JP2020151929A - 脆性材料基板のブレイク装置およびブレイク方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分断時に基板表面に傷がつくことを抑制して高品位の製品を得ることのできるブレイク装置を提供する。【解決手段】基板載置面の端辺に角部１ａ、１ｂが形成された左右一対の受け刃１、２と、押刃３とを備え、受け刃は互いに間隔をあけて角部どうしが平行になるように配置され、押刃は受け刃の間に押し込み可能に配置され、分断対象の脆性材料基板Ｗを、その表面に形成されたスクライブラインＳが角部と平行になるようにして載置するブレイク装置であって、受け刃の角部を０．０５〜０．２ｍｍの微小アールで面取りするように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、脆性材料基板をスクライブライン（切り溝）に沿って分断するブレイク装置に関する。特に本発明はＳｉＣ基板（ウェハ）等の非常に硬い脆性材料のマザー基板の表面上に電子回路等がパターン形成された素子（デバイス）の製造過程において、当該マザー基板から個々の素子に分断するブレイク装置に関する。

Ｓｉ基板等の脆性材料基板を分断する加工では、従来より、カッターホイールやレーザビームなどを用いて基板表面にスクライブラインを形成し、その後、スクライブラインに沿ってスクライブライン形成面の反対側の面から外力を加えて基板を撓ませることにより、単位基板（素子）ごとに分断する方法が多く採用されている。
具体的には、図７に示すように、端辺に角部（エッジ）１１ａ、１２ａが形成された左右一対の受け刃１１、１２を、角部どうしが互いに平行になるようにして所定の間隔をあけて配置し、分断対象の基板Ｗを、スクライブラインＳが間隔の中心位置にくるようにして受け刃上（基板載置面）に載置し、押刃１３をスクライブラインの上方から基板Ｗに押しつけて、３点支持による曲げモーメントにより基板Ｗを撓ませてスクライブラインから分断している（特許文献１及び２参照）。

左右の受け刃１１、１２に支点としての機能を発揮させるために、従来では、左右受け刃の対向する角部（エッジ）１１ａ、１２ａを尖らせて、分断される基板Ｗに対して断面視でほぼ点接触するように形成している。これにより、左右の受け刃１１、１２と押刃１３による３点支持の曲げモーメントを効果的に生じさせて基板の分断効率を高めている。また、受け刃や押刃には、硬さと靭性に優れた超硬合金や工具鋼等で作られている。

特開２０１７−１１４１３８号公報 特開２０１６−０４３５０３号公報

近年、半導体デバイスの高精細化、高機能化が求められていることから、基板の品質、強度のさらなる改善が必要になっている。そのための一つの手段として、半導体デバイスの基板材料にＳｉＣ（シリコンカーバイト）を用いることで性能向上が図られている。ＳｉＣ基板は、Ｓｉ基板に比べて格段に高い絶縁破壊電界強度や高耐圧性を備え、薄膜で高精細化、高機能化が達成できる。

しかし、ＳｉＣは非常に硬い材質である。そのため、ＳｉＣ基板を分断する際に、支点となる左右一対の受け刃の角部（エッジ）を尖らせたブレイク装置を用いて、左右の受け刃の先端に荷重が集中するようにして、左右の受け刃と押刃による３点支持の曲げモーメントでマザー基板の分断を繰り返すと、受け刃のエッジ部分に微細な損傷が発生して、刃こぼれのような欠けが生じる。

ブレイク前のマザー基板（ウエハ）は、電子回路などを形成したデバイス面に薄い樹脂保護膜（ＰＥＴ等の樹脂保護フィルム）が貼り付けられており、このデバイス面を下向きにして上記３点支持の曲げモーメントで分断されるのであるが、受け刃のエッジに上記のような損傷が発生していると、基板を分断する際に受け刃エッジに接触する基板面に傷がつく。この傷は、上述した樹脂保護膜に、或いは樹脂保護膜を破って電子回路等が形成されたデバイス面を傷つける。電子回路を含むデバイスは非常に繊細で高精度の組成物であるので、わずかな傷であっても重大な欠陥が生じる原因となり、歩留まりの低下に大きく影響する。

そこで本発明は、上記の課題を解決し、基板分断時の傷の発生を抑制して、高品位の製品を得ることのできるブレイク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明のブレイク装置は、基板載置面の端辺に角部が形成された左右一対の受け刃と、押刃とを備え、前記左右一対の受け刃は互いに間隔をあけて前記角部どうしが平行になるように配置され、前記押刃は前記左右一対の受け刃の間に押し込み可能に配置され、分断対象の脆性材料基板を、その表面に形成されたスクライブラインが前記左右一対の受け刃の間の位置で前記角部と平行になるようにして前記基板載置面上に載置するとともに、前記押刃を前記左右一対の受け刃の間に押し込んで前記脆性材料基板を撓ませるようにしてブレイクする脆性材料基板のブレイク装置であって、
前記左右一対の受け刃の角部はアール面取りされているようにした。
ここで、左右一対の受け刃の角部のアール面取りのアールは、０．０５〜０．２ｍｍ（好ましくは０．０８〜０．１５ｍｍ、特には０．１±０．０２５ｍｍ）微小アールとなるように形成してもよい。また、前記左右一対の受け刃の角部間の間隔はブレイクしようとするスクライブラインに隣接する両側のスクライブライン同士の間隔の１／２〜３／４倍（素子の大きさの１〜１．５倍）であるのがよい。
また、別の観点からなされた本発明のブレイク方法は、脆性材料基板をスクライブラインに沿って分断するブレイク方法であって、
基板載置面の端辺に（例えば、０．０５〜０．２ｍｍの微小アールで）面取りが行われた角部が形成された左右一対の受け刃を用いて、当該受け刃が互いに間隔をあけて前記角部どうしが平行になるように配置し、前記脆性材料基板の前記スクライブラインが前記左右一対の受け刃の間の位置で前記角部と平行になるようにして前記脆性材料基板を前記基板載置面上に載置し、前記左右一対の受け刃の間に押し込み可能に配置された押刃を、当該左右一対の受け刃の間に押し込んで前記脆性材料基板を撓ませるようにしてブレイクする。
ここで脆性材料基板としてＳｉＣ基板をブレイクしてもよい。

本発明のブレイク装置では、左右一対の受け刃の角部が微小アールで面取りされているので、非常に硬い基板の分断であっても、分断時の荷重が角部に集中することなく分散されるようになり、角部が欠けて損傷部分が生じることを抑制することができ、これにより、受け刃の損傷に起因する分断後の製品に生じる傷を抑制して、高品位の製品を提供することができる。また、角部の面取りは０．０５〜０．２ｍｍといった非常に小さなアール（Ｒ）で形成されているので、３点支持による曲げモーメントの支点としての機能を損なうことがない。

本発明にかかるブレイク装置の受け刃部分を示す断面図。 分断される基板（ウエハ）を示す斜視図。 従来の受け刃を用いた分断結果を示す図表。 本発明の受け刃を用いた分断結果を示す図表。 切り取られた半導体素子の傷発生例を示す平面図。 従来の受け刃エッジに発生した傷を模写した拡大斜視図。 従来の受け刃部分を示す断面図。

以下において、本発明にかかるブレイク装置の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、分断対象であるマザー基板の一例として、図２で示すような、薄い樹脂保護膜で保護された電子回路等のデバイス面を一面に有するＳｉＣウエハ（以下、単に基板という）Ｗを対象とした。基板Ｗには、前工程で互いに交差するＸ−Ｙ方向の複数のスクライブライン（分断ライン）Ｓ１、Ｓ２が格子状に加工されており、このスクライブラインＳ１、Ｓ２に沿って本発明の分断装置により基板Ｗが分断されて製品となる個々の半導体素子Ｗ１が切り出される。

図１は、本発明にかかる分断装置を示すものである。この分断装置は、分断すべき基板Ｗのスクライブラインの方向に沿って、所定の間隔をあけて平行に配置された左右一対の受け刃１、２と、この左右の受け刃１、２の中間上方位置で昇降機構（図示外）により昇降可能に配置されて、受け刃１、２間に下降する押刃３とを備えている。受け刃１、２並びに押刃３は、硬さと靭性に優れた超硬合金や工具鋼で作られている。

それぞれの受け刃１、２は、互いに交わる縦、横二つの面の交点に角部１ａ、２ａを有し、この角部１ａ、２ａが、０．０５〜０．２ｍｍ（好ましくは０．０８〜０．１５ｍｍ）の微小なアール（Ｒ）で面取りされている。

また、左右の受け刃１、２の間隔Ｌは、例えば２ｍｍ四方の半導体素子Ｗ１を切り取る場合は２〜３ｍｍで形成されている。

基板Ｗを分断する際は、デバイス面を下方にし、かつ、Ｘ方向またはＹ方向のスクライブライン、例えばＸ方向のスクライブラインＳ１が間隔Ｌの中心位置で下側となるようにして受け刃１、２上に載置し、昇降可能な押刃３をスクライブラインの上方から基板Ｗに向けて押し込んで、３点支持による曲げモーメントにより基板Ｗを撓ませてスクライブラインＳ１から分断する。次いで、上記と同様に基板Ｗを、Ｙ方向のスクライブラインＳ２に沿って分断して製品となる半導体素子Ｗ１を切り出す。この分断の際に、受け刃の角部１ａ、２ａのアール（Ｒ）が、０．０５〜０．２ｍｍと非常に小さいので、角部１ａ、２ａが３点支持による曲げモーメントの支点としての機能を損なうことがない。

本発明者等は、本発明の受け刃と従来の受け刃とによる基板の分断実験をそれぞれ行った。基板は、一枚から２ｍｍ四方の半導体素子を５０００個程度切り出すことができる直径１５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍのＳｉＣウエハを使用した。このウエハを２０枚分断して最後のウエハから切り出された１００枚の半導体素子Ｗ１を抽出し、傷の有無の検証を行った。なお、この際の本発明の受け刃１、２の角部のアール（Ｒ）は０．１ｍｍで、左右受け刃の間隔Ｌは２．５ｍｍとした。

図３は、上記した従来の受け刃による分断実験結果を表示したものであり、図４は本発明の受け刃による分断実験結果を示すものである。図３（ａ）、図４（ａ）における「横方向に並んだ傷」とは、図５で示す半導体素子Ｗ１をＹ方向に沿って分断したときにＹ方向に沿って配置された一方の受け刃に接触して生じた傷Ｋ１であり、図３（ｂ）、図４（ｂ）における「縦方向に並んだ傷」とは、Ｘ方向に沿って分断したときの受け刃に接触して生じた傷Ｋ２である。
この図では、例えば、図３（ａ）の座標Ｘ１−Ｙ１の座標点にある半導体素子には横方向に並んだ傷が１０本あり、図３（ｂ）の座標Ｘ５−Ｙ６の座標点にある半導体素子には縦方向に並んだ傷が１２本あることを示している。
この実験結果から、切り出された１００個の半導体素子に対して、従来の方法（微小Ｒを形成しない）では、横方向の傷が４４１本、縦方向の傷が９８７本、合計１４２８本の傷があったのに対し、本発明の方法（微小Ｒを形成）による分断では殆ど傷の発生が見られず、僅か横方向の傷が２本生じただけであって、高品位の半導体素子が得られた。
また、この分断実験後に、それぞれの受け刃を検証した。図６は従来の受け刃の検証結果を模写した拡大斜視図であって、受け刃角部（エッジ）に図のような欠けなどの微細な損傷が生じていることが確認された。これに対し、本発明の受け刃では、角部に欠けなどの損傷は全く見られなかった。

このように、受け刃の角部１ａ、２ａが微小アール（Ｒ）で面取りされているので、ＳｉＣウエハのような非常に硬い基板の分断であっても分断時の荷重が分散されて角部に欠けなどの損傷部分が生じることを抑制することができる。従って、受け刃の損傷に起因する分断後の製品の傷を抑制して、高品位の製品を得ることができる。また、角部の面取りは０．０８〜０．１５ｍｍといった非常に小さなアール（Ｒ）で形成されているので、３点支持による曲げモーメントの支点としての機能を損なうことがない。

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ない。例えば、分断される基板として上記実施例で示したＳｉＣウエハの他に、各種基板の分断にも適用することができる。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。

本発明は、ＳｉＣウエハなどの硬度の高い脆性材料基板をスクライブラインに沿って分断するブレイク装置として好適に利用することができる。

Ｌ 受け刃間の間隔
Ｓ１ Ｘ方向のスクライブライン
Ｓ２ Ｙ方向のスクライブライン
Ｗ 基板（ウエハ）
Ｗ１ 半導体素子
１ 受け刃
１ａ 角部
２ 受け刃
２ａ 角部
３ 押刃

Claims (5)

1. 基板載置面の端辺に角部が形成された左右一対の受け刃と、押刃とを備え、
   前記左右一対の受け刃は互いに間隔をあけて前記角部どうしが平行になるように配置され、前記押刃は前記左右一対の受け刃の間に押し込み可能に配置され、
   分断対象の脆性材料基板を、その表面に形成されたスクライブラインが前記左右一対の受け刃の間の位置で前記角部と平行になるようにして前記基板載置面上に載置するとともに、
   前記押刃を前記左右一対の受け刃の間に押し込んで前記脆性材料基板を撓ませるようにしてブレイクする脆性材料基板のブレイク装置であって、
   前記左右一対の受け刃の角部はアール面取りされているブレイク装置。
2. 前記角部のアール面取りのアールが、０．０５〜０．２ｍｍである請求項１に記載のブレイク装置。
3. 前記左右一対の受け刃の角部間の間隔がブレイクしようとするスクライブラインに隣接する両側のスクライブライン同士の間隔の１／２〜３／４倍である請求項１または請求項２に記載のブレイク装置。
4. 脆性材料基板をスクライブラインに沿って分断するブレイク方法であって、
   基板載置面の端辺にアール面取りが行われた角部が形成された左右一対の受け刃を用いて、当該受け刃が互いに間隔をあけて前記角部どうしが平行になるように配置し、
   前記脆性材料基板の前記スクライブラインが前記左右一対の受け刃の間の位置で前記角部と平行になるようにして前記脆性材料基板を前記基板載置面上に載置し、
   前記左右一対の受け刃の間に押し込み可能に配置された押刃を、当該左右一対の受け刃の間に押し込んで前記脆性材料基板を撓ませるようにしてブレイクする脆性材料基板のブレイク方法。
5. 前記脆性材料基板はＳｉＣ基板である請求項４に記載の脆性材料基板のブレイク方法。
   
   

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