JP6555370B2 - ブレイク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス、シリコン、セラミック等の脆性材料からなる半導体基板のブレイク装置に関する。特に本発明は、半導体基板を、その表面に加工されたスクライブラインに沿って分断してチップ等の単位製品を切り出すブレイク装置に関する。

一般に、マザー基板となる半導体基板からチップを切り出す工程では、まず、半導体基板の表面にカッターホイールやレーザをスクライブ予定ラインに沿ってスクライブすることにより、互いに直交するＸ方向並びにＹ方向のスクライブライン（亀裂）を形成する。その後、ブレイク装置でスクライブラインの反対側の面からブレイクバーを押し付けて基板を撓ませることにより、半導体基板を四角形のチップに分断する（特許文献１並びに特許文献２参照）。

ブレイク装置で分断される半導体基板は、多くの場合、図１（ａ）に示すように、円形のダイシングフレーム１に貼設された樹脂製のダイシングテープ２に保持されている。半導体基板Ｗの上面又は裏面には、先行するスクライブ工程において互いに直交するスクライブラインＳが加工されている。また、図１（ｂ）は、スクライブラインＳが半導体基板Ｗの上面に設けられている場合であって、半導体基板Ｗの上面側に保護フィルム３が貼り付けられている。また、図１（ｃ）はスクライブラインＳが半導体基板Ｗの下面に設けられている場合であって、半導体基板Ｗの上面側に保護フィルム３が貼り付けられるようにしている。

ブレイクに際し、図１（ｂ）の半導体基板Ｗは、図７に示すように、スクライブラインＳを加工した面が下向きになるように反転させて、スクライブラインＳがテーブル４の中間に設けた左右一対の受刃６、６の間に位置するようにしてテーブル４に載置される。
また、図１（ｃ）の半導体基板Ｗは、図８に示すように、そのままの姿勢でスクライブラインＳが左右の受刃６、６の間に位置するようにしてテーブル４に配置される。
この後、上方からブレイクバー７’をスクライブラインＳに向かって押し下げることにより、基板Ｗを受刃６、６の間で三点曲げにより撓ませて、スクライブラインＳのクラックを基板厚み方向に浸透させて分断する。上記した保護フィルム３は、分断時に半導体基板Ｗが直接ブレイクバー７’や受刃６に接触して傷付くことを防ぐためのものである。

特開２０１５−７０１３５号公報 特開２００４−３９９３１号公報

ブレイクバーによる分断では、基板に対する押し込み量が大きいと、基板の撓みが大きくなって分断端縁同士が接触するなどして分断端面に欠けが生じたり、保護フィルムが破れて基板表面を傷付けたりすることがある。また逆に押し込み量が少ないと、基板の撓み不足により分断されない部分が発生する等の不都合が生じるため、ブレイクバーの適正な押し込み量を確保する必要がある。
しかし、上記押し込み量の適正レンジは狭く、例えば、厚さ１ｍｍの半導体基板Ｗでは２００〜３００μｍであり、しかも当該数値が微細であるため調整に手間を要する。また、半導体基板Ｗやダイシングテープ２、保護フィルム３の厚みが、規定の厚みに対してばらついている場合、ブレイクバー７’の押し込み開始位置がダイシングテープ２や保護フィルム３の表面に接触した位置と異なることにより、半導体基板Ｗに対する押し込み量が不必要に増減し、きれいに分断することができない。

そこで本発明は、上記の従来課題に鑑み、半導体基板や保護フィルム、ダイシングテープの厚みのバラツキに影響されることなく、適正なブレイクバーの押し込み量を維持することができる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。すなわち本発明は、表面にスクライブラインが形成された半導体基板をブレイクバーで押し付けて撓ませることにより、前記半導体基板を前記スクライブラインに沿って分断するブレイク装置であって、前記半導体基板の上面側の表面高さを測定する光学系の変位計と、前記変位計によって得られた測定数値を分析処理して、その測定数値が前記ブレイクバーの押し込み開始位置に対してブレがある場合、そのブレ量だけ前記ブレイクバーの予め設定された規定押し込み量を加減して、当該ブレイクバーを昇降動作させるコンピュータの制御部とからなるブレイク装置を特徴とする。

上記発明において、前記変位計の測定基準値となるゼロ点を前記ブレイクバーの押し込み開始位置に設定し、測定により得られた前記ゼロ点からのブレ量を前記ブレイクバーの規定押し込み量に加減するのがよい。

本発明によれば、変位計によって得られた測定数値を分析処理し、その測定数値がブレイクバーの押し込み開始位置に対してブレがある場合、予め設定されたブレイクバーの規定押し込み量からそのブレ量だけ加減して、ブレイクバーを押し込むようにしたものであるから、半導体基板や保護フィルム、ダイシングテープの厚みにバラツキがあっても、これらに影響されることなく適正な押し込み量で半導体基板を分断することができる。これにより、ブレイクバーの過大な押し込みによる基板分断面の欠けや損傷、あるいは押し込み不足による未分断の発生をなくして確実かつ効率的に分断することができる。

上記発明において、前記変位計が、上側にある保護フィルムを透過して前記半導体基板の表面を測定するのがよい。
これにより、半導体基板の上面と保護フィルムとの間にミクロレベルで不揃いな半田バンプ等の凸状の構造物が設けられている場合でも、これに影響されることなく適正な押し込み量で基板を分断することができる。

本発明における加工対象物となる半導体基板を示す斜視図と断面図。 本発明に係るブレイク装置のブレイク機構部分を示す概略的断面図。 本発明での変位計のゼロ点とブレイクバーの押し込み開始位置の設定方法を示す説明図。 本発明のブレイク装置におけるコンピュータを示すブロック図。 別の半導体基板をブレイクする際の説明図。 さらに別の半導体基板をブレイクする際の説明図。 従来のブレイク手段の一例を示す断面図。 従来のブレイク手段の他の一例を示す断面図。

以下、本発明の詳細を図に示した実施形態に基づき説明する。本実施例において加工対象とする半導体基板Ｗは、主としてイメージセンサ用半導体基板であって、その形態は先に述べた図１に示したものと同じである。以下においては、図１（ｃ）の半導体基板Ｗのブレイクについて説明する。

図２は本発明に係るブレイク装置Ａのブレイク機構部分を示す説明図であって、半導体基板Ｗをダイシングフレーム１と共に載置するテーブル４を備えている。テーブル４の中間には空間５が設けられており、この空間５内に左右一対の受刃６、６が配置されている。受刃６、６の間に形成される空隙６ａは図２の前後方向（Ｘ方向）に延びており、この空隙６ａの中心ラインの上方に、Ｘ方向に延びる長尺板状のブレイクバー７が設けられている。

ブレイクバー７はモータを駆動源とするガイド等の昇降機構（図示外）を内蔵する保持部材８により装置のフレーム９に保持され、受刃６に向かって昇降できるように形成されており、このブレイクバー７と受刃６とがセットとなってブレイク機構を構成する。そして、このブレイク機構と半導体基板Ｗを載置したテーブル４とが相対的に移動することによって、半導体基板Ｗに設けられた複数のスクライブラインＳをブレイク機構により順次分断することができるように形成されている。本実施例では、ブレイクバー７と受刃６とからなるブレイク機構を定置し、テーブル４がＹ方向に移動するように形成されている。なお、当然のことながら、テーブル４を定置しておいて、ブレイク機構をＹ方向に移動するようにしてもよい。

さらに、テーブル４の上方には、分断すべき半導体基板Ｗの保護フィルム３の表面高さを計測する非接触の変位計１０が設置されている。この変位計１０としては、反射光を利用した光学系の変位計が用いられる。

また、変位計１０によって計測された数値データを解析処理し、その結果に基づいてブレイクバー７の規定押し込み量を加減する制御部１１がブレイク装置Ａに付設されたコンピュータＣに設けられている。
コンピュータＣは、図４のブロック図に示すように、上記した制御部１１に加え、入力部１２と、表示部１３を備えている。制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のコンピュータハードウエアにより構成され、上記した変位計１０による測定データの解析処理の他に、テーブル４の移動やブレイクバー７によるブレイク動作等、各部機構の動作全般の制御を行う。入力部１２は、オペレータがブレイク装置Ａに対してブレイクバー７の規定押し込み量の設定や種々のデータ及び操作指示等を入力するためのものであり、表示部１３は処理メニューや動作状況を表示するためのものである。

次に、本発明に係るブレイク装置の動作について説明する。
まず、図２に示すように半導体基板Ｗをダイシングフレーム１と共にテーブル４上へ載置する。この際、半導体基板ＷのスクライブラインＳの何れかが受刃６、６間の中心にくるようにする。そしてブレイクバー７を降下させて基板表面を押し込み、半導体基板Ｗを撓ませることによりスクライブラインＳを分断する。

ブレイクバー７が半導体基板Ｗ表面の保護フィルム３に接触して半導体基板Ｗへの押し込みを開始してから、半導体基板Ｗが撓んでスクライブラインＳが分断されるまでのブレイクバー７の規定押し込み量は、予めコンピュータＣに入力されている。例えば、半導体基板Ｗの厚みが１ｍｍ、保護フィルム３の厚みが０．０３ｍｍ、ダイシングテープ２の厚みが０．１ｍｍの場合には、２５０μｍが規定押し込み量として設定されている。しかし、半導体基板Ｗやダイシングテープ２、保護フィルム３の厚みは製品ロット毎に変化することがあり、厚みが変化すると最適な押し込み量を得ることができない。
本発明では、半導体基板Ｗをテーブル４に載置して分断する前に、変位計１０で半導体基板Ｗに貼り付けた保護フィルム３の表面高さを測定し、その高さがブレイクバー７の押し込み開始位置（変位計のゼロ点）に対してブレ（差）があれば、コンピュータＣの制御部１１によってそのブレ量だけ規定押し込み量が加減される。これにより、常に最適の押し込み量でブレイクすることができる。

ブレイクバー７の押し込み開始位置並びに変位計１０のゼロ点は、例えば以下の方法によって設定することができる。
図３（ａ）に示すように、ブレイクバー７が保護フィルム３の表面に接触して押し込みが開始される位置と同じ高さとしたタッチセンサ１４をテーブル４上に設置し、変位計１０の光線をタッチセンサ１４の頂面１４ａに照射して変位計１０のゼロ点を設定する。次いで図３（ｂ）に示すように、ブレイクバー７の先端をタッチセンサ１４の頂面１４ａに接触させてブレイクバー７の押し込み開始位置を決める。つまり、ブレイクバー７の保護フィルム３表面での押し込み開始位置が変位計１０のゼロ点となる。また、ブレイクバー７の実質的な昇降量は、上方に待機した位置から押し込み開始位置までの距離Ｌ１に規定押し込み量Ｌ２を加算した値となる。

図５は、図１（ｂ）で示した半導体基板Ｗを分断する場合であって、本実施例では、ダイシングフレーム１を反転させてスクライブラインＳ並びに保護フィルム３を下側にした状態で受刃６及びテーブル４に載置することになるため、ダイシングテープ２が上側になる。
したがって変位計１０は、ダイシングテープ２の表面を計測することになり、変位計１０のゼロ点並びにブレイクバー７の押し込み開始位置は、ダイシングテープ２の表面高さに設定される。

図６はブレイク対象となる半導体基板の別の一例を示す。この半導体基板Ｗは、上面に半田バンプ等の凸状の構造物１５が設けられており、その表面が保護フィルム３で被覆されている。半田バンプ等の構造物１５はミクロレベルでは不揃いであり、その高さにバラツキがある。このバラツキは保護フィルム３の表面にも影響する。したがって、この場合は、保護フィルム３の表面で変位計１０の計測を行うのでなく、保護フィルム３を透過させて半導体基板Ｗの表面で高さを計測する。これにより、変位計１０のゼロ点並びにブレイクバー７の押し込み開始位置は、半導体基板Ｗの表面高さに設定される。また、保護フィルム３は変位計１０の光線を透過する透明な材料で作製されることとなり、計測時に保護フィルム３の光屈折率が変位計の測定値に影響されるため、その屈折率を予め計算して測定値を補正する必要がある。
この場合も、先の実施例と同じように、計測により変位計１０のゼロ点にブレがあれば、そのブレ量だけブレイクバー７の規定押し込み量を加減することによって、保護フィルム３の表面高さのバラツキに関係なく、最適の押し込み量を得ることができる。

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形態に特定されるものでなく、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、変更することが可能である。

本発明は、一方の面に保護フィルムを備え、他方の面がダイシングテープに貼り付けられた半導体基板をブレイクバーで分断するブレイク装置に利用される。

Ａ ブレイク装置
Ｃ コンピュータ
Ｓ スクライブライン
Ｗ 半導体基板
１ ダイシングフレーム
２ ダイシングテープ
３ 保護フィルム
４ テーブル
６ 受刃
７ ブレイクバー
１０ 変位計
１１ 制御部

Claims (1)

1. 表面にスクライブラインが形成された半導体基板をブレイクバーで押し付けて撓ませることにより、前記半導体基板を前記スクライブラインに沿って分断するブレイク装置であって、
   前記半導体基板の上面側の表面高さを測定する光学系の変位計と、
   前記変位計によって得られた測定数値を分析処理して、その測定数値が前記ブレイクバーの押し込み開始位置に対してブレがある場合、そのブレ量だけ前記ブレイクバーの予め設定された規定押し込み量を加減して、当該ブレイクバーを昇降動作させるコンピュータの制御部とからなるブレイク装置。

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