JP6259880B2 - 脆性材料基板の吸引搬送ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、例えば、半導体ウエハ等の脆性材料基板であって、縦方向及び横方向に整列して形成されている多数の機能領域（デバイス領域ともいう）を有し、機能領域毎にブレイクされた基板を吸着して搬送する際に用いられる吸引搬送ヘッドに関するものである。

特許文献１には、スクライブラインが形成された基板を、スクライブラインが形成された面の裏面から、スクライブラインに沿って面に垂直に押圧することによりブレイクする基板ブレイク装置が提案されている。以下、このようなブレイク装置によるブレイクの概要を示す。ブレイクの対象となる半導体ウエハには、整列して多数の機能領域が形成されているものとする。分断する場合には、まず基板に機能領域の間に等しい間隔を隔てて縦方向及び横方向にスクライブラインを形成する。そしてこのスクライブラインに沿ってブレイク装置で分断する。図１（ａ）は分断する前のブレイク装置に載置された基板の断面図を示している。本図に示すように、基板１０１に機能領域１０１ａ，１０１ｂとその間にスクライブラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・が形成されている。分断する場合には基板１０１の裏面に粘着テープ１０２を貼り付け、その表面に保護フィルム１０３を貼り付ける。そしてブレイク時には図１（ｂ）に示すように受け刃１０５，１０６のちょうど中間にブレイクすべきスクライブライン、この場合にはスクライブラインＳ２を配置し、その上部よりブレード１０４をスクライブラインに合わせて降下させ、基板１０１を押圧する。このようにして一対の受け刃１０５，１０６とブレード１０４との三点曲げによるブレイクが行われていた。

特開２００４−３９９３１号公報

このような構成を有するブレイク装置を用いて、格子状にスクライブが形成された基板をブレイクしたときに、機能領域毎に分離されたチップの周囲に端材が残ることとなる。分断した機能チップをまとめて搬送する前、又は搬送した後に、周囲の端材を分離して搬送する必要があった。そこで搬送ヘッドにより端材のみを吸引して搬送することが考えられるが、基板の機能領域の表面にシリコン材を注入しているため、端材を吸引して所定の場所に搬送しても端材のみを廃棄する場合に搬送ヘッドから端材を取り外すことが難しくなるという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、端材を搬送した後、ヘッドから端材を容易に離脱させる搬送ヘッドを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の搬送ヘッドは、例えば、一方の面に縦方向及び横方向に所定のピッチで形成された機能領域を有し、機能領域が中心に位置するように格子状に形成されたスクライブラインに沿ってブレイクされ格子状の機能領域とその外側に端材となる領域を有する脆性材料基板の端材領域を搬送する搬送ヘッドであって、リッドプレートと、前記リッドプレートとの間に気密の空洞を形成し、前記リッドプレートとは接しない表面外周に、前記空洞に連通する開口を有するベースプレートと、前記リッドプレートとベースプレートによって形成される空洞内で上下動自在に保持され、前記開口に相当するピン（貫通孔が設けられたピンを除く）が植設されたプッシャープレートと、前記プッシャープレートに連結され、前記プッシャープレートのピンが前記ベースプレートの開口より突出した状態と収納された状態との間で上下動自在となるように駆動するプランジャと、前記空洞に連結された吸引手段と、を具備し、移動可能である。

ここで前記ベースプレートに連結されるプランジャの上下方向の位置を検出する位置センサを更に有するようにしてもよい。

ここで前記搬送ヘッドは、前記ベースプレートの前記リッドプレートと接しない表面に貼り付けられ、前記ベースプレートの開口に対向する位置に配列された開口を有する弾性シートを具備するようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、例えば、スクライブラインに沿ってブレイクされた基板に当接することで、搬送ヘッドで端材のみを吸着することができる。そして吸着した端材を必要な位置に搬送した後、ベースプレートからプッシャーピンを突出させることによって吸着した端材を脱落させている。このため搬送ヘッドから確実に端材を取り外して廃棄することができる。

図１は従来の基板のブレイク時の状態を示す断面図である。 図２は格子状にスクライブされ、ブレイクされた基板の一例を示す正面図及び部分断面図である。 図３は本発明の実施の形態による搬送ヘッドを示す斜視図である。 図４は本実施の形態による搬送ヘッドの正面図及び底面図である。 図５は本実施の形態による搬送ヘッドのＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図６は本実施の形態によるプッシャープレートを示す正面図及び側面図である。 図７は本実施の形態による搬送ヘッドのプッシャープレートが引き上げられた状態及び引き下げられた状態を示す部分断面図である。

本発明の実施の形態においてブレイクの対象となる基板１０は図２に正面図及びその部分断面図を示すように、製造工程でｘ軸とｙ軸に沿って一定ピッチで多数の機能領域１１が形成された基板とする。この機能領域１１は例えば、ＬＥＤとしての機能を有する領域とし、各機能領域にはＬＥＤのための円形のレンズが夫々の表面に形成されている。そして各機能領域毎に分断してＬＥＤチップとするために、スクライブ装置により各機能領域が中心に位置するように縦方向のスクライブラインＳ_y1〜Ｓ_ynと、横方向のスクライブラインＳ_x1〜Ｓ_xmとが互いに直交するように形成されている。これらのスクライブラインＳ_x1〜Ｓ_xm，スクライブラインＳ_y1〜Ｓ_ynのピッチは機能領域のｘ軸とｙ軸方向のピッチと同一となる。そしてこの基板１０のスクライブラインＳ_x1，Ｓ_xm，Ｓ_y1，Ｓ_ynの内側には、基板を搬送する際にシリコン樹脂が充填されるが、このシリコン樹脂をＬＥＤが形成された機能領域の範囲に留めるために、機能領域の外側の周囲に基板１０の表面よりわずかに高い線状の突起１２が形成されている。

このようにスクライブされた基板１０に対して図示しないブレイク装置のブレードをスクライブラインの真上から押下してブレイクする。そしてスクライブラインＳ_x1〜Ｓ_xmに沿ってブレイクを繰り返すことによって細長い分断片とすることができ、更にスクライブラインＳ_y1〜Ｓ_ynに沿ってブレイクを繰り返すことによって個別のＬＥＤチップを生成することができる。ブレイクされた直後の基板１０はスクライブラインに沿って分断されてはいるが、分離されていない。即ち分断した基板１０は外周の端材となっている不要部分と、外周を除く格子状の多数のＬＥＤチップの部分とから成り立っている。

次にこの発明の実施の形態による周囲の端材のみを吸引するための搬送ヘッドについて説明する。図３は搬送ヘッドを示す斜視図、図４（ａ）はその正面図、図４（ｂ）は底面図である。図５（ａ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図５（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図であり、図６はプッシャープレートを示す正面図及び側面図である。これらの図に示すように、この搬送ヘッド２０は長方形状のベースプレート２１と、これにほぼ同一形状のリッドプレート２２を有している。ベースプレート２１とリッドプレート２２とは相対向する面の中央部分に窪みが形成され、夫々の間は気密に保つため環状のラバーシート２３を介して接着されている。そして夫々の窪みとラバーシート２３によって気密の空隙２４を形成している。ベースプレート２１には図４（ｂ）の搬送ヘッドの底面図に示すように対角線上の角の位置に案内用の開口２１ａ，２１ｂが設けられている。この開口２１ａ，２１ｂは基板の外側の上に突出するピンを挿入することにより、この搬送ヘッド２０を基板に対して正確に位置決めできるようにするものである。

ベースプレート２１の下面には各辺の近傍に環状に多数の開口２５が設けられる。この全ての開口２５は連通してベースプレート２１とリッドプレート２２の間の窪みで形成される空隙２４と連結されている。リッドプレート２２の上面には管継手２６が設けられ、空隙２４に通じている。この管継手２６は図示しないチューブを介して真空吸着装置が連結され、真空吸着装置を駆動することによって開口２５より外部からのエアを噴出させたり又は吸引することができる。開口２５のピッチは、基板１０のスクライブラインＳ_x1〜Ｓ_xm，Ｓ_y1〜Ｓ_ynのピッチと同一とする。

さてこの空隙２４の内部には、上下動自在のプッシャープレート３１が設けられる。プッシャープレート３１は基板１０とほぼ同一の形状であり、図６に正面図及び側面図を示すように、長方形状の平板に肉抜き加工が施されており、その縁の近傍には一定間隔で多数のプッシャーピン３２がプッシャープレート３１の面に対して垂直に設けられている。プッシャーピン３２の長さは図示のように全て同一とする。又プッシャーピン３２のピッチは、基板１０のスクライブラインＳ_x1〜Ｓ_xm，Ｓ_y1〜Ｓ_ynのピッチと同一とする。

更にプッシャープレート３１の中央部分にはプランジャ３３が接続され、更にコネクションプレート３４ａ，３４ｂを介して垂直方向にプランジャ３５が接続されている。プッシャープレート３１はプランジャ３５を駆動することによって、ベースプレート２１とリッドプレート２２の間の空隙２４内で上下動するものである。

さてリッドプレート２２の上面には図３に斜視図を示すように、４つのアーム４１ａ〜４１ｄが周囲に設けられ、その間には平板状のブラケット４２がベースプレート２１の背面に垂直に設けられる。そしてこのブラケット４２にはエアシリンダ４３が取付けられている。更にこのエアシリンダ４３にはプッシャープレート３１に連結されたプランジャ３５の上下動を検知するための位置センサ４４ａ，４４ｂが設けられている。

さて図４（ｂ）の搬送ヘッドの底面図に示すように、ベースプレート２１の下面の周囲には環状のラバーから成る弾性シート５１が張り付けられており、更にその内部には周囲に前述したプッシャープレート３１のピン３２に対応する位置に環状に多数の開口５２が設けられている。そしてプランジャ３５が引き下げられたときにプッシャーピン３２の先端は開口２５を介してラバーシート５１の開口５２から突出する状態となり、プランジャ３５が引き上げられるとプッシャーピン３２は開口５２からが突出せず内部に収納されている状態となるように構成される。

さてこの搬送ヘッド２０を用いて既にブレイクされた基板を搬送する場合には、まずプランジャ３５を吸引してプッシャープレート３１を引き上げる。位置センサ４４ａはプッシャープレートの上方向への移動を検知する。このとき図７（ａ）に示すようにプッシャーピン３２をラバーシート５１の開口５２から突出させない状態となる。そして各開口５２から空気を吸引して搬送ヘッド２０をブレイクされた基板に合わせて固定する。そしてヘッドをそのまま引き上げることによってブレイクされた基板の周囲の端材のみを引き上げることができる。

そして搬送ヘッド２０を図示しないシュータに移動させた後、真空吸着装置によって開口５２より空気を噴出させる。これによって少なくとも１つの端材は取り外されるが、空気がそこから漏れるため、他の多くの端材はそのまま付着した状態となる。そこで図７（ｂ）に示すようにプッシャープレート３１を押し下げる。このとき位置センサ４４ｂはプッシャープレートの下方向への移動を検知する。こうすれば開口５２よりピン３２を突出させることができ、これによって周囲に付着している端材を全て取り外すことができる。

この後基板の残った機能領域を搬送するようにすれば、図２に示す線状の突起の影響を受けることなく中央の格子状の基板領域を搬送することができる。

尚中央の基板領域のみを特に搬送し、その後本実施の形態の搬送ヘッドによって周囲の端材領域のみを搬送するようにしてもよい。

本発明は脆性材料基板をブレイクした後に形成される周囲の端材を吸着し、吸着した後ヘッドから取り外す際にプッシャーピンを開口部から突出させることによって端材を取り外している。このため機能領域の周囲の端材を搬送する装置に有効に適用することができる。

１０ 基板
１１ 機能領域
１２ 線状突起
２０ 搬送ヘッド
２１ ベースプレート
２２ リッドプレート
２３ ラバーシート
２４ 空隙
２５ 管継手
３１ プッシャープレート
３２ プッシャーピン
３３，３５ プランジャ
３４ａ，３４ｂ コネクションプレート
４１ａ〜４１ｄ アーム
４２ ブラケット
４３ エアシリンダ
４４ａ，４４ｂ 光学センサ
５１ 弾性シート
５２ 開口

Claims (1)

1. リッドプレートと、
   前記リッドプレートとの間に気密の空洞を形成し、前記リッドプレートとは接しない表面外周に、前記空洞に連通する開口を有するベースプレートと、
   前記リッドプレートとベースプレートによって形成される空洞内で上下動自在に保持され、前記開口に相当するピン（貫通孔が設けられたピンを除く）が植設されたプッシャープレートと、
   前記プッシャープレートに連結され、前記プッシャープレートのピンが前記ベースプレートの開口より突出した状態と収納された状態との間で上下動自在となるように駆動するプランジャと、
   前記空洞に連結された吸引手段と、
   を具備し、
   移動可能である吸引搬送ヘッド。