JP2011212963A - 脆性材料基板の分断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】各スクライブライン近傍で押圧可能な緩衝領域の幅が片側250μm以下であっても、電子回路形成部分に損傷を与えることなく、3点曲げモーメントによってブレイクすることのできる分断方法を提供する。
【解決手段】 脆性材料基板1に複数条のスクライブラインを形成した後、分断すべきスクライブラインを跨いでその左右位置の基板上に当接する一対の上刃6と、スクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインに相対する部位に当接する下刃5とを配置して、下刃5もしくは上刃6を基板1に押圧することによって、3点曲げモーメントにより基板1をスクライブラインに沿ってブレイクする工程を含み、このブレイク工程において、左右の上刃6を、分断すべきスクライブラインSに隣接する左右のスクライブラインSの間で、かつ、この左右のスクライブラインSの近傍位置に当接するようにする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ガラス、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる基板の分断方法に関する。特に本発明は、基板上に形成した複数条のスクライブラインに沿って短冊状あるいは格子状に基板を分断してチップ等の製品に分断する方法に関する。
従来より、脆性材料基板に対して、ダイシングソー、カッターホイール、レーザビームを用いて、複数条のスクライブラインを形成し、その後に、外力を印加して基板を撓ませてスクライブラインに沿ってブレイクすることにより、チップ等の製品を取り出す方法が知られている(例えば特許文献1等)。
例えば、図5はレーザビームを用いてテーブル22上の基板21にスクライブラインを形成する場合を示す斜視図であり、スクライブ予定ラインに沿って走査機構25によりレーザ光学系23のビームスポットを走査し、続いて直後を追従するように冷却機構24のノズル24aから冷媒を噴射することにより、基板内の熱応力分布を利用してスクライブラインSを形成する。このスクライブ形成工程の後に、スクライブラインを形成した面とは反対側の面からスクライブラインに相対する部分をローラや下刃(ブレイクバー)等で押圧することにより脆性材料基板を撓ませ、曲げモーメントによりスクライブラインに沿ってブレイクする。
脆性材料基板に対し、スクライブラインに沿って曲げモーメントを加えてブレイクする際、曲げモーメントを効果的に生じさせるために、3点曲げ方式にて行うのが好ましい。図6は一般的な3点曲げ方式によるブレイク工程を示すものであり、基板Wの分断すべきスクライブラインSを跨ってその左右位置に接触する一対の上刃16(ブレイクバー)と、スクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインSに相対する部分に接触する下刃15(ブレイクバー)とを配置し、下刃もしくは上刃の何れかを基板Wに押圧することによって、曲げモーメントを生じさせている。
なお、ブレイクバーに代えて、ローラを用いた押圧による3点曲げ方式を採用することも可能である(特許文献1の図3参照)。
特開平08−175837号公報
半導体ウエハ等の基板に形成したスクライブラインに沿って、上記の3点曲げ方式で曲げモーメントを与えてブレイクを行う場合、曲げモーメントを充分に働かすためには、スクライブラインの左右の上刃16の間隔を100μm以上、好ましくは200μm以上、さらに好ましくは500μm以上(すなわち中央のスクライブラインSとの間隔は50μm以上、好ましくは100μm以降、特には250μm以上)にしておく必要があり、これより片側距離Lが小さくなると、ブレイクが困難になるなどの不都合が生じる。
一方、基板Wの上面にはスクライブラインSの左右の近傍部分(緩衝領域ともいう)を除いて微細な電子回路等が形成されている。この電子回路形成部分に上刃16が接すると、回路切断等の損傷が生じるおそれがある。そのため、ブレイク時に上刃16を当てる位置は、分断すべきスクライブラインS近傍の電子回路が形成されていない緩衝領域にする必要がある。
これまでの製造プロセスでは、基板に形成される電子回路のパターンは、スクライブラインSを中心として幅が500μm以上の緩衝領域が形成されるようにしてあり、スクライブラインS近傍には、一対の上刃16が接する間隔2Lを500μm以上に広げることができたので、特に問題なくブレイクすることができていた。
しかし、近年、集積度の高い電子回路が望まれており製品(チップ)のさらなる小型化が求められている。また、製造コスト低減の観点から、基板あたりの製品個数の増大が求められており、そのため、スクライブライン近傍の電子回路を形成しない領域(緩衝領域)の間隔を極限まで小さくする必要が生じてきた。スクライブライン近傍で電子回路を形成しない緩衝領域の間隔が500μm以下に制限されると、もはや一対の上刃16の間隔2Lを500μm以上確保することができなくなり、3点曲げ方式での分断は困難となる。
そこで本発明は、スクライブライン近傍の電子回路を形成しない領域(緩衝領域)の間隔が幅500μm以下、さらには200μm以下、特には100μm以下に制限される場合であっても、電子回路形成部分に損傷を与えることなく、3点曲げ方式によるブレイク加工が可能な方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明の基板分断方法では、脆性材料基板上に複数条のスクライブラインを形成した後に、分断すべきスクライブラインを跨いでその左右位置の基板上に当接する一対の上刃と、分断すべきスクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインに相対する部位に当接する下刃とを配置して、前記下刃もしくは上刃を基板に押圧することによって、3点曲げモーメントにより脆性材料基板をスクライブラインに沿ってブレイクする工程を含み、このブレイク工程において、前記左右の上刃を、分断すべきスクライブラインと平行に隣接する左右のスクライブラインの間で、かつ、この左右のスクライブライン近傍で上刃の接触が許容される緩衝領域に当接するようにしている。
本発明の分断方法によれば、ブレイク工程において、左右の上刃を、分断すべきスクライブラインと平行に隣接する左右のスクライブラインの間で、かつ、この左右のスクライブラインの近傍に当接するようにしたので、左右の上刃の間隔を分断すべきスクライブラインに隣接する左右のスクライブラインの近くまで広げることができる。これにより、各スクライブライン近傍で上刃が基板に接触することが許容される緩衝領域の間隔が狭い場合であっても、ブレイク時に基板に接する一対の上刃の間隔を広く確保することができ、押圧時における曲げモーメントを充分に働かすことができて確実に基板を分断することができるといった効果がある。
上記脆性材料基板上に形成される各スクライブラインにおいて、上刃が基板に接触することが許容される緩衝領域の間隔がスクライブラインを中心に片側250μm以下であってもよい。
このような場合にあっても、左右の上刃の間隔を、各スクライブライン間の間隔の約二つ分に相当する大きな幅を確保することができ、曲げモーメントを効果的に働かせることが可能となる。
本発明にかかる分断方法において使用するブレイク装置の一実施態様を示す断面図である。 加工対象のLTCC基板を粘着フィルム上にマウントされた状態を示す平面図である。 ブレイク工程の動作の一例を示す図である。 ブレイク工程の他の動作の一例を示す図である。 スクライブ工程の一例を示す斜視図である。 従来の3点曲げモーメントにより基板をブレイクする状態を示す図である。
以下、本発明にかかる分断方法の詳細を、一実施形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。ここでは多数の電子部品が一体成形されたLTCC基板(低温焼成セラミックス基板)をブレイクして電子部品を取り出す場合を例に説明する。
図1は本発明にかかる分断方法を実施する際に使用するブレイク装置の断面図であり、図2は分断対象となるLTCC基板が、ダイシングフレームに貼り付けた粘着フィルム上にマウントされた状態を示す平面図である。
最初に、加工対象のLTCC基板1とその支持方法について説明する。図2に示すように、複数の電子部品Pが縦横に並べて一体成形されているLTCC基板1が方形であることから、基板支持板2は中央部にLTCC基板1より大きめの方形の開口部7が設けてある。基板支持板2は方形の開口部7を覆うように弾性フィルム4が載置される。この弾性フィルム4は、基板支持板2よりも径が大きいダイシングフレーム3に貼られた状態で周囲を固着してある。そして弾性フィルム4の上面にLTCC基板1が粘着性物質で固着してある。ダイシングフレーム3は搬送機構(不図示)により左右に移動されるようにしてある。この例では、ダイシングフレーム3よりも、LTCC基板1に近い位置で弾性フィルム4を支持するために、基板支持板2を設けているが、基板支持板2を設けることなく、ダイシングフレーム3のみで、弾性フィルム4を支持するようにしてもよい。特に、基板がウエハ状(円形)の場合には、中央部に円形の開口部が設けられた基板支持板を設けてもよく、基板支持板を設けることなく、ダイシングフレーム3のみで弾性フィルムを支持するようにしてもよい。
LTCC基板1には、下刃5(図1参照)との位置合わせ用マーク(アライメントマーク)8が形成してあり、上方に設置した撮像装置(不図示)でLTCC基板1の表面を撮像することで、撮像された位置合わせ用マーク8を参照してブレイク位置の位置決めをすることができる。この例では、位置合わせ用マーク8を参照してブレイク位置の位置決めをするが、スクライブライン自体を参照してブレイク位置の位置決めをすることもできる。
LTCC基板1には、ブレイク工程の前に、スクライブ工程が行われ、例えば図5で示したレーザスクライブ法により複数のスクライブライン11(図1参照)が形成されている。そして、各スクライブライン11を中心線として左右に距離Lの幅で緩衝領域が形成してある。具体的には、左右に幅250μmずつ、すなわち幅500μmの領域を、ブレイク装置BRで接触可能な緩衝領域として製品パターンが形成してある。
次に、ブレイク装置BRについて図1に基づいて説明する。ブレイク装置BRは、リング状のダイシングフレーム3内で、弾性フィルム4の下面に対し、開口部7を有する基板支持板2の上面を、真空吸着機構(不図示)により固定する。弾性フィルム4の上面は強い粘着性物質が塗布されており、この粘着性物質によりLTCC基板1が固着保持される(図2)。
ブレイク装置BRは、基板支持板2の開口部7の上面側にLTCC基板1をマウントした状態で、LTCC基板1の上方において上下動および左右動することが可能な2本の上刃(ブレイクバー)6a,6bと、弾性フィルム4の下方で上下動および左右動することが可能な1本の下刃(ブレイクバー)5とを備えている。上刃6a,6b、下刃5の移動は駆動装置(不図示)により行われる。
上刃6a,6b、下刃5は、LTCC基板1との接触面が各スクライブライン11近傍の緩衝領域内(片側250μm内)におさまるようにするために先端を鋭角にしてある。ただし、緩衝領域内で押圧できれば問題なく、その範囲内であればむしろ基板との接触面が平坦である方がよいので、最先端面は150μm〜200μmの幅で平坦にしてある。また、先端をR面(下刃6a,6b、下刃5の長手方向の端部から見た断面が曲線)としてもよい。
次に、ブレイク装置BRによるブレイク動作について説明する。既述のように、LTCC基板1の上面には複数の平行なスクライブライン11,11,・・・,11が形成されているが、次回、分断するスクライブラインをスクライブラインSとし、その右側に隣接するスクライブラインをスクライブラインSとし、左側に隣接するスクライブラインをスクライブラインSとする。
図3は第一の動作例を示す図である。図3(a)に示すように、LTCC基板1の下側では、スクライブラインSの真下でLTCC基板1から離れた位置に下刃5を配置するようにする。一方、LTCC基板1の上面には製品パターンが形成されているので、上刃6a,6bが接することができる緩衝領域は各スクライブラインS,S,Sを中心として、許容幅2L(片側L)内に限られている。具体的には許容幅2Lが500μm(片側Lが250μm)内、さらには200μm(片側Lが100μm)内、特には100μm(片側Lが50μm)内に限られている。
そこで、上刃6aはスクライブラインSから右側に距離L内、上刃6bはスクライブラインSから左側に距離L内にくるようにLTCC基板1から離れた非接触状態で左右に位置を調整し、続いて上刃6a,6bを下降させてLTCC基板1に接するようにする。
続いて図3(b)に示すように、下刃5を上昇して、スクライブラインSの真下になるフィルム4の下面に当接させた状態で基板を下から押圧する。これにより、3点曲げ方式によるブレイクが行われる。
スクライブラインSのブレイクが終わると、下刃5、上刃6a,6bを退避させ、LTCC基板1を移動させて次に分断するスクライブラインの真下に下刃5がくるようにし、以下、同様の手順により、次々とブレイクを実行する。
図4は第二の動作例である。図4(a)に示すように、LTCC基板1の下側では、スクライブラインSの真下でLTCC基板1から離れた位置に下刃5がくるように調整し、続いて、下刃5を上昇させてフィルム4の下面(スクライブラインSの真下)に当接させた状態にする。
一方、LTCC基板1の上面は、上刃6aはスクライブラインSから右側に距離L内、上刃6bはスクライブラインSから左側に距離L内にくるように、LTCC基板1から離れた非接触状態で左右に位置を調整する。
続いて図4(b)に示すように、上刃6a,6bを下降させてLTCC基板1に当接し上から押圧する。これにより、3点曲げ方式によるブレイクが行われる。
スクライブラインSのブレイクが終わると、下刃5、上刃6a,6bを退避させ、LTCC基板1を移動させて次に分断するスクライブラインの真下に下刃5がくるようにし、以下、同様の手順により、次々とブレイクを実行する。
以上説明したように、本発明によれば、分断すべきスクライブラインに対し、これに隣接するスクライブライン近傍の緩衝領域を利用して押圧するようにしたことにより、上刃の間隔を、3点曲げモーメントの作用限界である500μmを大きく超えた間隔を確保することができ、1つのスクライブラインにおける左右両側の緩衝領域の幅が250μmより狭い場合であっても、曲げモーメントを効果的に作用させることが可能となって確実に基板をブレイクすることができるようになった。
なお、上記実施形態では、上刃6a,6bを直接LTCC基板1に接するようにしたが、基板保護のため、緩衝材(保護フィルム)を貼っておき、その上から接するようにしてもよい。
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではない。例えば、上記実施例では、上刃、下刃となるブレイクバーを用いたが、上刃、下刃をローラで実現するようにしてもよい。
また、加工対象の基板として、LTCC基板を例にしたが、ガラス基板やシリコン基板であってもよい。
その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
本発明の分断方法は、ガラス基板、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる基板の分断に利用される。
分断すべきスクライブライン
,S 分断すべきスクライブラインの左右に隣接するスクライブライン
1 LTCC基板
2 基板支持板
3 ダイシングフレーム
4 弾性フィルム
5 下刃
6a,6b 上刃

Claims (2)

  1. 脆性材料基板上に複数条のスクライブラインを形成した後に、分断すべきスクライブラインを跨いでその左右位置の基板上に当接する一対の上刃と、スクライブラインを設けた面とは反対側の面でスクライブラインに相対する部位に当接する下刃とを配置して、前記下刃もしくは上刃を基板に押圧することによって、3点曲げモーメントにより脆性材料基板を当該分断すべきスクライブラインに沿ってブレイクする工程を含み、
    このブレイク工程において、前記左右の上刃を、分断すべきスクライブラインと平行に隣接する左右のスクライブラインの間で、かつ、この左右のスクライブライン近傍で上刃の接触が許容される緩衝領域に当接するように配置したことを特徴とする脆性材料基板の分断方法。
  2. 脆性材料基板上に形成される各スクライブラインにおいて、上刃が基板に接触することが許容される緩衝領域の間隔がスクライブラインを中心に片側250μm以下である請求項1に記載の分断方法。
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