CN105470198B - 图案化基板的断开方法及断开装置 - Google Patents

图案化基板的断开方法及断开装置 Download PDF

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Abstract

提供不发生未分离和基板损伤的图案化基板的断开方法及断开装置。在脆性材料基板表面或内部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)表面照射激光，形成沿预定断开线(L)的多个断开起点(5)；第一伸展工序(第一伸展机构)，对图案化基板(W)施加拉张应力，使断开起点(5)的裂纹扩展；未分离部位断开工序(未分离部位断开机构)，用光学检查部件(16)检查裂纹扩展的断开起点(5)，用断开刀片(12)使有不完全断开起点的预定断开线(L)断开；第二伸展工序(第二伸展机构)，根据需要，将所有预定断开线(L)完全断开。

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或内部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(裂纹区域、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的可伸缩的伸展胶带(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11’上，使升降台11’上升(或下降)而使伸展胶带2的粘贴有图案化基板W的区域的外侧周边部向上(或向下)挠曲来使伸展胶带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,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或内部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；第一伸展工序，通过拉伸所述伸展胶带而对所述图案化基板施加拉张应力，以使所述断开起点的裂纹沿基板厚度方向扩展；未分离部位断开工序，用光学检查部件对经历了所述第一伸展工序的断开起点进行检查，对于检出的具有不完全断开起点的预定断开线，通过施加外压使所述图案化基板挠曲来进行断开。根据需要，还包括第二伸展工序，使所述伸展胶带拉伸而将所有的预定断开线完全断开。
在本说明书中，对未分离部位施加外压而“使图案化基板挠曲”也包括例如用断开棒以敲击方式压未分离部位而“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或内部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；第一伸展机构，通过拉伸所述伸展胶带而对所述图案化基板施加拉张应力，以使所述断开起点的裂纹沿基板厚度方向扩展；光学检查部件，对通过所述第一伸展机构处理后的断开起点进行检查；未分离部位断开机构，具有断开刀片，对于由所述光学检查部件检出的存在不完全断开起点的预定断开线，通过用所述断开刀片施加外压而使所述图案化基板挠曲来进行断开；以及第二伸展机构，根据需要，使所述伸展胶带拉伸，从而将所有的预定断开线完全断开。
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。
在所述未分离部位断开工序中，既可以在使用所述光学检查部件依次检查所述断开起点的同时，每次检出不完全断开起点便进行断开，也可以在先使用所述光学检查部件检查了所有的所述断开起点之后再将检出的不完全断开起点断开。
发明效果
根据本发明的断开方法，利用光学检查部件对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发生未分离的部分进行检测，并用断开刀片对该检出的部位施加外压而使图案化基板挠曲(弯曲)，从而将该检出部位先行断开。由此，可以防止在接下来的第二伸展工序中对图案化基板施加拉张应力而使预定断开线断开时产生未分离部位，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。
而且，由于在光学检查部件的检查工序之前先在第一伸展工序中对图案化基板施加拉张应力而使完全的断开起点稍微分离，同时使因TEG等图案而形成得不完全的断开起点保持未分离地残存，因此，具有断开起点分离的部位与未分离部位的光的透过率表现出显著差异而可以容易地辨别相机图像的明暗，并能准确地进行未分离部位的检测等效果。
在所述未分离部位断开工序中，优选通过将前端尖的板状的断开刀片压抵于未分离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，可以将图案化基板的未分离部位可靠地断开。
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是示出第一伸展工序的截面图。
图7是示出第二伸展工序的截面图。
图8是示出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或内部形成有电子电路、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)。
如前所述，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。
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。因此，在接下来的第一伸展工序及未分离部位检查工序中检测不完全的断开起点，并在未分离部位断开工序中用断开刀片将该部位断开。
图4简要示出了断开装置B，该断开装置B包括：用于进行第一伸展工序的第一伸展机构、用于进行未分离部位的检查的光学检查部件、以及用于使未分离部位断开的未分离部位断开机构。该断开装置B也兼用作用于进行后述的第二伸展工序的第二伸展机构。
断开装置B具有用于放置固定具有图案化基板W的切割环1的台座7。台座7的中间部分形成为中空，在该中空部9配置有具有平的上表面的升降台11，升降台11可借助气缸等升降机构10而升降。升降台11兼用作左右一对的定刀片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。
进而，设置有光学检查部件16，光学检查部件16包括：从上方向定刀片11a、11b之间照射光的光源14、和配置在定刀片11a、11b之间的用于观察来自光源14的光的相机(例如IR相机)15。
光学检查部件16形成为：可以与定刀片11a、11b及断开刀片12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。
在图案化基板W位于上侧的状态下将其放置于该断开装置B的升降台11，将切割环1固定在台座7上。然后，如图6所示，使升降台11少许上升而使伸展胶带2拉伸(第一伸展工序)。
该第一伸展工序中的升降台11的上升量被设定为使图案化基板W因伸展胶带2的拉伸而被向外牵拉、且预定断开线L的断开起点5的裂纹向厚度方向渗透(扩展)而例如稍微分离10μm～1000μm左右。但是，因TEG等图案而形成得不完全的断开起点5未分离而保持原样。
在这种状态下，为使图案化基板W的预定断开线L来到光源14的正下方，将光源14和相机15与升降台11一起左右移动，并从光源14照射光，根据相机15的图像中映现的明暗来进行断开起点5是否分离得当的判断。然后，当判断为未分离时，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，从而使未分离部位断开。需要说明的是，伸展胶带2优选由透过光的材料形成。
用光学检查部件16进行检查的话，可以根据透过的光的明暗来检测未分离部位，因此，可以使用廉价简单的光学系统的检查器具。
在上述断开工序中，既可以在用光学检查部件16依次对预定断开线L的断开起点5进行检查的同时，每当发现未分离部位，便用断开刀片12进行断开；也可以在检查了所有的预定断开线L之后再用断开刀片12将检出的未分离部位断开。
后者的情况下，优选先编程，使指定了检出的未分离部位的加工处方自动输入附带的计算机，在检查了所有的预定断开线L之后，根据输入的加工处方，用断开刀片12依次使未分离部位断开。
接下来，如图7所示，将升降台11进一步上升，使所有的预定断开线L完全断开(第二伸展工序)。
通过第二伸展工序，伸展胶带2被进一步拉伸，粘贴于伸展胶带2的图案化基板W受到向外的拉张应力，所有的预定断开线L均被完全断开。断开为单个的单位器件在粘贴于伸展胶带2的状态下被取出。
在该第二伸展工序中，优选预先设定升降台11的升降率，使断开的各单位器件的间隔(断开宽度)为0.05mm～2mm左右。
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，以流程图简要示出上述断开方法的工序。
首先，通过激光加工装置A对粘贴于伸展胶带2的图案化基板W加工断开起点5(S1)。
接下来，通过第一伸展工序，使预定断开线L的断开起点5少许分离(S2)。
接下来，通过光学检查部件16对预定断开线L的未分离部位进行检测(S3)。
接下来，通过断开刀片12使预定断开线L的未分离部位断开(S4)。该断开既可以是在光学检查部件16进行检查的同时每次发现未分离部位便进行断开，也可以是在检查了所有的预定断开线L之后将未分离部位断开。
接下来，通过第二伸展工序，将图案化基板W的所有预定断开线L同时断开(S5)。
如上所述，根据本断开方法，利用光学检查部件16对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发生未分离的部分进行检测，并用断开刀片12对该检出的部位施加外压而使图案化基板W挠曲，从而将该检出部位先行断开。由此，可以防止在第二伸展工序中拉伸伸展胶带2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。
而且，由于在光学检查部件16的检查工序之前先在第一伸展工序中对图案化基板W施加拉张应力而使完全的断开起点5稍微分离，同时使因TEG等图案而形成得不完全的断开起点保持未分离地残存，因此，断开起点5分离的部位与未分离部位的光的透过率表现出显著差异，可以容易地辨别相机图像的明暗，能够准确地进行未分离部位的检测。
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，在上述实施例中，是在相同平台(ステージ)上进行图案化基板W的未分离部位的检查和未分离部位的断开，但也可以在其它平台上进行光学检查部件的未分离检查工序，并在检出未分离部位之后，通过由断开刀片和定刀片形成的三点弯曲方式的断开单元进行断开。
另外，上述实施例中，在断开工序中采用的是以升降台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，为了进行未分离检查，优选使用透明的工作台和弹性体。
工业上的利用可能性
本发明适用于以伸展方式来对在玻璃、陶瓷等脆性材料基板的表面或内部形成有电子电路图案、薄膜的图案化基板进行断开。
附图标记说明
A 激光加工装置
B 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
10 升降机构
11 升降台
11a、11b 定刀片(受刃)
12 断开刀片(ブレイク刃)
13 TEG等图案
14 光源
15 相机
16 光学检查部件

Claims (1)

1.一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或内部形成有电子电路图案，所述断开装置由激光加工装置部分和断开装置部分构成，
所述激光加工装置部分具有对粘贴于由切割环支撑的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，
所述断开装置部分包括：
第一伸展机构，通过拉伸所述伸展胶带而对所述图案化基板施加拉张应力，以使所述断开起点的裂纹沿基板厚度方向扩展；
光学检查部件，对通过所述第一伸展机构处理后的所述断开起点进行检查；以及
未分离部位断开机构，具有断开刀片，对于由所述光学检查部件检出的存在不完全断开起点的预定断开线，通过用所述断开刀片施加外压而使所述图案化基板挠曲来进行断开，
所述断开装置部分具备用于放置固定所述切割环的台座，在所述台座的中间部分形成有中空部，在所述中空部以能够升降的方式配置有升降台，所述升降台兼用作左右一对定刀片，所述左右一对定刀片以夹着所述断开起点的方式承接其两侧部分，在所述左右一对定刀片的上方以能够升降的方式配置有断开刀片，
所述光学检查部件包括：
光源，从上方向所述左右一对定刀片之间照射光；以及
相机，配置在所述一对定刀片之间，观察来自所述光源的光，
所述光学检查部件形成为能够与所述左右一对定刀片以及所述断开刀片同步地移动。
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