JP6417828B2 - パターニング基板のブレイク方法並びにブレイク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスやセラミック、シリコン等の脆性材料基板の表面に、微細な電子回路パターンが形成されたパターニング基板を個々のデバイスに分断するブレイク方法並びにブレイク装置に関する。

従来より、基板の表面にレーザ光を照射してその焦点を基板内部に合わせることにより、基板内部に多光子吸収による改質領域（クラック領域、溶融処理領域、屈折率変化領域）を分断予定ラインに沿って形成し、その後、基板に引張応力を印加させて改質領域を起点として基板を分断する、所謂「エキスパンド方式」によるブレイク方法が、例えば特許文献１等で知られている。

この「エキスパンド方式」のブレイク方法を図１、図２並びに図９、図１０を参照にして説明する。
図１、図２に示すように、分断すべきパターニング基板Ｗをダイシングリング１に張設された伸縮可能なエキスパンドテープ（一般的にはダイシングテープともいう）２に貼り付け、焦点Ｐを基板内部に合わせてレーザ光をパターニング基板Ｗに照射して、基板内部に多光子吸収による改質領域の分断起点５を分断予定ラインＬに沿って形成する。
次いで、図９、図１０に示すように、パターニング基板Ｗを上側にした状態でエキスパンドテープ２を昇降台１６’上に載せ、昇降台１６’を上昇させてエキスパンドテープ２を伸張（エキスパンド）させることにより、エキスパンドテープ２に貼り付けたパターニング基板Ｗに引張応力を生じさせて、分断起点５からパターニング基板Ｗを分断する。

分断起点の形成は、熱応力分布を利用した初期亀裂伸展方法によっても形成することができる。この方法では、図３に示すように、エキスパンドテープ２に貼り付けたパターニング基板Ｗの表面に対して初期亀裂（トリガークラック）を形成し、初期亀裂からレーザ光を走査しながら照射加熱するとともに、これに追従して冷却機構のノズル６から加熱領域に冷媒を噴射する。このときの加熱による圧縮応力と、次の急冷による引張応力とによる基板厚み方向の熱応力分布（温度分布）によって、パターニング基板Ｗの表面に分断予定ラインに沿って初期亀裂（クラック）を伸展させる。この伸展した亀裂を分断起点５とすることができる。
分断起点の形成は、レーザ（例えば、紫外線（ＵＶ）レーザ）照射による基板表面でのアブレーション（溝形成）や改質領域の形成、基板内部での改質領域の形成によって行ってもよいし、レーザ（例えば、赤外線（ＩＲ）レーザ）による加熱と冷却とによる熱応力亀裂伸展によって行ってもよい。
なお、本発明では、上記したように、レーザ光により形成された多光子吸収による基板表面又は内部に形成された改質領域、アブレーションにより形成された溝並びに熱応力分布による亀裂を含め、総称して「分断起点」という。

特開２００３−３３４８１２号公報

上記した「エキスパンド方式」によるブレイク方法では、分断予定ラインに沿って形成された分断起点を、エキスパンドテープを伸張させることにより分断するものであるから、複数の分断予定ラインを比較的小さな力で同時に分断することができる。
しかし、このブレイク方法では、図５（ａ）の平面図並びに図５（ｂ）の断面図に示すように、分断予定ラインＬ、すなわち、レーザ光を照射するストリート上にＴＥＧ等のパターン１３があると、レーザ光の透過を阻害して充分な分断起点を形成することができない場合がある。したがって、次のエキスパンドブレイク工程でエキスパンドテープ２を伸張させたときに、未分離が生じたり、あるいは分断予定ラインＬ以外で枝状クラックや分断が生じたり、電子回路パターンが破損したりするなどのダメージが発生するといった問題点があった。
ここで、「ＴＥＧ」とは、加工プロセスによって所望のデバイスが形成できているかを評価するために、本体デバイスとは別に作られる半導体素子のことである。ＴＥＧには、配線抵抗測定、ビアホール抵抗測定、パーティクルによるパターン欠損測定、ダイオード特性測定、ショート、リーク測定など種々のものがある。

本発明は、上記した従来課題の解決を図り、未分離や基板ダメージを生じない新規なブレイク方法及びブレイク装置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、本発明の分断方法は、ガラスやセラミック、シリコン等の脆性材料基板の表面に電子回路パターンが形成されたパターニング基板のブレイク方法であって、分断すべきパターニング基板を伸縮性のあるエキスパンドテープに貼り付け、前記パターニング基板の表面に対してレーザ光を照射することにより分断予定ラインに沿った複数の分断起点を形成するレーザ加工工程と、前記レーザ加工工程で形成されるべき分断起点が不完全である部分を指定箇所とし、この指定箇所を、外圧を加えて前記パターニング基板を撓ませることによりブレイクする指定箇所ブレイク工程と、前記エキスパンドテープを伸張させることにより前記パターニング基板に引張応力を負荷させて、前記分断起点から全ての分断予定ラインを分断するエキスパンドブレイク工程とからなる。
本明細書において、指定箇所に外圧を加えて「パターニング基板を撓ませること」には、例えば、指定箇所をブレイクバーで叩くように押圧して「パターニング基板を屈曲させること」も含まれるものとし、以下についても同様とする。

また、本発明は、脆性材料基板の表面に電子回路パターンが形成されたパターニング基板のブレイク装置であって、エキスパンドテープに貼り付けた前記パターニング基板の表面に対し、レーザ光を照射して分断予定ラインに沿った複数の分断起点を形成するレーザ照射部を備えたレーザ加工装置と、前記レーザ加工装置によって形成されるべき分断起点が不完全である部分を指定箇所とし、この指定箇所を押圧して前記パターニング基板を撓ませることによりブレイクするブレイク刃を備えた指定箇所ブレイク装置と、前記エキスパンドテープを伸張させることにより前記パターニング基板に引張応力を負荷させて、前記分断起点から全ての分断予定ラインを分断するエキスパンドブレイク装置とからなる構成も特徴とする。

前記分断起点は、レーザ光の焦点を前記パターニング基板の内部に合わせて照射して、基板内部に多光子吸収による改質領域を生じさせることにより形成することができる。
また、前記分断起点は、前記パターニング基板表面に対してレーザ光を走査しながら照射加熱するとともに、これに追従して冷却機構のノズルから加熱領域に冷媒を噴射することによって、先行の加熱によって生じる圧縮応力と、次の急冷によって生じる引張応力とによる基板厚み方向の応力分布により、前記パターニング基板の表面に亀裂を生じさせることによって形成するようにしてもよい。
すなわち、分断起点の形成は、レーザ（例えば、紫外線（ＵＶ）レーザ）照射による基板表面でのアブレーション（溝形成）や改質領域の形成、基板内部での改質領域の形成によるものであってもよいし、レーザ（例えば、赤外線（ＩＲ）レーザ）による加熱と冷却とによる熱応力亀裂伸展によるものであってもよい。

本発明のブレイク方法では、先行するレーザ加工工程で形成されるべき分断起点が不完全であって、後続のエキスパンドブレイク工程で未分離を生じる虞のある部分を指定箇所とし、この指定箇所に対して外圧を加えることによりパターニング基板を撓ませて先行分断する。これにより、次のエキスパンドブレイク工程でエキスパンドテープを伸張させてパターニング基板をブレイクするときに、未分離となる指定箇所の発生を防ぐことができると共に、分断予定ライン以外で枝状クラックや分断が生じたり、電子回路パターンに破損が生じたりする等のダメージの発生を抑制することができ、端面強度に優れた高精度の単位デバイスを得ることができる。

前記指定箇所ブレイク工程では、先端を尖らせた板状のブレイク刃を、指定箇所の分断予定ラインに押し付けることにより前記パターニング基板を撓ませて（屈曲させて）前記分断予定ラインから分断するのがよい。これにより、パターニング基板を指定箇所から確実に分断することができる。

分断対象のパターニング基板をダイシングリングのエキスパンドテープに貼り付けた状態を示す斜視図。 分断起点の加工例を示す説明図。 分断起点の別の加工例を示す説明図。 指定箇所ブレイク装置を概略的に示す断面図。 パターニング基板の分断予定ライン上にＴＥＧパターンがある状態を示す平面図と断面図。 指定箇所を指定箇所ブレイク装置によりブレイクする状態を示す断面図。 エキスパンドブレイク装置を概略的に示す断面図。 本発明のブレイク方法のフローチャート。 従来のエキスパンド方式によるブレイク方法を説明する断面図。 図９の昇降台を上昇後のエキスパンドテープの伸張状態を示す断面図。

以下、本発明に係るブレイク方法並びにブレイク装置の詳細を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のブレイク方法及びブレイク装置では、ガラスやセラミック、シリコン等の脆性材料基板の表面に、電子回路やＴＥＧ等のパターンが形成されたパターニング基板Ｗがブレイク対象となる。

パターニング基板Ｗは、図１、図２に示すように、ダイシングリング１に支持された伸縮性のあるエキスパンドテープ２に貼り付けられ、レーザ加工装置Ａのテーブル３上に載置される。そして、レーザ照射部４からパターニング基板Ｗの表面に焦点Ｐを基板内部に合わせてレーザ光を照射して、基板内部に多光子吸収による改質領域（脆弱となった溶融処理領域等）、すなわち、分断起点５をＸ方向（又はＹ方向）の分断予定ラインＬに沿って形成する。全てのＸ方向の分断予定ラインに沿って分断起点５を形成した後、テーブル３を回転させるなどして、Ｙ方向の分断予定ラインＬに沿って分断起点５を形成する（レーザ加工工程）。

分断起点５の形成は、前述のように、熱応力分布を利用した方法によっても加工することができる。
すなわち、図３に示すように、エキスパンドテープ２に貼り付けたパターニング基板Ｗの表面に対してレーザ照射部４からレーザ光を走査しながら照射加熱するとともに、これに追従して冷却機構のノズル６から加熱領域に冷媒を噴射する。このときの加熱による圧縮応力と、次の急冷による引張応力とによる基板厚み方向の熱応力分布（温度分布）によって、パターニング基板Ｗの表面に分断予定ラインＬに沿って初期亀裂（クラック）が伸展、すなわち、分断起点５となる連続して伸展する亀裂を形成することができる。

次に、図４に示すように、パターニング基板Ｗを下側にした状態で、ダイシングリング１を指定箇所ブレイク装置Ｂの台盤７上に載置固定する。
指定箇所ブレイク装置Ｂの台盤７の中間部分は中空に形成されており、この中空部９に、平らな上面を有する受刃１１が上下位置調整可能に配置されている。受刃１１は、パターニング基板Ｗの分断すべき分断予定ラインＬ、すなわち、分断起点５を挟んでその両脇部分を受ける左右一対の受刃１１ａ、１１ｂを形成する。また、左右の受刃１１ａ、１１ｂの上方には、先端を尖らせた板状のブレイク刃１２が昇降可能に配置されている。なお、受刃１１並びにブレイク刃１２は、同調して中空部９内で図４の左右方向（矢印方向）に移動してその位置を変えることができるように形成されている。

上記したレーザ加工工程において、図５に示すように、パターニング基板Ｗの分断予定ラインＬ、すなわち、レーザ光を照射するストリート上に、例えばＴＥＧ等のパターン１３が存在すると、レーザ照射時にレーザ光の透過を阻害して充分な分断起点を形成することができず、不完全のまま残されることがある。分断予定ラインＬ上にあるＴＥＧパターン１３の位置は、加工すべきパターニング基板Ｗを観測することによって予め確認できるので、この位置を指定箇所としてまずブレイク刃１２によりブレイクする。すなわち、指定箇所加工レシピを作成して、そのデータを付帯するコンピュータに入力し、当該指定箇所加工レシピに基づいてブレイク刃１２並びに受刃１１ａ、１１ｂの位置を移動させる。
そして、図６に示すように、ブレイク刃１２を下降させて、ブレイク刃１２と受刃１１ａ、１１ｂとによる３点曲げモーメントによってパターニング基板Ｗを叩くように押圧することにより屈曲させて指定箇所をブレイクする。なお、このブレイク時には、パターニング基板Ｗの下側表面に柔軟な保護シート８を配置しておくのが好ましい。

次いで、エキスパンドブレイク装置Ｃによって、エキスパンドブレイク工程を行い、全ての分断予定ラインＬをブレイクする。
図７はエキスパンドブレイク装置Ｃを示すものであって、ダイシングリング１を載置固定するための台盤１４を備えている。台盤１４の中間部分は中空に形成されており、この中空部１５にパターニング基板Ｗを受ける昇降台１６が配置されている。昇降台１６はシリンダ等の昇降機構１７によって上下に昇降できるように形成されている。

エキスパンドブレイク工程を行うにあたって、図７（ａ）に示すように、ダイシングリング１を反転させてパターニング基板Ｗを上向きにした状態で台盤１４に載置固定する。この際、保護シート８は除去しておく。そして、図７（ｂ）に示すように、昇降機構１７により昇降台１６を上昇させてエキスパンドテープ２を伸張させる。この伸張によって、エキスパンドテープ２に貼り付けられたパターニング基板Ｗは、矢印に示すように外方向への引張応力を受けて分断起点５から分断され、全ての分断予定ラインＬがブレイクされる。個々に分断された単位デバイスはエキスパンドテープ２に貼り付けられた状態で取り出される。
また、エキスパンドテープ２を伸張させた状態で、パターニング基板Ｗ（個々に分断された単位デバイス）を他のダイシングリング（エキスパンドテープ）に貼り付け直してもよい。この場合、伸張されていない状態の新たなエキスパンドテープに個々に分断された単位デバイスが貼り付けられた状態となるので、エキスパンドテープからの個々に分断された単位デバイスの取り出し（ピックアップ）が容易になる。

上述したブレイク方法の工程を、フローチャートで概略的に示すと図８のようになる。
まず、エキスパンドテープ２に貼り付けたパターニング基板Ｗを観測して分断予定ラインＬ上にあるＴＥＧの位置を確認する（Ｓ１）。パターニング基板Ｗの観測は、エキスパンドテープ２に貼り付ける前であってもよい。
続いて、本実施例では、分断予定ライン上にＴＥＧがある箇所をブレイク刃１２によるブレイク指定箇所として加工レシピを作成する（Ｓ２）。
次いで、レーザ加工により分断予定ラインＬに沿った分断起点５を加工する（Ｓ３）。
続いて、加工レシピに基づいて、ブレイク刃１２により指定箇所をブレイクする（Ｓ４）。
次いで、エキスパンドブレイク装置Ｃでエキスパンドテープ２を伸張させ、パターニング基板Ｗをエキスパンドすることにより分断起点５から全ての分断予定ラインＬを同時にブレイクする（Ｓ５）。

以上説明したように、本ブレイク方法では、先行するレーザ加工工程でパターニング基板Ｗに形成されるべき分断起点５が不完全であって、後続のエキスパンドブレイク工程で未分離を生じる虞のある部分を指定箇所とし、この指定箇所をブレイク刃１２により外圧を加えてパターニング基板Ｗを撓ませることにより先行分断する。これにより、次のエキスパンドブレイク工程でエキスパンドテープ２を伸張させたときに、未分離箇所が発生するのを防ぐことができると共に、分断予定ライン以外で枝状クラックや分断が生じたり、電子回路パターンが破損したりするなどのダメージの発生を抑制することができ、端面強度に優れた高精度の単位デバイスを得ることが可能となる。

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例構造のみに特定されるものではなく、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、変更することができる。
例えば、上記実施例では、ブレイク工程において、エキスパンドテープ２に貼り付けられたパターニング基板Ｗを受刃１１で支持する形態としたが、通常のテーブルで支持する形態としても実施可能である。なお、パターニング基板をテーブルで支持する場合には、テーブル表面に弾性体を配置し、弾性体を介して支持することが好ましい。

本発明は、ガラスやセラミック等の脆性材料基板の表面に、電子回路パターンや薄膜が形成されたパターニング基板をエキスパンド方式でブレイクするのに好適に利用される。

Ａ レーザ加工装置
Ｂ 指定箇所ブレイク装置
Ｃ エキスパンドブレイク装置
Ｌ 分断予定ライン
Ｗ パターニング基板
１ ダイシングリング
２ エキスパンドテープ
５ 分断起点
１１ 受刃
１２ ブレイク刃
１３ ＴＥＧパターン
１６ 昇降台

Claims (5)

1. 脆性材料基板の表面に電子回路パターンが形成されたパターニング基板のブレイク方法であって、
   分断すべきパターニング基板を伸縮性のあるエキスパンドテープに貼り付け、前記パターニング基板の表面に対してレーザ光を照射することにより分断予定ラインに沿った複数の分断起点を形成するレーザ加工工程と、
   前記分断予定ライン上に跨がってレーザ光の透過を阻害するパターンが形成されている箇所を指定箇所とし、この指定箇所に外圧を加えて前記パターニング基板を撓ませることによりブレイクする指定箇所ブレイク工程と、
   前記エキスパンドテープを伸張させることにより前記パターニング基板に引張応力を負荷させて、前記分断起点から全ての分断予定ラインを分断するエキスパンドブレイク工程とからなるパターニング基板のブレイク方法。
2. 前記分断起点は、レーザ光の焦点を前記パターニング基板の内部に合わせて照射して、基板内部に多光子吸収による改質領域を生じさせることにより形成されている請求項１に記載のパターニング基板のブレイク方法。
3. 前記分断起点は、前記パターニング基板表面に対してレーザ光を走査しながら照射加熱するとともに、これに追従して冷却機構のノズルから加熱領域に冷媒を噴射することによって、先行の加熱によって生じる圧縮応力と、次の急冷によって生じる引張応力とによる基板厚み方向の応力分布により、前記パターニング基板の表面に亀裂を生じさせることにより形成するようにした請求項１に記載のパターニング基板のブレイク方法。
4. 前記指定箇所ブレイク工程は、先端を尖らせた板状のブレイク刃を、指定箇所の分断予定ラインに押し付けることにより前記パターニング基板を撓ませて前記分断予定ラインから分断するようにした請求項１〜請求項３のいずれかに記載のパターニング基板のブレイク方法。
5. 脆性材料基板の表面に電子回路パターンが形成されたパターニング基板のブレイク装置であって、
   エキスパンドテープに貼り付けた前記パターニング基板の表面に対し、レーザ光を照射して分断予定ラインに沿った複数の分断起点を形成するレーザ照射部を備えたレーザ加工装置と、
   前記分断予定ライン上に跨がってレーザ光の透過を阻害するパターンが形成されている箇所を指定箇所とし、この指定箇所を押圧して前記パターニング基板を撓ませることによりブレイクするブレイク刃を備えた指定箇所ブレイク装置と、
   前記エキスパンドテープを伸張させることにより前記パターニング基板に引張応力を負荷させて、前記分断起点から全ての分断予定ラインを分断するエキスパンドブレイク装置とからなるパターニング基板のブレイク装置。

Images