JP6689023B2

JP6689023B2 - ブレーク装置

Info

Publication number: JP6689023B2
Application number: JP2014173545A
Authority: JP
Inventors: 久司五十川; 一郎宮木; 栗山　規由; 規由栗山; 多市橋本; 武田　真和; 真和武田; 村上　健二; 健二村上
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: TWI654062B; JP2016047628A; TW201607716A; KR102351927B1; KR20160026634A; CN105365052B; CN105365052A

Description

本発明は、性材料基板を分断する装置に関する。

電子デバイスや光デバイスなどの半導体デバイスは、通常、半導体基板などの円形もしくは矩形状の脆性材料基板である母基板の上に、ここのデバイスを構成する回路パターンを二次元的に繰り返し形成した後、当該デバイス形成後の母基板を分断して多数の素子（チップ）単位に個片化（チップ化）するというプロセスによって作製される。

半導体基板などの脆性材料基板を分割（チップの個片化）する手法として、ストリートと呼ばれる分割予定ラインに円形ホイールなどの刃先もしくはレーザにて分割起点となるスクライブラインを形成し、その後ブレーク装置（分断装置）で脆性材料基板に対し３点曲げの手法にて曲げ応力を加えて分割起点からクラック（亀裂）を伸展させることによって基板を分断する態様がすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

係る分断は、円形環状の枠体であるダイシングフレームに張設された粘着性を有するダイシングテープの被接着面に分断対象たる脆性材料基板を貼付固定した状態で行うのが一般的である。

特開２０１４−８３８２１号公報

個片化に際し脆性材料基板の分断を３点曲げ方式によって行う場合、分断に用いる押刃（ブレーク刃）を脆性材料基板に上方から当接させつつ押し下げる必要があるが、その際、押刃がダイシングテープを張設してなる枠体と接触しないようにする必要がある。ただし、脆性材料基板の種類によっては、枠体の高さ位置にまで、あるいはそれ以上に押刃を押し下げないと、良好な分断を行えない場合がある。

そのため、従来、分断対象たる脆性材料基板よりも一回り大きなサイズのダイシングフレームが用いられている。例えば、１２インチ径の基板には、ＳＥＭＩ規格準拠の１８インチサイズのダイシングフレームが使用される。

しかしながら、このような脆性材料基板とのサイズ差があるダイシングフレームを用いる場合、脆性材料基板のサイズに比して大きなサイズのダイシングテープを用いる必要がある。また、デバイスの量産過程などで多数の脆性材料基板を連続的に分断する場合、それらをカセット等の搬送手段にて搬送する必要があるが、ダイシンググレフレームが大きいと係る搬送手段のサイズも大きくなり、重量化してしまう。さらには、分断に使用するブレーク装置のサイズも大型化する必要が生じる。これらはいずれも、デバイス作製プロセスにおけるコスト高の要因となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、押刃と枠体との接触が生じることのないブレー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、本発明は、脆性材料基板をあらかじめその一方主面側に形成されてなるスクライブラインからのクラック伸展によって分断するブレーク装置であって、円形環状の枠体に粘着フィルムが張設されてなり、かつ、前記脆性材料基板の前記一方主面側を前記粘着フィルムに貼付させてなり、前記枠体と前記脆性材料基板が同一平面上に位置する基板保持部材が、上面に載置される弾性体と、前記基板保持部材が前記弾性体上に載置された状態において前記脆性材料基板の他方主面側に当接可能に設けられた押刃と、鉛直方向に昇降自在に設けられてなり、下降時に前記枠体と接触して前記枠体を押し下げる枠体押下機構と、を備え、前記押刃を前記他方主面側の前記スクライブラインの形成位置に対応する位置に当接させることによって前記脆性材料基板を分断する間、前記枠体押下機構が前記枠体を前記脆性材料基板の前記一方主面よりも下方に押し下げる、ことを特徴とする。

本発明のブレーク装置は、前記脆性材料基板が円板状をなしており、前記脆性材料基板の直径をｄとし、前記枠体の内径をＬとするとき、１．２ｄ≦Ｌ≦１．４ｄであってもよい。

本発明のブレーク装置は、前記枠体押下機構が互いに離間した１対の枠体押下機構であってもよい。

本発明のブレーク装置による分断方法は、脆性材料基板をあらかじめその一方主面側に形成されてなるスクライブラインからのクラック伸展によって分断するブレーク装置における前記脆性材料基板の分断方法であって、前記ブレーク装置が、円形環状の枠体に粘着フィルムが張設されてなり、かつ、前記脆性材料基板の前記一方主面側を前記粘着フィルムに貼付させてなる基板保持部材が、上面に載置される弾性体と、前記基板保持部材が前記弾性体上に載置された状態において前記脆性材料基板の他方主面側に当接可能に設けられた押刃と、鉛直方向に昇降自在に設けられてなり、下降時に前記枠体と接触して前記枠体を押し下げる枠体押下機構と、を備えるものであり、前記枠体押下機構によって前記枠体を前記脆性材料基板の前記一方主面よりも下方に押し下げた状態で前記押刃を前記他方主面側の前記スクライブラインの形成位置に対応する位置に当接させることによって前記脆性材料基板を分断する、こととしてもよい。

本発明のブレーク装置による分断方法は、前記のブレーク装置における脆性材料基板の分断方法であって、前記脆性材料基板が円板状をなしており、前記脆性材料基板の直径をｄとし、前記枠体の内径をＬとするとき、１．２ｄ≦Ｌ≦１．４ｄである、こととしてもよい。

本発明のブレーク装置による分断方法は、前記のブレーク装置における脆性材料基板の分断方法であって、前記枠体押下機構が互いに離間した１対の枠体押下機構である、こととしてもよい。

本発明によれば、分断の際に押刃と枠体との接触・衝突を生じさせることがなく、かつ、粘着フィルムの使用面積を従来よりも低減することができ、分断に要するコストを低減することが可能となる。

ブレーク装置１００の概略的な構成を示す断面図である。ブレーク装置１００の平面図である。ブレーク装置１００において脆性材料基板１をスクライブラインＳに沿って分断する際の様子を示す断面図である。枠体３ａが押刃１０２の最大移動範囲である矩形領域ＲＥと部分Ｉ１〜Ｉ４において平面的に重なり合う場合を示す図である。貼付可能領域が十分大きい枠体３ｂを使用する場合を例示する図である。

図１は、脆性材料基板１を分断するブレーク装置（分断装置）１００の概略的な構成を示す断面図である。また、図２は、ブレーク装置１００の平面図である。

脆性材料基板１としては、例えば、半導体基板（シリコン基板など）やガラス基板などが例示される。半導体基板の一方主面には、所定のデバイス（例えば、ＣＭＯＳセンサなど）用の回路パターンが形成されていてもよい。本実施の形態においては、図２に示すように、円板状の脆性材料基板１を分断の対象とする。

脆性材料基板１を分断するにあたっては、まず、図１に示すように、あらかじめその一方主面の分断予定位置にスクライブラインＳを形成しておいた脆性材料基板１を、ダイシングテープとも称される粘着フィルム２に貼付する。粘着フィルム２は、その一方主面が粘着面となっており、ダイシングフレームとも称される円形環状の枠体３に張設されてなる。すなわち、枠体３の内側が脆性材料基板１の貼付可能領域となっている。脆性材料基板１を貼付するにあたっては、スクライブラインＳが形成されてなる側の主面を粘着フィルム２に当接させ、他方主面が上面となるようにする。以降、粘着フィルム２が枠体３に張設されたものを、基板保持部材と総称する。枠体３の材質としては、例えば金属（アルミニウム、ステンレス鋼等）、樹脂などが例示される。

図１においては、複数の分断予定位置およびスクライブラインＳがそれぞれ、図面に垂直な方向に延在する場合を表している。スクライブラインＳは、脆性材料基板１の厚み方向に伸展するクラック（微小クラック）が脆性材料基板１の一方主面において線状に連続したものである。なお、本実施の形態においては、円板状の脆性材料基板１を複数箇所で分断して短冊状もしくは格子状の多数の個片を得るものとする。

スクライブラインＳの形成には、公知の技術を適用可能である。例えば、超硬合金、焼結ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド等からなり、円板状をなし、かつ、外周部分に刃として機能する稜線を備えるカッターホイール（スクライブホイール）を、分断予定位置に沿って圧接転動させることによって、スクライブラインＳを形成する態様であってもよいし、分断予定位置に沿ってダイヤモンドポイントにより罫描くことによってスクライブラインＳを形成する態様であってもよいし、レーザ（例えば、紫外線（ＵＶ）レーザ）照射によるアブレーションや変質層の形成によってスクライブラインＳを形成する態様であってもよいし、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によってスクライブラインＳを形成する態様であってもよい。

ブレーク装置１００は、脆性材料基板１を貼付してなる基板保持部材が上面に載置されるシート状もしくは薄板状の弾性体１０１と、脆性材料基板１に当接して脆性材料基板１を分断する押刃（ブレーク刃）１０２とを備える。

本実施の形態において、弾性体１０１とは、硬度が６５°〜９５°、好ましくは７０°〜９０°、例えば８０°である材質のものをいう。係る弾性体１０１としては、例えばシリコーンゴムなどを好適に用いることができる。なお、図１に示すように、弾性体１０１はテーブルなどの支持体１０３によって支持されていてもよい。スクライブラインを弾性体１０１及び支持体１０３側から観察（認識）する場合には、弾性体１０１及び支持体１０３は透明であることが好ましい。

また、弾性体１０１は、平面視した場合の最大外径サイズが、脆性材料基板１の直径よりも大きく、かつ、枠体３の内径よりも小さい、という関係をみたすように、設けられてなる。

分断に際し、脆性材料基板１を貼付してなる基板保持部材は、分断対象位置に設けられたスクライブラインＳが押刃１０２の直下に位置し、かつ、スクライブラインＳの延在方向が押刃１０２の延在方向と合致するように、弾性体１０１上に載置される。また、図２に示すように、押刃１０２としては、その長手方向のサイズが脆性材料基板１の直径よりも大きいものを使用する。

ブレーク装置１００はさらに、枠体押下機構１０４を備える。枠体押下機構１０４は、脆性材料基板１を貼付してなる基板保持部材が弾性体１０１上に載置された状態において枠体３の上方となる位置に配置されてなる。枠体押下機構１０４は、図示しない駆動機構によって矢印ＡＲ１にて示すように鉛直方向に昇降自在とされてなり、下降時には枠体３に上方から当接して該枠体３を下方に押し下げることができるようになっている。

なお、図１および図２においては、押刃１０２の延在方向と直交する脆性材料基板１の直径方向において互いに離隔する一対の枠体押下機構１０４を備える態様を示しているが、枠体押下機構１０４の配置態様はこれに限られるものではない。例えば、さらに多くの枠体押下機構１０４が配置される態様であってもよく、あるいは、略環状の一の枠体押下機構１０４が枠体３の全体を上方から押下させる態様などでもよい。

図３は、ブレーク装置１００において脆性材料基板１をスクライブラインＳに沿って分断する際の様子を示す断面図である。

脆性材料基板１を分断するにあたっては、上述した配置関係にて脆性材料基板１を貼付してなる基板保持部材を配置した状態で、枠体押下機構１０４を下降させて枠体３に上方から当接させ、該枠体３を下方に押し下げる。係る押し下げは、枠体押下機構１０４が当接してなる枠体３の上面の高さ位置が、粘着フィルム２に貼付されてなる脆性材料基板１の下面（スクライブラインＳが形成されてなる面）の高さ位置よりも低くなるように行う。また係る押し下げに伴って、粘着フィルム２のうち、脆性材料基板１と枠体３との間の部分２ａが枠体３の方へと引き延ばされる。なお、図３に示すように、本実施の形態においては、脆性材料基板１および基板保持部材は弾性体１０１によって支持されているので、枠体３が押し下げられた状態においても枠体３が貼付されてなる部分の粘着フィルム２の下面と支持体１０３とは離隔していてよく、両者が接触する必要はない。

そして、このように枠体押下機構４によって枠体３を押し下げた状態において、矢印ＡＲ２に示すように押刃１０２を上方からスクライブラインＳの形成位置に向けて下降させて脆性材料基板１に当接させ、さらに押刃１０２を押し込むように下降させる。

係る態様にて押刃１０２を押し込んだ場合、押刃１０２が当接している箇所に対し、下方に向いた力が加わる。すると、スクライブラインＳからクラックが伸展し、いわゆる３点曲げ方式に準じる態様にて、脆性材料基板１は主面に垂直に分断される。

そして、一の分断対象位置（スクライブラインＳの形成位置）における分断が終了すると、押刃１０２をいったん上方に待避させた後、押刃１０２もしくは弾性体１０１を図示しない駆動機構によって水平移動させることで両者を水平面内で相対移動させ、次のスクライブラインＳの形成位置における分断を上述と同様の態様にて行う。

以降、少なくとも一の方向に平行な全ての分断対象位置に対する分断が終了するまでは、同様の処理動作を繰り返すことになるが、その際、脆性材料基板１の直径ｄと枠体３の内径Ｌとの大小関係によっては、図２に示すように脆性材料基板１の直径位置あるいはその近傍において分断を行う場合は問題がないものの、分断対象位置が脆性材料基板１の端部に近くなった場合、押刃１０２の配置位置が枠体３の配置位置と平面的に重なり合う。例えば、図４は、枠体３の一種である枠体３ａが押刃１０２の最大移動範囲である矩形領域ＲＥと部分Ｉ１〜Ｉ４において平面的に重なり合う場合を示す図である。図４において、矩形領域ＲＥは一辺の長さが脆性材料基板１の直径ｄである領域である。

このような重なりが生じると、一見、下降した押刃１０２と枠体３とが接触・衝突する可能性が生じるようにもみられるが、本実施の形態においては、分断を行う間、上述したように枠体押下機構４によって枠体３が脆性材料基板１の下面よりも押し下げられていることから、分断のために押刃１０２を下降させた場合であっても、押刃１０２と枠体３とが衝突して枠体３および押刃１０２が破損することが生じないようになっている。

なお、一方で、図５に例示する枠体３ｂのように、貼付可能領域が十分大きい（より具体的には内径がｄの２^{（１／２）}倍より大きい）枠体を使用すれば、円形環状をなしている場合であっても、矩形領域ＲＥとの間に干渉を生じさせないようにすることは可能である。それゆえ、従来は係る枠体３ｂが使用されていた。しかしながら、係る枠体３ｂを使用した場合、粘着フィルム２において脆性材料基板１が貼り付けられない領域の面積が大きくなり過ぎてしまう。具体的には、枠体３ｂの内径を少なくとも２^{（１／２）}ｄより大きくする必要があり、これは、貼付可能領域の面積を脆性材料基板１の面積の２倍より大きくする必要があることを意味する。通常、粘着フィルム２は消耗品であって、分断を行う脆性材料基板１ごとに新しく枠体に貼付されるものであるので、大きな面積の粘着フィルム２の使用は、コスト高の要因となる。

これに対して、本実施の形態の場合は、上述のように枠体３を押し下げることによって押刃１０２との接触・衝突を回避するようになっているので、枠体３の内径Ｌは、係る押し下げおよびこれに伴う粘着フィルム２の引き延ばしが可能な限りにおいて、小さくすることが可能である。すなわち、図５に示すに示す場合に比して、粘着フィルム２の使用面積を低減できるので、粘着フィルム２に掛かるコストを低減できる。具体的には、Ｌ＜２^{（１／２）}ｄなる範囲で内径Ｌを定めることもできる。１．２ｄ≦Ｌ≦１．４ｄとするのがより好ましい。係る場合、粘着フィルム２の使用面積を十分に低減しつつ、脆性ｚ最良基板１を好適に分断することが可能である。

例えば、脆性材料基板１が８インチ径のものであった場合、枠体３として、ＳＥＭＩ規格に準拠した８インチ用のダイシングフレームを用いることができる。同様に、脆性材料基板１が１２インチ径のものであった場合、枠体３として、ＳＥＭＩ規格に準拠した１２インチ用のダイシングフレームを用いることができる。すなわち、従来のように分断に際して脆性材料基板１のサイズに比して１サイズ大きな枠体３を用いる必要がなくなる。なお、分断後の脆性材料基板１を保持した基板保持部材はそのまま、分断によって得られた個片を離間させるために粘着フィルム２を引き延ばす（エキスパンドする）エキスパンド処理に供することができる。

以上、説明したように、本実施の形態に係るブレーク装置を用いることで、分断の際に押刃と枠体との接触・干渉を生じさせることがなく、かつ、粘着フィルムの使用面積を従来よりも低減することができ、分断に要するコストを低減することが可能となる。

１脆性材料基板
２粘着フィルム
３、３ａ、３ｂ枠体
４枠体押下機構
１００ブレーク装置
１０１弾性体
１０２押刃
１０３支持体
１０４枠体押下機構
Ｓスクライブライン

Claims

脆性材料基板をあらかじめその一方主面側に形成されてなるスクライブラインからのクラック伸展によって分断するブレーク装置であって、
円形環状の枠体に粘着フィルムが張設されてなり、かつ、前記脆性材料基板の前記一方主面側を前記粘着フィルムに貼付させてなり、前記枠体と前記脆性材料基板が同一平面上に位置する基板保持部材が、上面に載置される弾性体と、
前記基板保持部材が前記弾性体上に載置された状態において前記脆性材料基板の他方主面側に当接可能に設けられた押刃と、
鉛直方向に昇降自在に設けられてなり、下降時に前記枠体と接触して前記枠体を押し下げる枠体押下機構と、
を備え、
前記押刃を前記他方主面側の前記スクライブラインの形成位置に対応する位置に当接させることによって前記脆性材料基板を分断する間、前記枠体押下機構が前記枠体を前記脆性材料基板の前記一方主面よりも下方に押し下げる、
ことを特徴とするブレーク装置。