动部；

[0100] 88、89：电机。