JP5216040B2

JP5216040B2 - 脆性材料基板の分断方法

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Publication number: JP5216040B2
Application number: JP2010082952A
Authority: JP
Inventors: 健二村上; 真和武田
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011212963A; KR20110109881A; CN102218777B; KR101318818B1; CN102218777A; TW201134777A; TWI429604B

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_１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_１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_１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_１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_１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_１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_１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、脆性材料基板の電子回路等が形成された上面側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前記基板上面に当接する一対の上刃と、スクライブラインを設けた上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_１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_２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_３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_１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_１，Ｓ_２，Ｓ_３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_３から右側に距離Ｌ内、上刃６ｂはスクライブラインＳ_２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_１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_１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_１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_１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_３から右側に距離Ｌ内、上刃６ｂはスクライブラインＳ_２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。

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。

Ｓ_１分断すべきスクライブライン
Ｓ_２，Ｓ_３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
１ＬＴＣＣ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

脆性材料基板の電子回路等が形成された上面側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前記基板上面に当接する一対の上刃と、スクライブラインを設けた上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。
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。