JP5884852B2

JP5884852B2 - 炭化珪素板のスクライブ方法及びスクライブ装置

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Publication number: JP5884852B2
Application number: JP2014086922A
Authority: JP
Inventors: 坂東　和明; 和明坂東
Original assignee: Bando Kiko Co Ltd
Current assignee: Bando Kiko Co Ltd
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: JP2014139027A

Description

本発明は、炭化珪素板にカッターホイールで圧力をかけて当該カッターホイールを炭化珪素板上で転動させて、炭化珪素板にスクライブラインを刻み形成する炭化珪素板のスクライブ方法及びスクライブ装置に関する。

ところで炭化珪素板（ＳｉＣ板）などは、その表面硬度が高く、スクライブ（切線刻み形成）する際に、カッターホイールの上滑り（スリップ）が非常に起きやすく、スクライブ開始点から有効な垂直クラックを得るスクライブラインの刻み形成は困難である。スクライブラインに沿って曲げ応力を加えて折割すると、スクライブ開始点及びその近傍において、垂直クラックの途切れからソゲ等の発生がし易い。

特開２００９−２４８２６７

本発明はスクライブ開始点から有効な垂直クラックが連続して発生するようにした炭化珪素板のスクライブ方法及びスクライブ装置を提供しようとしたものである。

本発明は、スクライブ開始にあたって、開始点に先ず、クボミを刻み形成し、このクボミ内からスクライブをスタートするようにした炭化珪素板のスクライブ方法である。

本発明は、スクライブ開始にあたって、先ず、スクライブ開始点にカッターホイールを炭化珪素板に圧接した状態で、カッターホイールを微小回動また微小揺動させて、上記開始点にクボミを刻み形成した後、このクボミ内よりスクライブをスタートするようにした炭化珪素板のスクライブ方法である。

更に、本発明は、スクライブ開始にあたって、カッターホイールとは別に設けたダイヤモンドスクライブスタイラスを開始点に伸長、圧接してクボミを形成し、次にカッターホイールをこのクボミに降下させ、このクボミ内よりスクライブをスタートさせるようにした炭化珪素板のスクライブ方法である。

更にまた、本発明は、カッターホイールを備え、このカッターホイールを炭化珪素板に圧接した状態で転動させてスクライブラインを刻み形成するようにしたスクライブヘッドと、ダイヤモンドスクライブスタイラスを備え、このダイヤモンドスクライブスタイラスを炭化珪素板に圧接してクボミを刻み形成するダイヤモンドスタイラス装置とを備えたスクライブ装置である。

尚、上記クボミの大きさ（径）はスクライブラインの太さに等しいか、または小さく形成されるのが好ましいが、スクライブラインの太さよりも大きくしてもよい。

本発明における炭化珪素板は、例えば、半導体装置の基板（ウェハ）、電子機器の素子等の基板等に使用される。

スクライブ開始にあたって、先ず開始点にクボミを刻み形成し、次に、このクボミ内からカッターホイールをスクライブスタートさせるため、開始点から有効な垂直クラックが連続して発生する。このため、開始点を含めたスクライブライン全体に渡って良質な折割が得られる。

また、カッターホイールがクボミ内からスタートするため、クボミのセンターとスクライブラインが一致する。

図１は、本発明に係るスクライブ方法の一例を実施中の一例のスクライブ装置の概略正面図である。図２は、図１に示したスクライブ装置において本発明に係るスクライブ方法を実施中の説明図である。図３は、本発明のスクライブ方法に係るスクライブラインの一例を平面をもって説明した説明図である。図４は、本発明に係るスクライブ方法によるスクライブ要部の断面説明図である。図５は、本発明に係るスクライブ方法の他の例を実施中の他の例のスクライブ装置の概略正面図である。図６は、図５に示す本発明のスクライブ方法を実施中のスクライブ装置のスクライブヘッド及びダイヤモンドスタイラス装置の正面図である。図７は、本発明に係る更に他の例のスクライブ方法を実施中の更に他の例のスクライブ装置の概略正面図である。図８は、スクライブ装置でもある炭化珪素板の切断装置において、本発明に係るスクライブ方法の他の例を実施中の炭化珪素板の切断装置の概略平面図である。図９は、図８に示す本発明のスクライブ方法を実施中のカッターヘッドの正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。もちろん、本発明のスクライブ方法はスクライブヘッド及びスクライブ装置において、実施されるものであるため、スクライブ装置についての実施形態をもって本発明のスクライブ方法を説明する。

第一実施形態
図１から図４において、スクライブ装置１は、炭化珪素板２を載置し、真空吸着固定する水平のテーブル３と、テーブル３をＹ軸方向に水平移動するようにガイドして支持する平行な一対のガイドレール４、４と、ガイドレール４、４に沿ってテーブル３をスクライブ数値制御移動させる送りネジ５及びＹ軸制御モータ６と、Ｘ軸方向に沿ってテーブル３の上方に架設されたガイドレール装置体７と、ガイドレール装置体７へＸ軸方向にガイドされて移動するように取付けられたキャリッジ８と、キャリッジ８をＸ軸方向に数値制御移動させる送りネジ及びＸ軸制御モータ９と、キャリッジ８の前面に装置されたスクライブヘッド１０とを備える。

スクライブヘッド１０は、下端にカッターホイールホルダ１１を備えたスプライン軸１２と、スプライン軸１２を上下動自在にして、回転もされるように中心に保持するロータリスプライン装置１３とスプライン軸１２の上端にフリー回転継手１４を介して連結したエーアシリンダ装置１５とを備える。

もちろんエーアシリンダ装置１５の本体はキャリッジ８に取付けられ、ピストンロッド１６がスプライン軸１２にフリー回転継手１４を介してスプライン軸１２に連結されている。

カッターホイールホルダ１１には、カッターホイール１７を備える。もちろん、カッターホイール１７の軸芯はスプライン軸１２の軸芯に対して偏心（進向に対して後方に）して設けられている。

ロータリスプライン装置１３に保持されたスプライン軸１２はエーアシリンダ装置１５によってロータリスプライン装置１３内をＺ軸方向（炭化珪素板２面に対して垂直方向）に上下動される。かつ、スクライブ時には、カッターホイール１７に対して炭化珪素板２面と直角方向にエーア圧力が与えられる。

スプライン軸１２はロータリスプライン装置１３により回転駆動される。

ロータリスプライン装置１３の側方に角度制御モータ１９が設けられている。

ロータリスプライン装置１３には、スプライン軸１２を回転する駆動ギア２０を備え、駆動ギア２０が角度制御モータ１９に取付けたギア２１とかみ合せ連結されて、角度制御モータ１９によりスプライン軸１２、延いてはカッターホイール１７が角度制御回転される。即ち、カッターホイール１７の刃面がスクライブ方向に向くように角度制御される。

本スクライブ装置１によって実施される本発明のスクライブ方法第１実施形態を以下に説明する。

焼結ダイヤモンドホイールからなると共に好ましくは、刃先角度が９０°から１４０°であって、半径（ホイール径）が２ｍｍから３．５ｍｍであるカッターホイール１７にエーア圧力を加えながら転動させてスクライブラインを刻み形成する動作に入る直前度毎に、スクライブ開始点Ａに、先ずカッターホイール１７を降下し、例えば、刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２ｋｇ／ｃｍ^２で圧接し、当該圧接状態でカッターホイール１７を微小に回動又は揺動して、開始点ＡにクボミＢを刻み形成する。図１から図４に示すように、クボミＢ内からカッターホイール１７を圧接状態でスクライブスタートをさせて、クボミＢから発した連続したスクライブラインＣを刻み形成する。

スクライブラインＣを形成する度毎に、開始点ＡにクボミＢを刻み形成し、クボミＢからスクライブをスタートさせる方法である。

尚、クボミＢの大きさ（径）は、スクライブラインＣの太さに等しいか、または小さくする。図３には、説明のためクボミを大きく描いてある。

このように、開始点Ａに刻み形成したクボミＢ内からスクライブを行うことにより、開始点Ａからのカッターホイールの上滑り（スリップ）が発生せず、クボミ（開始点Ａ）から連続した垂直クラックを発生させることができ、良質な折割が得られる。

また、カッターホイール１７がクボミＢからスタートするため、クボミＢのセンターとスクライブラインＣが一致する。

第２実施形態
図５及び図６において、スクライブ装置２２は、スクライブヘッド２３を取付けたキャリッジ２４の前面に、スクライブヘッド２３と並んでダイヤモンドスタイラス装置２５を備える。

ダイヤモンドスタイラス装置２５は、スクライブ開始に際して、炭化珪素板２へのクボミＢの刻み形成を専用にするものである。さて、本実施形態におけるスクライブ装置２２は、載置された炭化珪素板２を真空吸着して固定し、水平回転するテーブル２６と、テーブル２６をＹ軸方向に水平移動するようにガイド支持する平行な一対のガイドレール２７、２７と、ガイドレール２７、２７に沿ってテーブル２６を数値制御移動させる送りネジ２８及びＹ軸制御モータ２９と、Ｘ軸方向に沿ってテーブル２６の上方に架設されたガイドレール装置体３０と、ガイドレール装置体３０へＸ軸方向にガイドされて移動するように取付けられたキャリッジ２４と、キャリッジ２４をＸ軸方向に数値制御移動させる送りネジ及びＸ軸制御モータ３１と、キャリッジ２４の前面に装置されたスクライブヘッド２３と、同じくキャリッジ２４の前面においてスクライブヘッド２３の側方に並んで設けられたダイヤモンドスタイラス装置２５とを備える。スクライブ装置２２においては、スクライブヘッド２３には、下端に焼結ダイヤモンドホイールからなると共に好ましくは、刃先角度が９０°から１４０°であって、半径（ホイール径）が２ｍｍから３．５ｍｍであるカッターホイール３２を備えているが、炭化珪素板２に垂直な軸の回わりに回転させる角度制御装置は備えていない。ガイドレール装置体３０に沿ったＸ軸方向のスクライブを行う。

スクライブヘッド２３もまた、カッターホイール３２を炭化珪素板２にエーア圧力をもって、例えば、刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２．０ｋｇ／ｃｍ^２で圧接した状態で転動させ、スクライブラインを刻み形成する。即ち、スクライブヘッド２３は、キャリッジ２４前面に取付けたスライドブッシュ体３３と、スライドブッシュ体３３により上下動自在に保持された上下動体３４と、上下動体３４の下端に備えたカッターホイールホルダ３５と、上下動体３４の上端に連結されたエーアシリンダ装置３６とを備える。

カッターホイールホルダ３５にはカッターホイール３２を備える。上下動体３４の上端はエーアシリンダ装置３６のピストンロッド３７に連結されている。

上下動体３４はエーアシリンダ装置３６によって上下動され、スクライブ時に、カッターホイール３２は上下動体３４を介してエーアシリンダ装置３６から圧力を受けて炭化珪素板２に、例えば、刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２．０ｋｇ／ｃｍ^２で圧接され、キャリッジ２４の移動と共に転動してスクライブが行われる。

一方、ダイヤモンドスタイラス装置２５は、キャリッジ２４の前面に取付けた中空シャフトを備えたＤＤモータ３８と中空シャフト内にスライド自在に保持され、回転駆動を受けるスプライン軸３９と、スプライン軸３９の下端に設けられたダイヤモンドスクライブスタイラス４０と、スプライン軸３９の上端にフリー回転継手４１を介して連結したエーアシリンダ装置４２とからなり、エーアシリンダ装置４２はピストンドロッド４３がスプライン軸３９に連結されている。

ダイヤモンドスタイラス装置２５の動作は、エーアシリンダ装置４２によってスプライン軸３９が炭化珪素板２に向って伸長し、先端のダイヤモンドスクライブスタイラス４０を炭化珪素板２に圧接すると共に、ＤＤモータ２８を駆動させて先端のダイヤモンドスクライブスタイラス４０を微小に回転させることによりクボミＢを形成する。

エーアシリンダ装置４２による上下動の代りに、ダイヤモンドスクライブスタイラス４０をまたはダイヤモンドスタイラス装置２５全体をリニアモータ又はサボモータで上下動させてもよい。

本スクライブ装置２２によって実施されるスクライブ方法を以下に説明する。

炭化珪素板２へのスクライブラインの刻み形成の度毎において、スクライブ開始に際して、先ず、ダイヤモンドスタイラス装置２５をスクライブ開始点Ａに位置合せさせ、ダイヤモンドスタイラス装置２５を動作させる。スプライン軸３９を伸長させて、先端のダイヤモンドスクライブスタイラス４０を開始点Ａに圧接させて、ダイヤモンドスクライブスタイラス４０を微小回転、また揺動させることにより、開始点ＡにクボミＢを刻み形成する。

クボミＢの形成と同時に、ダイヤモンドスクライブスタイラス４０を引込める。次に、クボミＢ形成された位置（開始点Ａ）に代って、カッターホイール３２を移動し、位置合せさせ、カッターホイール３２を伸長させて、クボミＢ内に、例えば、刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２．０ｋｇ／ｃｍ^２で圧接させる。この状態でクボミＢ内からスクライブをスタートして、クボミＢから連続してスクライブラインＣを刻み形成する。

尚また、クボミＢの大きさ（径）は、通常スクライブラインＣの太さに等しいか、または小さくするが、大きくしてもよい。

第３実施形態
図７において、本実施例のスクライブ装置４５は、焼結ダイヤモンドホイールからなると共に好ましくは、刃先角度が９０°から１４０°であって、半径（ホイール径）が２ｍｍから３．５ｍｍであるカッターホイール４６を備え、カッターホイール４６を炭化珪素板２に、例えば、刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２．０ｋｇ／ｃｍ^２で圧接した状態で転動させてスクライブラインＣを刻み形成するスクライブヘッド４７と、炭化珪素板２にクボミＢの刻み形成を専用に行うダイヤモンドスタイラス装置４８とを互いに独立させ、それぞれ別々のキャリッジ４９、５０に取付けたものである。

それぞれのキャリッジ４９、５０はテーブル５１の上方に架設のガイドレール装置体５２に独立して取付けられ、互いに相手に対して独立して移動するようになっている。即ち、スクライブヘッド４７とダイヤモンドスタイラス装置４８とは、互いに相手に対して独立して移動する。

また、スクライブヘッド４７とダイヤモンドスタイラス装置４８とのそれぞれの構造及び動作は、前記第２実施形態に示したスクライブ装置２２のスクライブヘッド２３、ダイヤモンドスタイラス装置２５の構造動作と同じものでもよい。

スクライブ装置４５は、また第２実施形態のものと同じように、載置された炭化珪素板２を真空吸着して固定し、水平回転するテーブル５１と、テーブル５１をＹ軸方向に水平移動するようにガイド支持する平行な一対のガイドレール５３、５３と、ガイドレール５３、５３に沿ってテーブル５１を数値制御移動させる送りネジ５８及びＹ軸制御モータ５４と、Ｘ軸方向に沿ってテーブル５１の上方に架設されたガイドレール装置体５２と、ガイドレール装置体５２へＸ軸方向にガイドされて移動するように取付けられた２基のキャリッジ４９、５０と、一方のキャリッジ４９をＸ軸方向に数値制御移動させる送りネジ及び一方のＸ軸制御モータ５５と、他方のキャリッジ５０を同じくＸ軸方向に数値制御移動させる送りネジ及び他方のＸ軸制御モータ５６と、一方のキャリッジ４９の前面に装置された前記スクライブヘッド４７と、他方のキャリッジ５０の前面に装置された前記ダイヤモンドスタイラス装置４８とを備える。

ダイヤモンドスタイラス装置４８は第２実施形態におけるダイヤモンドスタイラス装置２５と同じように、先端にダイヤモンドスクライブスタイラス５７を備え、ダイヤモンドスクライブスタイラス５７が炭化珪素板２に向って伸長し、圧接して、微小回転、また微小揺動してクボミＢを刻み形成するようになっている。

本スクライブ装置４５によって実施されるスクライブ方法を以下に説明する。

炭化珪素板２へのスクライブラインの刻み形成の度毎において、そのスクライブ開始に際して、先ず、ダイヤモンドスタイラス装置４８がスクライブ開始点Ａへ移動し、位置合せし、直にダイヤモンドスタイラス装置４８が動作し、開始点ＡにクボミＢを刻み形成する。クボミＢが形成されると直ちに、ダイヤモンドスタイラス装置４８は元の位置に復帰する。次に代わって、スクライブヘッド４７がクボミＢ（開始点Ａ）形成位置に移動、位置合せし、カッターホイール４６を伸長させてクボミＢ内に、例えば、刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２．０ｋｇ／ｃｍ^２で圧接させる。この状態でクボミＢ内からスクライブをスタートさせ、クボミＢから連続したスクライブラインＣを刻み形成する。

もちろん、クボミＢの大きさ（径）は、スクライブラインＣの太さに等しいか、または小さくするが、スクライブラインより大きくてしてもよい。

第４実施形態
図８及び図９において、炭化珪素板の切断装置６０は、焼結ダイヤモンドホイールからなると共に好ましくは、刃先角度が９０°から１４０°であって、半径（ホイール径）が２ｍｍから３．５ｍｍであるカッターホイール６１を備えたキャリッジ６２が平面座標系をＮＣ制御されて移動する。従ってカッターホイール６１は、直交座標系においてＮＣ制御されて移動する。

図８に示されるように、基台６３上にＹ軸に沿ってガイドレール６４、６４が設けられ、ガイドレール６４、６４によって移動台６５がＹ軸方向に移動され、更に、移動台６５にはＸ軸に沿ったガイドレール６６、６６が設けられ、ガイドレール６６、６６によってキャリッジ６２がＸ軸方向に移動自在である。移動台６５はＹ軸制御モータ６７及びかみ合いラック装置また送りネジによってＹ軸方向に数値制御されて移動される。

移動台６５上のキャリッジ６２はＸ軸制御モータ６８及びかみ合いラック装置また送りネジにより、Ｘ軸方向へ数値制御移動される。

従って、キャリッジ６２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に位置制御され、キャリッジ６２に取付けられたカッターホイール６１は予め記憶された運動軌跡を移動する。以下、図９に示すように、キャリッジ６２の前面には、スクライブヘッドでもあるカッターヘッド６９が装置されている。

カッターヘッド６９は下端にカッターホイールホルダ７０を備えたスプライン軸７１と、スプライン軸７１を上下動自在にして、回転もされるように中心に保持するロータリスプライン装置７２とスプライン軸７１の上端にフリー回転継手７３を介して連結したエーアシリンダ装置とを備える。エーアシリンダ装置７４の本体はキャリッジ６２に取付けられ、ピストンロッド７５がスプライン軸７１にフリー回転継手７３を介してスプライン軸７１に連結されている。

カッターホイールホルダ７０にはカッターホイール６１を備える。カッターホイール６１の軸芯はスプライン軸７１の軸芯に対して偏心（進向に対して後方）して設けられている。

ロータリスプライン装置７２に保持されたスプライン軸７１はエーアシリンダ装置７４によってロータリスプライン装置７２内をＺ軸方向（炭化珪素板２面に対して垂直方向）に上下動される。

スクライブ時には、カッターホイール６１に対して炭化珪素板２面と直角方向にエーア圧力が与えられる。また、スプライン軸７１はロータリスプライン装置７２により回転駆動される。ロータリスプライン装置７２の側方に角度制御モータ７６が設けられている。

ロータリスプライン装置７２には、スプライン軸７１を回転する駆動ギア７７を備え、駆動ギア７７が角度制御モータ７６に取付けたギア７８とかみ合せ連結されて、角度制御モータ７６によりスプライン軸７１延いてはカッターホイール６１が角度制御回転される。

即ち、カッターホイール６１の刃面がスクライブ方向に向くように角度制御される。炭化珪素板２は基台６３に設けられたテーブル７９に載置され、かつ、必要に応じて吸着固定される。

本切断装置１によって実施される本発明のスクライブ方法を以下に説明する。

カッターホイール６１にエーア圧力を加えながら転動させてスクライブラインを刻み形成する動作に入る直前度毎に、スクライブ開始点Ａに、先ずカッターホイール６１を降下し、例えば、刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２．０ｋｇ／ｃｍ^２で圧接し、この圧接状態でカッターホイール６１を微小に回動又は揺動して、開始点ＡにクボミＢを刻み形成する。次に、クボミＢ内からカッターホイール６１を圧接状態でスクライブスタートさせて、クボミＢから発した連続したスクライブラインＣを刻み形成する。

また、カッターホイール６１がクボミＢからスタートするため、クボミＢのセンターとスクライブラインＣが一致する。

Claims

スクライブ開始にあたって、先ず炭化珪素板の一方の面のスクライブ開始点に水平軸の周りで回転自在であると共に刃先角度が９０°から１４０°である焼結ダイヤモンドホイールを炭化珪素板の一方の面に刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２ｋｇ／ｃｍ^２で圧接させた状態で、当該焼結ダイヤモンドホイールを炭化珪素板の一方の面に対して直交する垂直軸の周りで回動又は揺動させて、上記開始点にクボミを刻み形成し、クボミを形成した後、このクボミにおいて炭化珪素板の一方の面に焼結ダイヤモンドホイールを圧接させた状態で、焼結ダイヤモンドホイールによる炭化珪素板の一方の面に対するスクライブをスタートさせる炭化珪素板のスクライブ方法。
スクライブ開始にあたって、水平軸の周りで回転自在であると共に刃先角度が９０°から１４０°である焼結ダイヤモンドホイールとは別に設けたダイヤモンドスクライブスタイラスを先ず、炭化珪素板の一方の面のスクライブ開始点に圧接させた状態で、炭化珪素板の一方の面に直交する垂直軸の周りで回動又は揺動させて、上記開始点にクボミを刻み形成し、クボミを形成した後、このクボミにおいて炭化珪素板の一方の面に焼結ダイヤモンドホイールを刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２ｋｇ／ｃｍ^２で圧接し、この圧接後、焼結ダイヤモンドホイールによる炭化珪素板の一方の面に対するスクライブをスタートさせる炭化珪素板のスクライブ方法。
炭化珪素板の一方の面に対して直交する垂直軸の周りで回動又は揺動自在なダイヤモンドスクライブスタイラスを備え、このダイヤモンドスクライブスタイラスを炭化珪素板の一方の面に圧接して垂直軸の周りで回動又は揺動させて当該炭化珪素板の一方の面にクボミを刻み形成するダイヤモンドスタイラス装置と、水平軸の周りで回転自在であると共に刃先角度が９０°から１４０°である焼結ダイヤモンドホイールを備え、この焼結ダイヤモンドホイールをクボミにおいて炭化珪素板の一方の面に刃先荷重０．１ｋｇ／ｃｍ^２から２ｋｇ／ｃｍ^２で圧接した状態で水平軸の周りで転動させて炭化珪素板の一方の面にスクライブラインを刻み形成するようにしたスクライブヘッドとを備えたスクライブ装置。