JP2005279977A - Method for cutting hard, brittle substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細な凹凸を有する硬質脆性基板の切断を好適に行う基板切断方法に関するものである。 The present invention relates to a substrate cutting method for suitably cutting a hard brittle substrate having fine irregularities.
従来サファイア、シリコン、水晶等の硬質脆性基板において、板状基板の切断は図7に示すように固定用治具2に硬質脆性基板1を接着剤3で固定し、スライシング装置やダイシング装置にて回転させた円盤状のブレード4を基板に対し水平移動させることにより切断を行うことがある。さらに、硬度が高く厚みが厚い材料の場合、ブレード4のZ軸移動(切り込み深さ)を数段階に分けて切断を行う。
Conventionally, in a hard brittle substrate such as sapphire, silicon, crystal, etc., the plate-like substrate is cut by fixing the hard
ここで、1回の切り込み深さが浅い場合は基板表面形状の影響を受けやすい。そこで、一般的にブレード4の厚みは、被切断物の捨て代を少なくするため及び切断抵抗を小さくしチッピングを軽減するために、極力薄いブレード4を使用する。
Here, when the depth of one cut is shallow, it is easily influenced by the shape of the substrate surface. Therefore, in general, the
ブレード4厚みは0.15〜1.0mmtが一般的である。薄いブレード4はブレード台金部5の剛性がないため、被切断物の表面形状の影響を受けやすい。
The thickness of the
硬質脆性基板において、板状にて結晶成長で作成された基板では表面に微細な凹凸が多数みられる。特に角板状基板を効率良く作成できるEFG法(Edge−defined Film−fed Growth Method)において製作される単結晶サファイアでは、表面に微細な凹凸が広い範囲で見られる。このような基板の表面の最大高さRyとしては、0.1〜0.4mmくらいが一般的である。 In a hard brittle substrate, a substrate formed by crystal growth in a plate shape has many fine irregularities on the surface. In particular, single crystal sapphire produced by the EFG method (Edge-defined Film-fed Growth Method) that can efficiently produce a square plate-like substrate has a wide range of fine irregularities on the surface. The maximum height Ry of the surface of such a substrate is generally about 0.1 to 0.4 mm.
このような基板の切断は、通常指定の基板サイズを得るために、結晶成長された状態(As−grown)で切断を行うが、表面の凹凸が大きく切断に支障がある場合は、表面を一度研削し凹凸を除去したのちに、切断加工が行われることがある。 In order to obtain a specified substrate size, the substrate is usually cut in a crystal-grown state (As-grown). If the surface irregularities are large and there is a hindrance to the cutting, the surface is temporarily removed. After grinding and removing the irregularities, cutting may be performed.
参考技術として特許文献1では、高硬度材の切断方法において、回転砥石を回転駆動するための駆動装置の負荷電流の変化量に基づいて、回転砥石の切削抵抗が一定となるように切断を行う方法が提案されている。具体的には負荷電流値の変化をモニターし、砥石回転数や砥石の送り速度を変化させて切削抵抗を一定にする手法である。
As a reference technique, in
また切断屑による表面キズの保護及び切断端面の脱離を防止するために、粘着シートや粘着フィルムが使用されることがある。 Moreover, an adhesive sheet or an adhesive film may be used in order to protect surface scratches by cutting waste and prevent the cut end face from being detached.
たとえば、また切断時の基板表面保護を目的として、特許文献2では、部分中和型カルボキシル基含有親水性重合体の部分架橋物とアニオン性及びカチオン性の液状界面活性剤と粘着剤とからなる保護シート・フィルムが提案されている。特許文献3では、非水溶性の保護膜を形成し保護膜とともに基板を切断することが提案させている。
硬質脆性材料のうちサファイアや水晶等は、透過率・熱伝導性の特性の優位性から液晶プロジェクターの偏光子保持板や液晶パネルの防塵板等の光学用部品としてのニーズが高まっている。該光学用部品は通常長方形の薄板基板の形状で使用されるが、4辺及び4角にチッピングおよびクラック等の欠点があると入射光が該欠点で乱反射し出射光に影響がでる。そのため、該光学用部品の製造段階ではチッピング及びクラックの発生しない加工工程が望まれる。 Of the hard brittle materials, sapphire, quartz, and the like are increasingly needed as optical parts such as a polarizer holding plate of a liquid crystal projector and a dustproof plate of a liquid crystal panel because of the superiority of transmittance and thermal conductivity. The optical component is usually used in the shape of a rectangular thin plate substrate. However, if there are defects such as chipping and cracks on four sides and four corners, incident light is irregularly reflected by the defects and affects the emitted light. Therefore, a processing process that does not generate chipping and cracks is desired in the manufacturing stage of the optical component.
従来の方法では、図8に示すように切断時微細な凹凸7にブレード4がさしかかると、凹凸7の形状に誘導され、ブレード4の剛性のないブレード砥石部6が傾く現象が発生する。このためブレード4のブレード台金部5とブレード砥石部6との接合部に負荷がかかり破損することがある、またブレード4の破損に至らなくても切断方向に対し蛇行する不具合が発生することがある。また凹凸7の形状によっては、ブレード砥石部6の先端が偏摩耗し基板との接触面積の増加により、切断抵抗値が上がり装置に負荷がかかったり、ブレードの摩耗消耗が早まったりする。
In the conventional method, as shown in FIG. 8, when the
切断時に凸部では特に応力が点で集中するため、切断基板に深いクラックやチッピングの発生が増加する。またブレード4の蛇行や切断抵抗値の急激な変化も深いクラックやチッピングの発生原因となる。
At the time of cutting, stress is concentrated particularly at the point at the convex portion, so that the occurrence of deep cracks and chipping on the cut substrate increases. Further, meandering of the
この問題を解決するための手法として、表面の凹凸7を除去する研削加工を行ったのちに切断することが考えられるが、工程が増加することによりコストアップ等の課題がある。
As a technique for solving this problem, it is conceivable to perform cutting after removing the
特許文献1では、急峻な凹凸7の場合、負荷電流が変化した時点で不具合が発生していることが多く電流値制御が後追いなるため解決策としては不十分である。
In
特許文献2では、厚みが一定のシート及びフィルムのため、貼着後も基板表面の凹凸7をそのまま反映するもしくは、凸部の周囲にシートやフィルムの貼着しない気泡が発生するため課題の解決策とはならない。特許文献3では、前述と同様にフォトレジストでは基板表面の凹凸7をそのまま反映してしまい上記課題の解決策とはならない。
In
ここで、上記課題を解決するために本発明は、表面に微細な凹凸を有する硬質脆性基板を円盤状の回転ブレードにて切断する基板切断方法において、上記凹凸上にショア硬度30以上の材質からなる平滑層を形成し、該平滑層の表面の最大高さRyを上記回転ブレードの厚みの1/3以下とし、該平滑層と硬質脆性基板を共に切断することを特徴とする。 Here, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a substrate cutting method for cutting a hard brittle substrate having fine irregularities on a surface with a disk-shaped rotating blade, from a material having a Shore hardness of 30 or more on the irregularities. The smooth layer is formed, the maximum height Ry of the surface of the smooth layer is set to 1/3 or less of the thickness of the rotating blade, and the smooth layer and the hard brittle substrate are cut together.
また、上記平滑層の形成時の流動粘度が300cp以上であることを特徴とする。 Further, the flow viscosity at the time of forming the smooth layer is 300 cp or more.
また、上記平滑層の材料が、ビニール系化合物、石油系樹脂、ロジン等の天然樹脂及びそれらの誘導体の少なくとも一種であることを特徴とする。 The material of the smooth layer is at least one of natural resins such as vinyl compounds, petroleum resins, rosin, and derivatives thereof.
また、上記平滑層において微細な砥粒を含有したことを特徴とする。 Further, the smooth layer contains fine abrasive grains.
さらに、上記平滑層と同材料の接着剤を用いて基板を固定治具に接着することを特徴とする。 Furthermore, the substrate is bonded to a fixing jig using an adhesive made of the same material as the smooth layer.
表面に微細な凹凸を有する硬質脆性基板を円盤状の回転ブレードにて切断する基板切断方法において、上記凹凸上にショア硬度30以上の材質からなる平滑層を形成し、該平滑層の表面の最大高さRyを上記回転ブレードの厚みの1/3以下とし、該平滑層と硬質脆性基板を共に切断することにより、凹凸のある基板においても安定した切断抵抗値で継続的に切断が可能となり、切断時のブレード偏摩耗や破損、基板のカケ・クラックの発生を防止できる。
In a substrate cutting method in which a hard brittle substrate having fine irregularities on a surface is cut with a disk-shaped rotary blade, a smooth layer made of a material having a Shore hardness of 30 or more is formed on the irregularities, and the maximum surface of the smooth layer is formed. By making the
本発明では、表面に微細な凹凸を有する硬質脆性基板を切断する基板の上面に、ショア硬度30以上の材質で表面の最大高さRyをブレードの厚みの1/3以下となるように平滑層を形成し、硬質脆性基板を平滑層とともに切断する。 In the present invention, a smooth layer is formed on the upper surface of a substrate for cutting a hard brittle substrate having fine irregularities on the surface so that the maximum surface height Ry is 1/3 or less of the blade thickness with a material having a Shore hardness of 30 or more. The hard brittle substrate is cut together with the smooth layer.
本発明での切断工程とは、図1に示すように硬質脆性基板1を固定用治具2に接着剤3を介して貼着し、次に、図2、3のように硬質脆性基板1の上面に平滑層8を形成する。次に図4のように切断装置にセットし平滑層8と硬質脆性基板1を同時に切断する。
In the cutting process of the present invention, the hard
平滑層8の形成方法としては、塗布・表面形状整形・硬化の工程が必要になる。塗布についてはディッピング・スプレー・刷毛塗布等が考えられる。
As a method for forming the
表面形状整形の方法については、スキージまたはプレス等で簡単に平滑面に加工できる。 The surface shape shaping method can be easily processed into a smooth surface with a squeegee or a press.
平滑層8の硬化については、乾燥、冷却、紫外線照射等の平滑層8の材料に応じた硬化方法を選択する。
For curing the
以下にロジン酸を含む熱軟化性樹脂を平滑層8として使用する場合の形成方法について説明する。
Below, the formation method in the case of using the thermosoftening resin containing a rosin acid as the
図1に示すように、固定用治具2に接着剤3を塗布し、硬質脆性基板1を接着固定する。次に図2に示すように平滑層剤10をディップ漕9に入れ平滑層剤10が液化する温度まで加温する。その後、固定用治具2に接着した硬質脆性基板1の表面側をディップ漕9に浸し、平滑層10を塗布し取り出す。
As shown in FIG. 1, an
その後、図3に示すように平滑層8の表面をスキージ11にて余分な量を取り平滑にする。その後冷却し硬化させる。このとき、平滑層8表面の最大高さRyがブレード4の厚みの1/3以下となるようにする。
Thereafter, as shown in FIG. 3, the surface of the
次に切断工程について説明をする。 Next, the cutting process will be described.
図4に示すように平滑層8を形成した被加工物をダイシング装置のテーブルにバキュームチャックで固定し、例えば、φ3”×0.3mmtのブレード4を回転させながらX方向に移動させ切断溝を加工する。ブレード4の材質として、レジンボンド、メタルボンド及びレジンメタルボンドにダイヤ砥粒を使用した物が好ましく、ブレード4の厚みとしては0.3〜0.7mmtが好ましい。ブレード4が被加工物通過後ブレード位置を原点に戻しZ軸を下げて、再度切断溝を加工する。5回同様にZ軸を下げて完全切断し基板を分割する。被加工物を固定用治具から剥がす。剥がした被加工物を加温したアルカリ洗剤で洗浄し平滑層8の除去を行えば、チッピング及びクラックの発生がない基板が作成出来る。その後仕様に応じて、面の研削及び研磨を実施する。
As shown in FIG. 4, the workpiece on which the
ブレード4の剛性はブレード4の厚みに大きく依存している。平滑層8表面の最大高さRyをブレード4の厚みの1/3以下にし、該平滑層8をショア硬度30以上の硬度とすることで、ブレード4の傾きを防止する効果及び凹凸7の切断応力を分散させる効果が得られる。硬度が低い場合では、ブレード4の振れを抑える効果が得られなくなる。
The rigidity of the
また平滑層8の厚みについては、所定の表面の最大高さRyを達成できる厚みであれば良いがブレード4の振れを抑える効果を得るには0.04mm以上が好ましい。平滑層8としてより硬度が高い材料を使用すれば、ブレード4の硬質脆性基板1に対しての垂直保持の効果が高いため膜厚を薄くすることが可能となる。
The thickness of the
平滑層8の形成は、ディッピングや刷毛塗布が簡素で望ましいため、容易に平滑面を得るには形成時の流動粘度が300cp以上であることが好ましい。粘性が低いと形成時に基板上から流れ落ちるため十分な膜厚を確保することが難しくなる。
Since the formation of the
平滑層8の材料としては、ディッピングやスプレー及び塗布が簡素で望ましいため、形成時は液化しており、熱硬化、冷却硬化または紫外線硬化し、ある程度の硬度となるビニール系化合物、石油系樹脂、ロジン等の天然樹脂及びそれらの誘導体が望ましい。
As the material of the
平滑層8の材料及び膜厚によっては、切断時にブレード砥石部6側面の目詰まりが発生する可能性がある。この場合には、平滑層8の材料に微細な粒度の砥粒を含有させることにより目詰まりを回避することができ、継続して安定した切断が実施できる。含有させる砥粒の種類としては、ブレード4がダイヤ仕様の場合は炭化珪素砥粒(GC)または白色アルミナ砥粒(WA)が好ましく、粒径としては、使用するブレード4の砥粒粒度以下のものが望ましい。含有量としては、多すぎると切断抵抗の上昇につながるため、3%〜30%程度が好ましい。
Depending on the material and film thickness of the
また平滑層8が基板を固定治具に接着する接着剤3と同材料とした場合、切断後の洗浄にて平滑層8と接着剤3を同一の洗剤で洗浄できるため、洗浄工程が簡素化できるメリットが期待できる。また平滑層8がディッピングで形成できるため、平滑層8の形成工程が簡易に構築できる。
When the
(実施例1)
厚さ1.5mm、最大高さRy0.13mmの凸部のあるサファイア基板を準備し、これに、シェア硬度が異なる数種の熱軟化性樹脂を準備し、これを用いて平滑層8を形成し、評価用試料とした。
(Example 1)
Prepare a sapphire substrate with projections with a thickness of 1.5 mm and a maximum height Ry of 0.13 mm, and prepare several thermosoftening resins with different shear hardnesses to form the
ここで、平滑層8の整形方法は、まず、上記のサファイア基板を120℃に加熱し、このサファイア基板の表面に上記の熱軟化性樹脂を0.2mmの厚みで塗布し、スキージ11で熱軟化性樹脂の表面を平滑に整えた後に常温まで冷却し硬化させたることにより形成した。
Here, the shaping method of the
ここで、得られた平滑層8の表面の最大高さRy、およびシェア硬度は、表1に記載の通りである。
Here, the maximum height Ry and the shear hardness of the surface of the obtained
こうして得られた評価用サンプルを、固定治具2に接着し1.5kwエアースピンドル仕様のダイシング装置にて4mm/sの速度で切断した。ここで、ブレード4は、厚み0.3mmtとし、材質としてレジンボンドに#270のダイヤ砥粒を含有させたものを使用した。
The sample for evaluation thus obtained was bonded to the fixing
また、平滑層8を形成しないサファイア基板(厚さ1.5mm、表面の最大高さRy0.13mm)も試料No.5として同様に切断を行った。
A sapphire substrate (thickness 1.5 mm, maximum surface height Ry 0.13 mm) on which the
表1に切断後のサファイア基板におけるチッピングの発生率、および切削抵抗の最大値を示す。なお、各々のサンプル数は100個とし、チッピング不良は、幅、深さがいずれも50μm以上のものを対象とした。
表1から明らかなように、試料No.1、2では、チッピングによる不良を抑制することができた。これは、平滑層8の表面の最大高さRyがブレード4の厚みの1/3以下であり、平滑層8のシェア硬度が30以上であるため、ブレード4の傾きを防止するとともに、平滑層8の凸部の切断応力を分散させるためと考えられる。
As is clear from Table 1, sample No. In 1 and 2, defects due to chipping could be suppressed. This is because the maximum height Ry of the surface of the
これに対し、試料No.3では、平滑層8のシェア硬度が27であるために、ブレード4の振れを防止することができずチッピング不良が発生した。また、試料No.4では、平滑層8のシェア硬度が30以上であるにもかかわらず、平滑層8の表面の最大高さRyが0.12mmとブレード4の厚さの1/3以上であるためにチッピング不良が発生した。
In contrast, sample no. In No. 3, since the shear hardness of the
さらに、平滑層8を形成していない試料No.5は、ブレード4の傾き振れおよび切断応力の分散がなされないために、チッピング不良率が高い値となった。
Furthermore, sample No. in which the
(実施例2)
さらに、実施例1の試料No.1、試料No.5と同様に作製した試料を用いて、切断時の切断抵抗の変化を評価した。なお、切断の条件は、実施例1と同様にして行った。
(Example 2)
Furthermore, sample No. 1 in Example 1 was used. 1, sample no. 5 was used to evaluate the change in cutting resistance during cutting. The cutting conditions were the same as in Example 1.
試料No.1の結果を図5に、試料No.5の結果を図6に示す。 Sample No. 1 is shown in FIG. The result of 5 is shown in FIG.
平滑層8を形成している試料No.1では、基板凸部にブレード4がさしかかってもブレード4の砥石部6が平滑層8により保持されているため傾きが発生しないため切断抵抗値が大きく振れることなく安定している。
Sample No. 5 in which the
それに対して、平滑層8を形成していない試料No.5では、ブレード4が凸部にさしかかった時点で切断抵抗値が大きくなっており、ブレード4及びサファイア基板に負荷がかかっていることがわかり、これもチッピング不良の発生であることが考えられる。
On the other hand, Sample No. in which the
本発明は、微細な凹凸を有する硬質脆性基板の切断を、高精度・高品質で継続的に好適に行う基板切断方法を提供するものである。 The present invention provides a substrate cutting method for continuously and suitably cutting a hard brittle substrate having fine irregularities with high accuracy and high quality.
1:硬質脆性基板
2:固定用治具
3:接着剤
4:ブレード
5:ブレード台金部
6:ブレード砥石部
7:凹凸
8:平滑層
9:ディップ漕
10:平滑層剤
11:スキージ
1: Hard brittle substrate 2: Fixing jig 3: Adhesive 4: Blade 5: Blade base 6: Blade grindstone 7: Concavity and convexity 8: Smooth layer 9: Dip pad 10: Smooth layer 11: Squeegee
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004093940A JP2005279977A (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Method for cutting hard, brittle substrate |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2005279977A true JP2005279977A (en) | 2005-10-13 |
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Family Applications (1)
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JP2004093940A Pending JP2005279977A (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Method for cutting hard, brittle substrate |
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JP (1) | JP2005279977A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007258321A (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Process for manufacturing light emitting element |
JP2009147277A (en) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Chip protective film |
JP2010129622A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Disco Abrasive Syst Ltd | Processing method for wafer |
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2004
- 2004-03-29 JP JP2004093940A patent/JP2005279977A/en active Pending
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