專利名稱：試片的精密切割裝置及其裂片方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用光學顯微鏡配合切割刀具對試片進行精密切割的裝置及裂片方法。
背景技術：
在各種半導體組件的制作過程中，常因空氣中的懸浮微粒、設備機臺的機械老化、故障或是人為操作不當，而在半導體組件上形成制作過程缺陷。為了提高產品合格率、有效控制生產成本，通常會對有缺陷部分進行斷面分析，以找出問題所在。
圖1A為現(xiàn)有以離子束進行斷面分析的示意圖，圖1B為圖1A中試片的上視圖。如圖1A、圖1B所示，在液晶顯示面板制造廠中，現(xiàn)有的斷面分析方法主要是用一離子束生成器20以一離子束21(Focused Ion Beam)對試片10上的缺陷或目標點P進行切割，在試片10的電路層12及玻璃基底11上形成一切割痕13，接著再以一電子顯微鏡30利用電子束31由側面對目標點P附近的結構進行觀察。但是上述離子束切割法必須使用離子束生成器20產生離子束21，而離子束生成器20的售價高達數千萬元，且其切割速度很慢(每小時約2～5μm)，通常用于形成數微米以下的切割痕13，不適用于大于數十微米以上的切割距離。
此外，如圖1A所示，由于試片10上的切割痕13是以離子束21切割而成，且離子束21并未將試片10切斷，因此電子顯微鏡30僅能通過切割痕13的間隙由斜向對斷面進行觀測，且其觀測角度限制在一定的范圍內(小于52度)。其次，由于電子顯微鏡30的觀測方向并不與斷面垂直，因此對于電路層12中特定材料的薄膜，就無法得到清楚的分層結構圖像，而增加斷面分析的困難度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種較廉價且精密的切割裝置及其方法，適用于玻璃基板做成的試片，其通過簡單的操作步驟即可對試片進行裂片，而且取得的斷面也十分平整，當使用電子顯微鏡由斷面的垂直方向進行觀測時，可得到清楚的斷面顯微結構，方便工程師進行缺陷分析。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種試片的精密切割裝置，其包括具有一承載平臺、一位置調整機構及一透鏡組的光學顯微鏡，用于承載試片，位置調整機構用于在一既定范圍內調整承載平臺上試片的水平位置，透鏡組可調整其放大倍率，以顯示固定在承載平臺的通孔上方試片的顯微結構；設置于光學顯微鏡承載平臺下的切割刀具，用于穿過通孔而在試片上形成切割痕。
在一較佳實施例中，上述承載平臺還具有一夾持彈片，用于固定試片。
在一較佳實施例中，上述試片的精密切割裝置還包括一刀具位置調整器，其設置在光學顯微鏡上、承載平臺的下方，用于調整切割刀具的鉛直位置。
在一較佳實施例中，切割刀具具有一鉆石刀頭或是一刀輪式刀頭。
在一較佳實施例中，上述試片的精密切割裝置還包括一顯示器及一圖像接收器，上述圖像接收器設置在透鏡組上，并與顯示器電連接，用于將透鏡組放大的圖像轉換為一電子信號，并將電子信號傳送至顯示器上顯示。其中上述圖像接收器是一電荷耦合攝影機。
此外，本發(fā)明還提供一種操作上述精密切割裝置的裂片方法，其包括下列步驟 提供一試片；將試片固定于光學顯微鏡的承載平臺上，其中試片的待切割面與承載平臺接觸，且目標點位于承載平臺的通孔范圍內；調整透鏡組的放大倍率，使光學顯微鏡顯示待切割面的清楚圖像；再通過切割刀具配合光學顯微鏡在待切割面上形成一第一切割痕及一第二切割痕，其中第一切割痕、目標點及第二切割痕位于同一條直線上，且第一切割痕與第二切割痕的端點相距一第一既定距離；以及沿待切割面上第一切割痕及第二切割痕的延伸方向折斷試片，以進行斷面分析。
在一較佳實施例中，形成上述第一切割痕及第二切割痕的方法包括下列步驟使切割刀具與待切割面接觸；通過光學顯微鏡觀察切割刀具的位置，再通過位置調整機構調整承載平臺上的試片，使切割刀具相對移動至一第一定位點；調整切割刀具向上移動一第二既定距離；通過位置調整機構直線移動試片，使切割刀具在試片上形成第一切割痕；調整切割刀具向上移動第二既定距離；通過位置調整機構調整承載平臺上的試片，使切割刀具相對移動至一第二定位點，其中第一定位點與第二定位點相距上述第一既定距離；調整切割刀具向上第二既定距離；以及通過位置調整機構直線移動試片，使切割刀具在試片上形成第二切割痕。
在一較佳實施例中，第一定位點與第二定位點分別為第一切割痕與第二切割痕距離目標點最近的點。
在一較佳實施例中，上述第一既定距離介于30μm至50μm之間，而上述第二既定距離介于該100μm至10μm之間。


圖1A為現(xiàn)有以離子束對試片進行斷面分析的示意圖；圖1B為圖1A中的試片上視圖；圖2為本發(fā)明試片的精密切割裝置的側視圖；圖3為圖2中光學顯微鏡承載平臺及試片的放大示意圖；圖4A為本發(fā)明第一實施例具有鉆石刀頭的切割刀具組側視圖；圖4B為本發(fā)明第二實施例具有刀輪式刀頭的切割刀具組側視圖；圖5為本發(fā)明試片及切割痕的示意圖；圖6為本發(fā)明裂片方法的流程圖。
具體實施例方式
圖2為本發(fā)明試片的精密切割裝置的側視圖。如圖2所示，本發(fā)明的精密切割裝置40包括一顯微鏡及一可垂直伸縮活動的切割刀具組44；其中本發(fā)明所使用的光學顯微鏡具有一可承載試片10的承載平臺43、一可調整放大倍率的透鏡組及一底部光源45。承載試片10的承載平臺43設置于光學顯微鏡的支撐臂48上，并可通過平臺鉛直調整輪433調整承載平臺43上下的位置。透鏡組包括目鏡41及物鏡43，可通過調整不同的物鏡42選擇不同放大倍率，以顯示試片10的顯微結構。在光學顯微鏡的承載平臺43下方底座49上設置有一底部光源45，其內部設置燈泡，對準承載平臺43中央的通孔431，用于提高光學顯微鏡觀測試片10時的亮度。
如圖2所示，在光學顯微鏡的承載平臺43下方底座49上還設置了一切割刀具組44，其包括一刀具位置調整器442及安裝于刀具位置調整器442上的一切割刀具441，其中上述刀具位置調整器443可旋轉調整其長度，而使切割刀具441隨其上下直線移動，并可上升穿過承載平臺43中央的通孔431，對試片10進行切割動作。此外，本發(fā)明實施例的精密切割裝置40還為了能使顯微圖像能更清楚，還包括一顯示器47及一圖像接收器46，例如一電荷耦合攝影機(Charge Coupled Device，CCD)。其中上述圖像接收器46安裝在光學顯微鏡的目鏡端，其透過纜線與顯示器47電連接，用于將透鏡組放大的圖像轉換為電子信號，并將電子信號傳送至顯示器47上顯示。
圖3為圖2中光學顯微鏡承載平臺及試片的放大示意圖。如圖3所示，承載平臺43包括上平面43a、下平面43b及一位置調整機構，在上、下平面43a，43b的中央各具有一通孔431，且上平面43a可通過夾持彈片432固定試片10覆蓋于上述通孔431上，并將目標點P置于通孔431的范圍內。位置調整機構包括一第一水平調整輪434及一第二水平調整輪435，可調整上平面43a與下平面43b的水平相對位置，以在一既定范圍內調整承載平臺43上試片10的水平位置。
圖4A為本發(fā)明第一實施例具有鉆石刀頭的切割刀具組側視圖，如圖4A所示，切割刀具組44包括一刀具位置調整器442及安裝于其上的一切割刀具441，此第一實施例的切割刀具441具有一鉆石刀頭441a，當轉動刀具調整位置器442以調整切割刀具441的鉛直位置時，此鉆石刀頭441a可穿過如圖2、圖3中的通孔431，而接觸試片10的表面，并可在試片10的表面上形成切割痕上，以進行后續(xù)的裂片動作。此外，本發(fā)明的切割刀具441也可用如圖4B的具有刀輪式刀頭441b的切割刀具441，因為刀輪式刀頭441b具有特定的旋轉方向，因此在進行切割時，僅能由特定的方向切割，但其在試片10上會形成較直的切割痕，使裂片時形成的斷面更能準確地通過目標點。
圖5為本發(fā)明試片及切割痕的示意圖，圖6為本發(fā)明裂片方法的流程圖。請參考圖2、圖3、圖5及圖6，本發(fā)明另提供一種操作上述精密切割裝置40的裂片方法，其包括下列步驟首先，由需要進行缺陷分析的液晶顯示面板裁切一適當大小的矩形玻璃板，以形成一試片10，在玻璃基底11上具有一特定作用的電路層12，并以電路層12的表面為試片10的一待切割面，在待切割面上具有一目標點P(或缺陷點)(S601)；接著，將試片10的待切割面向下與承載平臺43接觸，再將試片10以夾持彈片432固定于光學顯微鏡的承載平臺43上，且其目標點P位于通孔431的范圍內(S602)；調整透鏡組(物鏡42)的放大倍率，并通過光學顯微鏡的平臺鉛直調整輪433調整承載平臺43的高度，使光學顯微鏡顯示待切割面的清楚圖像(S603)；接著，調整切割刀具441的鉛直位置，使切割刀具441穿過承載平臺43的通孔431與待切割面輕微接觸(S604)；通過光學顯微鏡觀察切割刀具441的位置，再通過位置調整機構(第一水平調整輪434及第二水平調整輪435)調整承載平臺43上試片10的位置，使切割刀具441相對移動至一第一定位點Q(S605)；接著，通過刀具位置調整器442調整切割刀具441向上移動一第二既定距離，使切割刀具441的刀頭刺入試片10的電路層12及玻璃基底11中(S606)；再通過位置調整機構434，435沿試片10平行其短邊的方向直線移動試片10，使切割刀具441在試片10上形成第一切割痕C1(S607)；接著，調整切割刀具441向下移動第二既定距離，使切割刀具441的刀頭移出該電路層12(S608)；再通過位置調整機構434，435調整承載平臺43上試片10的位置，使切割刀具441相對移動至第二定位點R(S609)；接著，通過刀具位置調整器442調整切割刀具441向上移動上述第二既定距離，使切割刀具441的刀頭再刺入試片10的電路層12及玻璃基底11中(S610)；再通過位置調整機構434，435沿著第一切割痕C1的延伸方向直線移動試片10，使切割刀具441在試片10上形成第二切割痕C2(S611)；最后，再以特定的機械或是直接用手折的方式沿待切割面上第一切割痕C1及第二切割痕C2的延伸方向進行裂片，以得到通過目標點P的平整斷面(S612)。
如圖5所示，第一定位點Q與第二定位點R分別為第一切割痕C1與第二切割痕C2距目標點P最近的點，其中第一切割痕C1、目標點P及第二切割痕C2位于同一條直線上，且第一切割痕C1與第二切割痕C2的端點(第一定位點Q與第二定位點R)相距第一既定距離d1，為了確保斷面會通過目標點，此第一既定距離d1必須介于1mm至50μm之間。此外，第一切割痕C1及第二切割痕C2的切割深度為上述的第二既定距離，其介于50μm至10μm之間。
通過本發(fā)明提供的試片的精密切割裝置及其裂片方法，液晶顯示面板廠的工程師可通過較廉價的光學顯微鏡及簡單的操作步驟，即可對有問題的玻璃基板進行裂片，而且整個裂片操作流程約在10分鐘以內即可完成，大幅度縮短進行裂片的時間，增加斷面分析的效力。
此外，利用本發(fā)明的精密切割裝置及其裂片方法可得到通過目標點的平整斷面，電子顯微鏡可由斷面的垂直方向進行掃描，而得到清楚的電路層顯微結構，而不會有如現(xiàn)有各分層圖像不清楚的情形發(fā)生，可提高斷面缺陷分析的正確性。
雖然結合以上較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作一些更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種試片的精密切割裝置，其包括一光學顯微鏡，具有一支撐臂、一承載平臺、一位置調整機構及一透鏡組，該承載平臺具有一通孔，且該承載平臺設置在該支撐臂上，用于承載該試片，該位置調整機構設置在該承載平臺上，用于在一既定范圍內調整該承載平臺上該試片的水平位置，該透鏡組設置在該支撐臂上、該承載平臺上方，可調整其放大倍率，以顯示固定在該通孔上方的該試片的顯微結構；以及一切割刀具，設置于該光學顯微鏡的該承載平臺下方，用于穿過該通孔而在該試片上形成切割痕。
2.如權利要求1所述的試片的精密切割裝置，其中該承載平臺還具有一夾持彈片，設置于該承載平臺上，用于固定該試片。
3.如權利要求1所述的試片的精密切割裝置，其還包括一刀具位置調整器，設置于該光學顯微鏡上、該承載平臺的下方，該切割刀具安裝于該刀具位置調整器上，用于調整該切割刀具的鉛直位置。
4.如權利要求1所述的試片的精密切割裝置，其中該切割刀具具有一鉆石刀頭，位于該切割刀具的尖端。
5.如權利要求1所述的試片的精密切割裝置，其中該切割刀具有一刀輪式刀頭，位于該切割刀具的尖端。
6.如權利要求1所述的試片的精密切割裝置，其還包括一顯示器；以及一圖像接收器，設置于該透鏡組上，并與該顯示器電連接，用于將該透鏡組放大的圖像轉換為一電子信號，并將該電子信號傳送至該顯示器上顯示。
7.如權利要求6所述的試片的精密切割裝置，其中該圖像接收器是一電荷耦合攝影機。
8.一種試片裂片方法，適用于具有一光學顯微鏡及一切割刀具的精密切割裝置，該光學顯微鏡具有一承載平臺、一位置調整機構及一透鏡組，該承載平臺具有一通孔，該切割刀具，設置于該光學顯微鏡的該承載平臺下方，該試片裂片方法包括下列步驟提供一試片，其中該試片具有一待切割面，在該待切割面上具有一目標點；將該試片固定于該光學顯微鏡的該承載平臺上，其中該待切割面與該承載平臺接觸，且該目標點位于該通孔范圍內；調整該透鏡組的放大倍率，使該光學顯微鏡顯示該待切割面的清楚圖像；通過該切割刀具配合該光學顯微鏡在該待切割面上形成一第一切割痕及一第二切割痕，其中該第一切割痕、該目標點及該第二切割痕位于同一條直線上，且該第一切割痕與該第二切割痕的端點相距一第一既定距離；以及沿該待切割面上該第一切割痕及該第二切割痕的延伸方向折斷該試片。
9.如權利要求8所述的裂片方法，其中該第一既定距離介于1mm至50μm之間。
10.如權利要求8所述的裂片方法，其中形成該第一切割痕及該第二切割痕的方法包括下列步驟調整該切割刀具的鉛直位置，使該切割刀具與該待切割面接觸；通過該光學顯微鏡觀察該切割刀具的位置；再通過該位置調整機構調整該承載平臺上該試片的位置，使該切割刀具相對移動至一第一定位點；調整該切割刀具向上移動一第二既定距離；通過該位置調整機構直線移動該試片，使該切割刀具在該試片上形成該第一切割痕；調整該切割刀具向下移動該第二既定距離；通過該位置調整機構調整該承載平臺上該試片的位置，使該切割刀具相對移動至一第二定位點，其中該第一定位點與該第二定位點相距該第一既定距離；調整該切割刀具向上該第二既定距離；以及通過該位置調整機構直線移動該試片，使該切割刀具在該試片上形成該第二切割痕。
11.如權利要求10所述的裂片方法，其中該第一定位點與該第二定位點分別為該第一切割痕與該第二切割痕距該目標點最近的點。
12.如權利要求9所述的裂片方法，其中該第二既定距離介于50μm至10μm之間。
全文摘要
一種試片的精密切割裝置，其包括一光學顯微鏡及一切割刀具。上述光學顯微鏡具有一可移動的承載平臺及一透鏡組，上述承載平臺可固定試片，透鏡組可調整其放大倍率，以顯示試片上的一待切割面的顯微結構。上述切割刀具設置于光學顯微鏡的承載平臺下方，用于穿過承載平臺的通孔而在試片上形成切割痕。
文檔編號B26D5/00GK1500603SQ0215135
公開日2004年6月2日 申請日期2002年11月18日 優(yōu)先權日2002年11月18日
發(fā)明者黃教忠, 虞佩信, 莊玉婷 申請人:友達光電股份有限公司