JP5879063B2 - 溝アライメント方法 - Google Patents

Description

本発明は、短冊状に形成された被加工物を切削加工するにあたり、切削すべき位置の数を検出するとともに、被加工物の向きを調整する方法に関する。

例えば半導体加速度センサや半導体圧力センサ等の電子部品に使用される各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板等の半導体基板と絶縁体基板とを接合した接合基板は、ダイシング装置（切削装置）等によって個々のチップに分割され、広く利用されている（例えば特許文献１，２参照）。

特公昭６３−３６１５４号公報 特開平８−３２１４７８号公報

しかし、該接合基板は略円形または矩形であり、溝を複数施してあるため、接合基板の運搬、搬送などで、溝が起点となって割れる場合がある。割れた接合基板も、個々のチップに分割することで、電子部品として使用することが可能ではあるが、割れた接合基板をダイシング加工するためには、割れた接合基板１枚ごとに加工位置のアライメントを行う必要があり、作業効率が低いという問題があった。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、割れた接合基板であっても効率よくダイシング加工できるようにすることを課題とする。

本発明は、短冊状の被加工物に存在する溝を検出することにより、被加工物のカット本数の検出及び向きの調整をする溝アライメント方法に関するもので、被加工物には、第１の溝と、第１の溝より切り込みの浅い第２の溝との２種類が、被加工物の長手方向の所定の一面から垂直方向に切り込んで同数形成されており、リングフレームの開口部にテープを介して支持された少なくとも1以上の被加工物を保持する保持手段と、保持手段を回転させる回転手段と、被加工物を切削する回転可能な切削ブレードを備えた切削手段と、保持手段と切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段と、保持手段と切削手段とを相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、被加工物の切削すべき領域を検出する検出手段と、を少なくとも含む切削装置を用い、保持手段に保持された被加工物の長手方向をＹ方向としたとき、被加工物の第２の溝のＵ字部分を検出すべきアライメントポイントとし、アライメントポイントを検出手段を用いて検出し、被加工物の長手方向の一端部に位置するアライメントポイントを基準ターゲットとし、割り出し送り手段により基準ターゲットから設定されたインデックス量にて検出手段をＹ方向他端部側に移動させて順次アライメントポイントを検出し、アライメントポイントが未検出となったときは検出手段をインデックス量だけＹ方向の一端部側に移動させ、一端部側への移動後の位置にあるアライメントポイントを他端部のアライメントポイントとし、他端部のアライメントポイントを検出するまでのアライメントポイントの検出回数をカット本数として検出するカット本数検出工程と、カット本数検出工程において基準ターゲットのアライメントポイントを第１のアライメントポイントとし、第１のアライメントポイントから検出手段がＹ方向に１インデックス量移動したときに検出したアライメントポイントを第２のアライメントポイントとしたとき、第１のアライメントポイントと第２のアライメントポイントとの間に発生するＹ方向角度ズレを、回転手段によって保持手段を回転させることにより補正する第１の角度ずれ補正工程と、カット本数検出工程が終了するまでにＹ方向に１インデックス量だけ移動するごとに発生するＹ方向の角度ズレを、回転手段によって保持手段を回転させることにより補正する第２の角度ずれ補正工程と、基準ターゲットのアライメントポイントと他端部のアライメントポイントとの間に発生する角度ズレを、回転手段によって保持手段を回転させることにより補正する第３の角度ずれ補正工程とを少なくとも遂行する。

上記溝アライメント方法におけるカット本数検出工程と第２の角度ズレ補正工程とにおいては、検出手段を、インデックス量の整数倍ずつ移動させてアライメントポイントの検出を行うようにしてもよい。

本発明では、被加工物の長手方向の所定の一面から垂直方向に第１の溝及び第２の溝が同数切り込んで形成され、少なくとも１以上の被加工物が、リングフレームの開口部においてテープを介して支持された状態で保持手段に保持されている。そして、被加工物に高精度に形成された第２の溝のうちの１つから指定されたアライメントポイントを基準とし、検出手段をインデックス送りして他の第２の溝のアライメントポイントを検出していくことにより、切削位置である第１の溝の数を検出することができる。したがって、第１の溝を個々に検出する作業が不要となり、割れた被加工物であって第１の溝の数が不明である場合に第１の溝の数を容易に求めることができ、効率よくダイシング加工することができる。

また、検出手段をインデックス送りしてアライメントポイントを次々と検出することで、アライメントポイント間に発生する位置ずれから被加工物の長手方向の角度を調整することができるため、第１の溝の方向を切削送り方向と一致させることができ、正確に切削することが可能となる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 短冊状ワークの一例を示す斜視図である。 複数の短冊状ワークがテープに貼着されリングフレームに支持された状態を示す斜視図である。 カット本数検出工程における第２の溝の検出を示す側面図である。 第１の角度ずれ補正工程を示す平面図である。 第２の角度ずれ補正工程を示す平面図である。 第２の角度ずれ補正工程を示す平面図である。

図１に示す切削装置１は、保持手段２に保持された被加工物に対して切削手段３によって切削加工を施す装置である。

保持手段２は、被加工物を吸引保持する吸引テーブル２０を備えている。吸引テーブル２０の周囲には、被加工物の外周側において被加工物を支持するリングフレームを固定するフレーム固定部２１が配設されている。吸引テーブル２０は、内部にモータを有する回転手段２２によって駆動されて回転可能となっている。

保持手段２は、切削送り手段４によって切削方向（図１におけるＸ方向）に駆動される。一方、切削手段３は、割り出し送り手段５によって割り出し送り方向（図１におけるＹ方向）に駆動されるとともに、切り込み送り手段６によって切り込み送り方向（図１におけるＺ方向）に駆動される構成となっている。なお、切削送り手段４、割り出し送り手段５及び切り込み送り手段６は、保持手段２と切削手段３とを相対的にそれぞれ切削送り、割り出し送り、及び切り込み送りさせることができればよく、図１の構成には限定されない。したがって、例えば、切削送り手段が切削手段３をＸ方向に移動させ、割り出し送り手段が保持手段２をＹ方向に移動させ、切り込み送り手段が保持手段２をＺ方向に移動させる構成としてもよい。

切削送り手段４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたサーボモータ４２と、ボールネジ４０に螺合する図示しないナットを内部に有するとともに下部がガイドレール４１に摺接するベース部４３とから構成される。ベース部４３は保持手段２と連結されており、サーボモータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、ベース部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動し、これに伴い保持手段２がＸ軸方向に移動する構成となっている。

切削手段３は、Ｙ軸方向に延びるスピンドル３０がハウジング３１によって回転可能に支持され、スピンドル３０の先端部に切削ブレード３２が装着されて構成されている。ハウジング３１の側部には、被加工物の切削すべき領域を検出する検出手段３３が配設されている。検出手段３３は、被加工物を撮像する撮像部３３０を備えている。

割り出し送り手段５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたサーボモータ５２と、ボールネジ５０に螺合する図示しないナットを内部に有するとともに下部がガイドレール５１に摺接するスライド部５３とから構成され、サーボモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、スライド部５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い切削手段３もＹ軸方向に移動する構成となっている。

切り込み送り手段６は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ６０と、ボールネジ６０に平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０の一端に連結されたサーボモータ６２と、ボールネジ６０に螺合する図示しない内部のナットを有するとともに側部がガイドレール６１に摺接し切削手段３を支持する昇降部６３とから構成される。昇降部６３は切削手段３を支持しており、サーボモータ６２に駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い昇降部６３がガイドレール６１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い切削手段３もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

検出手段３３による検出結果は制御手段７に通知され、切削送り手段４、割り出し送り手段５及び切り込み送り手段６は、制御手段７によって制御される。制御手段７は、ＣＰＵ、メモリ等を備えている。

以下では、図１に示した切削装置１を用いて、図２に示す短冊状ワーク８をダイシング加工する場合について説明する。

短冊状ワーク８は、細長い直方体形状に形成されており、第1の溝８１と第２の溝８２とが交互に長手方向に形成されており、第１の溝８１と第２の溝８２とは同数となっている。第１の溝８１及び第２の溝８２は、長手方向に延びる側面８３から垂直方向（短手方向）に切り込んで形成されており、第１の溝８１が第２の溝８２より深く切り込んでいる。少なくとも、第２の溝８２の水平方向の切り込み深さは高精度に一定である。

第１の溝８１は、切断ラインであり、第１の溝８１に沿って切断することにより、個々のデバイス、例えば加速度センサとなる。

このように形成される短冊状ワーク８は、細長い形状及び第１の溝８１及び第２の溝８２が形成されていることに起因して折れやすいため、長さが不揃いなものがあり、長さが不揃いなものも含めて、図３に示すように、複数（図３の例では７個）の短冊状ワーク８ａ〜８ｇが、同じ方向を向いて整列状態でテープＴに貼着される。テープＴは、リング状のリングフレームＦの開口部Ｆ１を塞ぐようにリングフレームＦに貼着されており、複数の短冊状ワーク８は、開口部Ｆ１においてテープＴを介してリングフレームＦに支持された状態となっている。

複数の短冊状ワーク８ａ〜８ｇは、その一方の端面８４がＸ軸方向に一直線状になった状態でテープＴに貼着され、長手方向がＹ軸方向に向くように図１に示した吸引テーブル２０に吸引されるとともに、リングフレームＦがフレーム固定部２１に固定される。

また、隣り合う短冊状ワークは、切削ブレード３２が２つの短冊状ワークに同時に切り込まないように、一定の距離が保たれている。短冊状ワーク８ａ〜８ｇのテープＴへの貼着時は、専用の治具を用いることにより、所望の位置に各短冊状ワーク８ａ〜８ｇが貼着されるようにする。

以下では、短冊状ワーク８ａに存在する第２の溝８２を検出することにより、切削位置である第１の溝８１の向きをあわせ、溝８１の数であるカット本数を検出する手順について説明する。

（１）カット本数検出工程
まず、図１に示した切削送り手段４が保持手段２をＸ軸方向に駆動し、短冊状ワーク８ａを検出手段３３の撮像部３３０の下方に移動させる。そして、図２に示す短冊状ワーク８ａに形成された第２の溝８２のうち、長手方向（Ｙ軸方向）の一端部の最も端面８４に近い手前側（−Ｙ側）にある第２の溝８２ａを、図４に示すように撮像部３３０の直下に位置づけする。そして、図２に示した第２の溝８２ａの最奥部、すなわちＵ字状に形成されたＵ字部分８２０ａをアライメントポイントとし、ここを撮像部３３０が撮像する。そして、検出手段３３が当該アライメントポイントを検出すると、制御手段７は、当該アライメントポイント８２０ａを基準ターゲットとして指定し、その位置情報を記憶する。

制御手段７には、隣り合う第２の溝の間隔ｄ２が記憶されており、制御手段７は、割り出し送り手段５を制御して検出手段３３をＹ軸方向他端部側（＋Ｙ側）に間隔ｄ２をインデックス量としてインデックス送りしながら、各第２の溝８２ｂ、８２ｃ、・・・・のＵ字部分（アライメントポイント）を順次検出する。制御手段７は、アライメントポイントを検出するたびに、検出回数をカウントアップしていく。

そして、図４に示す最奥端（＋Ｙ側）の第２の溝８２ｇのアライメントポイントを検出後に検出手段３３を＋Ｙ方向に間隔ｄだけインデックス送りすると、その場所には第２の溝が形成されていないため、アライメントポイントが未検出となる。そうすると、割り出し送り手段５は、検出手段３をＹ軸方向手前側（−Ｙ方向）に駆動し、制御手段７は、他端部の第二の溝８２ｇのアライメントポイントを検出するまでのアライメントポイントの検出回数を、短冊状ワーク８ａのカット本数、すなわち、カット対象の第１の溝８１の本数として認識する。

（２）第１の角度ずれ補正工程
上記カット本数検出工程においては、アライメントポイントであるＵ字部分を次々と検出するたびに、各Ｕ字部分のＸ座標及びＹ座標を制御手段７が記憶する。そして、制御手段７は、図５に示すように、基準ターゲットである第２の溝８２ａのＵ字部分８２０ａを第１のアライメントポイントとし、そこから＋Ｙ方向に１インデックス量だけ移動した位置である第２の溝８２ｂのＵ字部分８２０ｂを第２のアライメントポイントとし、両アライメントポイントのＸ座標を比較し、両Ｘ座標が一致しない場合、すなわちＹ軸方向のずれが存在する場合は、両アライメントポイントのＸ座標及びＹ座標から、Ｙ軸に対するずれの角度θ１を算出し、図１に示した回転手段２２がその角度分だけ保持手段２を回転させる。このようにして、最初の２つのアライメントポイントの位置に基づき、角度のずれが補正される。

本工程は、カット本数検出工程と並行して実行される。すなわち、短冊状ワークの角度を補正しながらカット本数検出工程が実行されるため、アライメントポイントを確実に検出できるようになる。

このように、短冊状ワークの長手方向の側面８３から垂直な方向に第１の溝８１及び第２の溝８２が同数切り込んで形成され、短冊状ワークに高精度に形成された第２の溝８２のうちの１つから指定されたアライメントポイントを基準とし、検出手段３３をインデックス送りして他の第２の溝のアライメントポイントを検出していくことにより、切削位置である第１の溝８１の数を検出することができる。したがって、必ずしも高精度に形成されていない第１の溝８１を個々に検出せずに第１の溝の数を容易に求めることができ、効率よくダイシング加工することができる。

（３）第２の角度ずれ補正工程
次に、図６に示すように、次の隣り合う２つのアライメントポイントである第２の溝８２ｂのＵ字部分８２０ｂのＸ座標と第２の溝８２ｃのＵ字部分８２０ｃのＸ座標とから、この２点を結ぶ線とＹ軸方向との角度θ２を算出し、回転手段２２がその角度分だけ保持手段２を回転させ、角度のずれを補正する。さらに、カット本数検出工程が終了するまでに、検出手段３３を間隔ｄ２ずつＹ軸方向にインデックス送りしながら、順次隣り合う２つのアライメントポイントを結ぶ線とＹ軸方向とのずれの角度を算出し、その都度、回転手段２２がその角度分だけ保持手段２を回転させる。

本工程も、カット本数検出工程と並行して実行される。したがって、角度を補正した後にカット本数検出工程が実行されるため、アライメントポイントを検出しやすくなる。

（４）第３の角度ずれ補正工程
第１の角度ずれ補正工程及び第２の角度ずれ補正工程の終了後、図７に示すように、一端部の基準ターゲットのアライメントポイント８２０ａと他端部の最も＋Ｙ方向側にあるアライメントポイントとの座標から、両アライメントポイントを結ぶ線とＹ軸方向とのずれの角度θ３を算出し、当該角度分だけ保持手段２を回転させ、基準ターゲットのアライメントポイントと最奥端のアライメントポイントとを結ぶ線をＹ軸方向に一致させる。

以上のようにして、切り込み深さが高精度に形成された第２の溝を利用して短冊状ワークの向きを調整することにより、短冊状ワークの長手方向の向きを高精度にＹ軸方向に一致させ、切削の対象となる第１の溝を高精度にＸ軸方向に一致させることができる。

このように、検出手段３３をインデックス送りしてアライメントポイントを次々と検出することで、アライメントポイント間に発生する位置ずれから短冊状ワークの長手方向の角度を調整することができるため、第１の溝８１の方向を切削送り方向と一致させることができ、後の切削工程において正確に切削することが可能となる。

なお、上記カット本数検出手段及び第２の角度ずれ補正工程では、間隔ｄ２ずつ、すなわち１インデックス量ずつ検出手段３３のインデックス送りを行ったが、検出手段は、インデックス量の整数（２以上の整数）倍ずつＹ軸方向に移動させるようにしてもよい。この場合は、より効率的にカット本数の検出及び角度補正を行うことが可能となる。
（５）切削工程

このようにして短冊状ワークの方向を調整した後、図１に示した検出手段３３が切削対象である第１の溝８１を検出し、切削ブレード３２のＹ軸方向の位置と検出した第１の溝８１のＹ軸方向の位置とを一致させる。そして、保持手段２をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード３２が高速しながら切削手段３が下降し、第１の溝８１に沿った切断が行われる。

また、図２に示した隣り合う第１の溝の間隔ｄ１ずつ切削手段３をＹ軸方向にインデックス送りしながら、順次第１の溝８１（８１ａ、８１ｂ、・・・）を切断していく。そうすると、個々のデバイスにダイシングされる。

テープＴに貼着した他の短冊状ワーク８ｂ〜８ｇについても、上記と同様に、カット本数の検出及び角度補正を行った後、第１の溝に沿って切削を行ってデバイスに分割する。

１：切削装置
２：保持手段
２０：吸引テーブル ２１：フレーム固定部
２２：回転手段
３：切削手段
３０：スピンドル ３１：ハウジング ３２：切削ブレード
３３：検出手段 ３３０：撮像部
４：切削送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：サーボモータ ４３：ベース部
５：割り出し送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：サーボモータ ５３：スライド部
６：切り込み送り手段
６０：ボールネジ ６１：ガイドレール ６２：サーボモータ ６３：昇降部
７：制御手段

Claims (2)

1. 短冊状の被加工物に存在する溝を検出することにより、該被加工物のカット本数の検出及び向きの調整をする溝アライメント方法であって、
   該被加工物には、第1の溝と、第１の溝より切り込みの浅い第２の溝との２種類が、被加工物の長手方向の所定の一面から垂直方向に切り込んで同数形成されており、
   リングフレームの開口部にテープを介して支持された少なくとも1以上の該被加工物を保持する保持手段と、該保持手段を回転させる回転手段と、該被加工物を切削する回転可能な切削ブレードを備えた切削手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該被加工物の切削すべき領域を検出する検出手段と、を少なくとも含む切削装置を用い、
   該保持手段に保持された該被加工物の長手方向をＹ方向としたとき、該被加工物の該第２の溝のＵ字部分を検出すべきアライメントポイントとし、該アライメントポイントを該検出手段を用いて検出し、該被加工物の長手方向の一端部に位置する該アライメントポイントを基準ターゲットとし、該割り出し送り手段により該基準ターゲットから設定されたインデックス量にて該検出手段をＹ方向他端部側に移動させて順次アライメントポイントを検出し、該アライメントポイントが未検出となったときは該検出手段を該インデックス量だけＹ方向の該一端部側に移動させ、該一端部側への移動後の位置にある該アライメントポイントを該他端部のアライメントポイントとし、該他端部の該アライメントポイントを検出するまでのアライメントポイントの検出回数をカット本数として検出するカット本数検出工程と、
   該カット本数検出工程において該基準ターゲットのアライメントポイントを第１のアライメントポイントとし、該第１のアライメントポイントから該検出手段がＹ方向に１インデックス量移動したときに検出したアライメントポイントを第２のアライメントポイントとしたとき、該第１のアライメントポイントと該第２のアライメントポイントとの間に発生するＹ方向角度ズレを、該回転手段によって該保持手段を回転させることにより補正する第１の角度ずれ補正工程と
   該カット本数検出工程が終了するまでにＹ方向に１インデックス量だけ移動するごとに発生するＹ方向の角度ズレを、該回転手段によって該保持手段を回転させることにより補正する第２の角度ずれ補正工程と、
   該基準ターゲットのアライメントポイントと該他端部のアライメントポイントとの間に発生する角度ズレを、該回転手段によって該保持手段を回転させることにより補正する第３の角度ずれ補正工程と、
   を少なくとも遂行する溝アライメント方法。
2. 前記カット本数検出工程と前記第２の角度ズレ補正工程とにおいて、前記検出手段を、前記インデックス量の整数倍ずつ移動させてアライメントポイントの検出を行う請求項１に記載の溝アライメント方法。

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