CN105459277B - 图案化基板的断开方法及断开装置 - Google Patents

Abstract

提供一种不发生未分离和基板损伤的采用伸展方式的图案化基板的断开方法及断开装置。其是在脆性材料基板的表面形成有电子电路图案的图案化基板的断开方法及装置，包括：激光加工工序(激光加工装置(A))，将图案化基板(W)粘贴于伸展胶带(2)，对图案化基板(W)的表面照射激光而形成沿着预定断开线(L)的多个断开起点(5)；指定部位断开工序(指定部位断开装置(B))，将需在激光加工工序中形成的断开起点(5)不完全的部分作为指定部位，对该指定部位施加外压而使图案化基板(W)挠曲，使之断开；及伸展断开工序(伸展断开装置(C))，使伸展胶带(2)拉伸而对图案化基板(W)施加拉张应力，将所有的预定断开线(L)断开。

Description

图案化基板的断开方法及断开装置

技术领域

本发明涉及将在玻璃、陶瓷或硅等脆性材料基板的表面形成有精细的电子电路图案的图案化基板断开为一个个器件的断开方法及断开装置。

背景技术

现有技术中，例如，专利文献1等中披露了一种下述的断开方法，其中，通过对基板的表面照射激光并使其焦点合于基板内部，从而沿着预定断开线在基板内部形成因多光子吸收而形成的改性区域(裂缝区域、熔融处理区域、折射率变化区域)，然后，对基板施加拉张应力，以改性区域为起点而使基板断开，该方法即所谓的“伸展(expand)方式”的断开方法。

参照图1、图2及图9、图10，对该“伸展方式”的断开方法进行说明。

如图1、图2所示，将需断开的图案化基板W粘贴在张设于切割环1的可伸缩伸展胶带(一般也称为切割胶带)2上，使焦点P合于基板内部来对图案化基板W照射激光，从而沿着预定断开线L，在基板内部形成因多光子吸收而形成的改性区域的断开起点5。

接下来，如图9、图10所示，在使图案化基板W位于上侧的状态下，将伸展胶带2置于升降台16’上，使升降台16’上升而使伸展胶带2拉伸(伸展)，从而使得粘贴于伸展胶带2的图案化基板W上产生拉张应力，从断开起点5将图案化基板W断开。

断开起点的形成也可以通过利用热应力分布的初始裂纹扩展方法形成。如图3所示，这种方法是对粘贴于伸展胶带2的图案化基板W的表面形成初始裂纹(trigger crack)，从初始裂纹开始边扫描激光边照射加热，并随之从冷却机构的喷嘴6向加热区域喷射冷却剂。通过此时的加热引起的压缩应力、以及接下来的速冷引起的拉张应力所致的基板厚度方向的热应力分布(温度分布)，从而使初始裂纹(crack)沿着预定断开线在图案化基板W的表面扩展。可以将该扩展的裂纹作为断开起点5。

断开起点的形成也可以通过利用激光(例如，紫外线(UV)激光)照射而在基板表面形成消融(形成槽)、改性区域、在基板内部形成改性区域来进行，还可以通过借助激光(例如，红外线(IR)激光)的加热和冷却所引起的热应力裂纹扩展来进行。

需要说明的是，在本发明中，如上所述，包含因利用激光所形成的多光子吸收而在基板表面或内部形成的改性区域、通过消融形成的槽、以及根据热应力分布形成的裂纹在内地将它们统称为“断开起点”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-334812号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

上述“伸展方式”的断开方法中，通过使伸展胶带拉伸而将沿着预定断开线形成的断开起点断开，因此，能够以较小的力同时将多条预定断开线断开。

然而，采用这种断开方法的话，如图5的(a)的俯视图和图5的(b)的截面图所示，当在预定断开线L、即照射激光的道(Street)上存在TEG等图案13时，其有时会阻碍激光的透过而不能形成充分的断开起点。因此，在下一伸展断开工序中使伸展胶带2拉伸时，会产生下述问题：即、发生未分离、或在预定断开线L以外产生枝状裂纹或断开、或电子电路图案破损等损伤将会发生等。

这里，“TEG”是指，为了评价是否已根据加工工艺形成了期望的器件而与主体器件分开制作的半导体元件。TEG中有布线电阻测定、通孔电阻测定、微粒所致的图案缺损测定、二极管特性测定、短路、泄漏测定等各种元素。

本发明的目的在于，提供一种可解决上述现有技术问题、且不会发生未分离和基板损伤的新的断开方法及断开装置。

用于解决技术问题的方案

为了达到上述目的，本发明中采取了下述的技术方案。即，本发明的断开方法是图案化基板的断开方法，其中，所述图案化基板在玻璃、陶瓷、或硅等脆性材料基板的表面形成有电子电路图案，所述断开方法包括：激光加工工序，将需断开的图案化基板粘贴于具有伸缩性的伸展胶带，通过对所述图案化基板的表面照射激光，从而形成沿着预定断开线的多个断开起点；指定部位断开工序，将需在所述激光加工工序中形成的断开起点形成得不完全的部分作为指定部位，并对该指定部位施加外压而使所述图案化基板挠曲，从而使该指定部位断开；以及伸展断开工序，通过使所述伸展胶带拉伸而对所述图案化基板施加拉张应力，从而从所述断开起点开始，将所有的预定断开线断开。

在本说明书中，对指定部位施加外压而“使图案化基板挠曲”也包括例如用断开棒以敲击方式压指定部位而“使图案化基板弯曲”，以下也同样。

而且，本发明是一种图案化基板的断开装置，其中，所述图案化基板在脆性材料基板的表面形成有电子电路图案，所述断开装置的特征也在于下述构成：即、包括：激光加工装置，具有对粘贴于伸展胶带的所述图案化基板的表面照射激光而形成沿着预定断开线的多个断开起点的激光照射部；指定部位断开装置，具有将需由所述激光加工装置形成的断开起点形成得不完全的部分作为指定部位并压该指定部位而使所述图案化基板挠曲、从而使该指定部位断开的断开刀片；以及伸展断开装置，通过使所述伸展胶带拉伸而对所述图案化基板施加拉张应力，从而从所述断开起点开始，将所有的预定断开线断开。

所述断开起点可以通过使激光的焦点合于所述图案化基板的内部来进行照射、从而在基板内部产生因多光子吸收所致的改性区域而形成。

而且，所述断开起点也可以通过对所述图案化基板表面边扫描激光，边照射加热，并随之从冷却机构的喷嘴对加热区域喷射冷却剂，从而通过因前面的加热而产生的压缩应力、和因后面的速冷而产生的拉张应力所致的基板厚度方向的应力分布，使所述图案化基板的表面产生裂纹而形成。

也就是说，断开起点既可以通过利用激光(例如，紫外线(UV)激光)照射而在基板表面形成消融(形成槽)、改性区域、在基板内部形成改性区域来形成，还可以通过借助激光(例如，红外线(IR)激光)的加热和冷却所引起的热应力裂纹扩展来形成。

发明效果

根据本发明的断开方法，将需在前面的激光加工工序中形成的断开起点形成得不完全而可能在后续的伸展断开工序中发生未分离的部分作为指定部位，并对该指定部位施加外压而使图案化基板挠曲，从而将该指定部位先行断开。由此，可以防止在接下来的伸展断开工序中使伸展胶带拉伸而使图案化基板断开时产生未分离的指定部位，并能抑制在预定断开线以外产生枝状裂纹或断开、或电子电路破损等损伤的发生，可以得到端面强度优异的高精度的单位器件。

在上述指定部位断开工序中，优选通过将前端尖的板状的断开刀片压抵于指定部位的预定断开线而使所述图案化基板挠曲(弯曲)，从而从所述预定断开线断开。由此，可以将图案化基板可靠地从指定部位断开。

附图说明

图1是示出将作为断开对象的图案化基板粘贴于了切割环的伸展胶带的状态的立体图。

图2是示出断开起点的加工例的说明图。

图3是示出断开起点的另一加工例的说明图。

图4是简要示出指定部位断开装置的截面图。

图5的(a)和(b)是示出在图案化基板的预定断开线上具有TEG图案的状态的俯视图和截面图。

图6是示出利用指定部位断开装置使指定部位断开的状态的截面图。

图7的(a)和(b)是简要示出伸展断开装置的截面图。

图8是本发明的断开方法的流程图。

图9是说明现有的伸展方式下的断开方法的截面图。

图10是示出使图9的升降台上升后的伸展胶带的拉伸状态的截面图。

具体实施方式

以下，根据附图，对本发明涉及的断开方法和断开装置的详情进行详细的说明。

本发明的断开方法和断开装置以在玻璃、陶瓷、或硅等脆性材料基板的表面形成有电子电路、TEG等图案的图案化基板W为断开对象。

如图1、图2所示，图案化基板W被粘贴于由切割环1支撑的具有伸缩性的伸展胶带2，并被放置在激光加工装置A的工作台3上。然后，从激光照射部4，使焦点P合于基板内部地对图案化基板W的表面照射激光，沿着X方向(或Y方向)的预定断开线L在基板内部形成因多光子吸收而形成的改性区域(变脆弱的熔融处理区域等)、即断开起点5。沿所有X方向的预定断开线形成断开起点5之后，使工作台3旋转等，从而沿着Y方向的预定断开线L形成断开起点5(激光加工工序)。

如上所述，通过利用热应力分布的方法也可以加工形成断开起点5。

即，如图3所示，从激光照射部4对粘贴于伸展胶带2的图案化基板W的表面边扫描激光，边照射加热，并随之从冷却机构的喷嘴6对加热区域喷射冷却剂。通过此时的加热引起的压缩应力、以及接下来的速冷引起的拉张应力所致的基板厚度方向的热应力分布(温度分布)，从而能够使初始裂纹(crack)沿着预定断开线L在图案化基板W的表面扩展，也就是说，可以形成作为断开起点5的连续扩展的裂纹。

接下来，如图4所示，在使图案化基板W位于下侧的状态下，将切割环1放置固定于指定部位断开装置B的台座7上。

指定部位断开装置B的台座7的中间部分形成为中空，在该中空部9配置有可上下调整位置的具有平的上表面的定刀片11。定刀片11形成有左右一对的定刀片11a、11b，该左右一对的定刀片11a、11b以夹着图案化基板W的需断开的预定断开线L、即夹着断开起点5的方式承接其两侧部分。而且，在左右的定刀片11a、11b的上方以可升降的方式配置有前端尖的板状的断开刀片12。需要说明的是，定刀片11及断开刀片12形成为能够同步地在中空部9内沿图4的左右方向(箭头方向)移动而改变其位置。

在上述的激光加工工序中，如图5所示，当在图案化基板W的预定断开线L、即照射激光的道(street)上存在例如TEG等图案13时，其会在照射激光时阻碍激光的透过而无法形成充分的断开起点，往往会形成得不完全而留有残余。由于可以通过观察需加工的图案化基板W来预先确认位于预定断开线L上的TEG等图案13的位置，因此，将该位置作为指定部位，首先用断开刀片12进行断开。也就是说，制订指定部位加工处方，并将该数据输入附带的计算机，从而基于该指定部位加工处方使断开刀片12及定刀片11a、11b的位置移动。

于是，如图6所示，使断开刀片12下降，通过由断开刀片12和定刀片11a、11b形成的三点弯矩，以敲击方式压图案化基板W而使其弯曲，将指定部位断开。需要说明的是，在进行这样的断开时，优选在图案化基板W的下侧表面配置柔软的保护片8。

接下来，通过伸展断开装置C进行伸展断开工序，使所有的预定断开线L断开。

图7示出了伸展断开装置C，其具有用于放置固定切割环1的台座14。台座14的中间部分形成为中空，在该中空部15配置有接收图案化基板W的升降台16。升降台16形成为可借助气缸等升降机构17而上下升降。

在进行伸展断开工序时，如图7的(a)所示，将切割环1翻转而使其以图案化基板W朝上的状态放置固定于台座14上。

此时，先去除保护片8。然后，如图7的(b)所示，利用升降机构17使升降台16上升而使伸展胶带2拉伸。通过该拉伸，粘贴于伸展胶带2的图案化基板W如箭头所示，受到向外的拉张应力而从断开起点5断开，所有的预定断开线L均被断开。断开成单个的单位器件在粘贴于伸展胶带2的状态下被取出。

而且，也可以在拉伸伸展胶带2的状态下将图案化基板W(断开成单个的单位器件)重新粘贴在其它的切割环(伸展胶带)上。在这种情况下，由于状态变为断开成单个的单位器件被粘贴在未拉伸状态的新的伸展胶带上，因此，可以容易地从伸展胶带取出(拾取)被断开成单个的单位器件。

如图8所示，以流程图简要地示出上述断开方法的工序。

首先，对粘贴在伸展胶带2上的图案化基板W进行观察，确认位于预定断开线L上的TEG的位置(S1)。图案化基板W的观察也可以在粘贴于伸展胶带2之前进行。

接下来，在本实施例中，将预定断开线L上有TEG的部位作为用断开刀片12进行处理的断开指定部位，并制订加工处方(S2)。

接下来，通过激光加工，加工沿着预定断开线L的断开起点5(S3)。

接下来，根据加工处方，用断开刀片12将指定部位断开(S4)。

接下来，通过伸展断开装置C使伸展胶带2拉伸而使图案化基板W伸展，从而从断开起点5开始，同时将所有的预定断开线L断开(S5)。

如上所述，根据本断开方法，将需在前面的激光加工工序中形成在图案化基板W上的断开起点5形成得不完全而可能在后续的伸展断开工序中发生未分离的部分作为指定部位，并用断开刀片12施加外压而使图案化基板W挠曲，从而将该指定部位先行断开。由此，可以防止在接下来的伸展断开工序中使伸展胶带2拉伸时产生未分离部位，并能抑制在预定断开线以外产生枝状裂纹或断开、或电子电路图案破损等损伤的发生，可以得到端面强度优异的高精度的单位器件。

以上，对本发明的代表性实施例进行了说明，但本发明并不仅限于上述的实施例结构，可在达到其目的且不脱离权利要求书的范围内适当进行修改、变更。

例如，上述实施例中，在断开工序中采用的是以定刀片11支撑粘贴于伸展胶带2的图案化基板W的方式，但也可以采用用普通工作台支撑的方式来加以实施。需要说明的是，在用工作台支撑图案化基板的情况下，优选在工作台表面配置弹性体，经由弹性体来进行支撑。

工业上的利用可能性

本发明适用于以伸展方式使在玻璃、陶瓷等脆性材料基板的表面形成有电子电路图案、薄膜的图案化基板断开。

附图标记说明

A 激光加工装置

B 指定部位断开装置

C 伸展断开装置

L 预定断开线

W 图案化基板

1 切割环(ダイシングリング)

2 伸展胶带

5 断开起点

11 定刀片(受刃)

12 断开刀片(ブレイク刃)

13 TEG等图案

16 升降台

Claims (7)

1.一种图案化基板的断开方法，其中，所述图案化基板在脆性材料基板的表面形成有电子电路图案，所述断开方法包括：

激光加工工序，将需断开的所述图案化基板粘贴于具有伸缩性的伸展胶带，通过对所述图案化基板的表面照射激光，从而形成沿着预定断开线的多个断开起点；

指定部位断开工序，将需在所述激光加工工序中形成的所述断开起点形成得不完全的部分作为指定部位，并对该指定部位施加外压而使所述图案化基板挠曲，从而使该指定部位断开；以及

伸展断开工序，通过使所述伸展胶带拉伸而对所述图案化基板施加拉张应力，从而从所述断开起点开始，将所有的所述预定断开线断开，

所述断开起点是通过使所述激光的焦点配合于所述图案化基板的内部来进行照射、从而在基板内部产生因多光子吸收所致的改性区域而形成的。

2.根据权利要求1所述的图案化基板的断开方法，其中，

在所述指定部位断开工序中，通过将前端尖的板状的断开刀片压抵于所述指定部位的预定断开线而使所述图案化基板挠曲，从而从所述指定部位的所述预定断开线断开。

3.根据权利要求1或2所述的图案化基板的断开方法，其中，

将所述图案化基板的所述预定断开线上形成有阻碍所述激光的透过的图案的部位作为所述指定部位。

4.一种图案化基板的断开方法，其中，所述图案化基板在脆性材料基板的表面形成有电子电路图案，所述断开方法包括：

激光加工工序，将需断开的所述图案化基板粘贴于具有伸缩性的伸展胶带，通过对所述图案化基板的表面照射激光，从而形成沿着预定断开线的多个断开起点；

指定部位断开工序，将需在所述激光加工工序中形成的所述断开起点形成得不完全的部分作为指定部位，并对该指定部位施加外压而使所述图案化基板挠曲，从而使该指定部位断开；以及

伸展断开工序，通过使所述伸展胶带拉伸而对所述图案化基板施加拉张应力，从而从所述断开起点开始，将所有的所述预定断开线断开，

所述断开起点是通过对所述图案化基板的所述表面边利用所述激光进行扫描，边照射加热，并随之从冷却机构的喷嘴对加热区域喷射冷却剂，从而通过因前面的加热而产生的压缩应力、和因后面的速冷而产生的拉张应力所致的基板厚度方向的应力分布，使所述图案化基板的所述表面产生裂纹而形成的。

5.根据权利要求4所述的图案化基板的断开方法，其中，

在所述指定部位断开工序中，通过将前端尖的板状的断开刀片压抵于所述指定部位的预定断开线而使所述图案化基板挠曲，从而从所述指定部位的所述预定断开线断开。

6.根据权利要求4或5所述的图案化基板的断开方法，其中，

将所述图案化基板的所述预定断开线上形成有阻碍所述激光的透过的图案的部位作为所述指定部位。

7.一种图案化基板的断开装置，用于实施权利要求1或4所述的图案化基板的断开方法，其中，所述图案化基板在脆性材料基板的表面形成有电子电路图案，所述断开装置包括：

激光加工装置，具有对粘贴于伸展胶带的所述图案化基板的表面照射激光而形成沿着预定断开线的多个断开起点的激光照射部；

指定部位断开装置，具有将需由所述激光加工装置形成的所述断开起点形成得不完全的部分作为指定部位并对该指定部位施加外压而使所述图案化基板挠曲、从而使该指定部位断开的断开刀片；以及

伸展断开装置，通过使所述伸展胶带拉伸而对所述图案化基板施加拉张应力，从而从所述断开起点开始，将所有的所述预定断开线断开。

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