JP7020660B2 - 脆性材料基板の分断方法及び分断装置 - Google Patents

脆性材料基板の分断方法及び分断装置 Download PDF

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Description

本発明は薄い脆性材料基板を分断するための分断方法及び分断装置に関するものである。
脆性材料基板を分断する場合には、例えば特許文献１に示されているように、脆性材料基板にあらかじめスクライブラインを形成し、支持台上にダイシングリングを介して基板を保持し、上部よりブレイクバーをスクライブラインの真上から押圧することでブレイクするようにしている。
しかるに脆性材料基板が薄い場合には基板の周辺部分が反りやすい。脆性材料基板が反ってしまうと、下方から基板上に形成されたスクライブラインを認識する場合にモニタカメラの焦点が合いにくく、正確にスクライブラインの真上からブレイクバーを押し付けて分断することが難しくなるという欠点があった。
特許文献２にはレーザ光を用いて半導体ウエハなどの基板を分断する場合に、その端部が上部に湾曲しても湾曲を矯正するため、半導体ウエハの上部から凹部の空間内に空気を流入し、押圧して矯正するようにした加工装置が提案されている。
特開２０１５－１８８９６８号公報 特開２０１０－２９９３０号公報
特許文献２の装置を用いて脆性材料基板を分断する場合には、基板の上部から凹部の空間内に空気を流入し上部から押圧するため、凹部を気密にしておかなければならず、空気を流入させるポンプが必要で、構造が複雑になるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、湾曲し易い薄い基板であってもテーブル上に基板を密着させ、正確に分断できるようにすることを目的とする。
この課題を解決するために、本発明の脆性材料基板の分断方法は、枠状体によって保持された粘着テープ上にスクライブラインが形成された脆性材料基板を粘着させて保持し、透明のテーブル上に透明の弾性支持板を一体に保持し、前記弾性支持板上に前記枠状体と共に前記脆性材料基板を保持し、前記枠状体上に保持した脆性材料基板の上部よりローラを転動させることによって前記脆性材料基板を前記弾性支持板上に密着させ、前記弾性支持板に密着させた前記脆性材料基板のスクライブラインをモニタカメラで検出し、前記モニタカメラで検出されたスクライブラインに沿って前記脆性材料基板の上部よりブレイクバーを降下させることによってスクライブラインに沿って前記脆性材料基板を分断するものである。
このような特徴を有する本発明によれば、脆性材料基板を弾性支持板上に保持し、湾曲し易い薄い基板であってもローラで押圧することで弾性支持板に密着させている。そのため弾性支持板上に密着させた基板をモニタカメラで確認することによってブレイクバーの位置決めを正確に行うことができる。スクライブラインに沿ってブレイクバーを押し下げてブレイクすることで脆性材料基板を正確に分断することができるという効果が得られる。
図１は本発明の実施の形態による分断装置の概略斜視図である。 図２は本発明の実施の形態による分断装置の概略側面図である。 図３はガラステーブルとその上部に保持される脆性材料基板の詳細を示す斜視図である。 図４はガラステーブル上の弾性支持板上にダイシングリングを用いて脆性材料基板を保持した状態、及び密着させた状態を示す側面図である。
次にこの実施の形態の脆性材料基板の分断に用いられる分断装置１０の概略について説明する。図１は本発明の実施の形態による分断装置の概略斜視図、図２はその概略側面図である。分断装置１０は、ベース１１上にｙ軸の正又は負方向へ移動することが可能な透明のガラステーブル１２を有している。ガラステーブル１２の下方にはガラステーブル１２をその面に沿ってｙ軸方向に移動させ、更にその面に沿って回転させるＹ軸移動機構１３が設けられている。ガラステーブル１２の上部にはコ字状の枠状固定部材１４が設けられ、その上部にはサーボモータ１５が保持されている。サーボモータ１５の回転軸にはボールネジ１６が直結され、ボールネジ１６の下端は、水平固定部材１７にて回転できるように支持されている。上移動部材１８は中央部にボールネジ１６に螺合する雌ネジ１９を備え、その両端部から下方に向けて支持軸２０ａ，２０ｂを備えている。支持軸２０ａ，２０ｂは水平固定部材１７の一対の貫通孔を貫通して下移動部材２１に連結されている。下移動部材２１の下面には後述するブレイクバー２４がガラステーブル１２の面に昇降自在に取付けられている。こうすればサーボモータ１５によりボールネジ１６を回転させた場合、上移動部材１８と下移動部材２１とが一体となって上下動し、ブレイクバーも同時に上下動することとなる。又枠状固定部材１４の内側の下方には、ローラ２２が回転自在に設けられている。ローラ２２の回転軸はガラステーブル１２の面に平行とする。又回転軸体が一定範囲で平行に上下動し下向きの付勢力が加わるように、回転軸体をばねで保持し、上下動自在としておくことが好ましい。ここでＹ軸移動機構１３はガラステーブル１２をブレイクバーとローラ２２に対して相対的に移動させる相対移動手段を構成しており、枠状固定部材１４、サーボモータ１５、水平固定部材１７、及び上下の移動部材１８，２１は、ブレイクバーを昇降させる昇降機構を構成している。
図２は分断装置１０の一部を示す側面図である。本図に示すようにベース１１の上部にガラステーブル１２が設けられる。そしてベース１１の内部にはガラステーブル１２上に載置される脆性材料基板のスクライブラインを認識するためのモニタカメラ２３が設けられている。又下移動部材２１に取付けられるブレイクバー２４は細長い平板で先端の断面がＶ字状の金属製の部材であり、脆性材料基板を押圧して分断することに用いられる。
図３はガラステーブル１２と、その上部に保持される脆性材料基板の詳細を示す斜視図である。本実施の形態では、分断の対象となる脆性材料基板をサファイア基板３０とし、この基板を保持するために、半導体ウエハをチップに分離する際に用いられる円環の枠状体であるダイシングリング３１を使用している。図示のように、ダイシングリング３１の内側には上向きに粘着材を有する粘着テープ３２が貼り付けられている。この粘着テープ３２は塩化ビニル等の基材の層と、その上面に粘着材の層を有する２層構造のテープである。基材層は例えば厚さを８０μｍ、粘着材の層は２０μｍとし、合わせて１００μｍの厚さとする。そしてこの粘着テープ３２の上面中央には分断の対象となるサファイア基板３０が貼り付けられる。本実施の形態ではサファイア基板３０は０．０５～１ｍｍの厚さ、ここでは例えば０．１ｍｍ厚さの基板とする。このサファイア基板３０には例えば１ｍｍ角のエピタキシャル膜などのＩＣ回路がマトリックス状に形成されており、各回路を分離するためサファイア基板３０を１×１ｍｍ四方の多数の正方形のチップとなるように高精度で分断するものとする。サファイア基板３０の上面にはあらかじめ格子状にスクライブラインが形成されている。サファイア基板３０の上面にはサファイア基板３０を保護するための透明の保護フィルム３３が貼り付けられている。
本実施の形態では、サファイア基板３０を破断する際に透明の弾性支持板４０を用いる。弾性支持板４０は図３に斜視図を示すように透明のシリコンゴムなどの弾性を有する例えば円形の平板であって、ガラステーブル１２と同じかより小さいものとする。又弾性支持板４０の上部には、分断時にサファイア基板３０の滑りをよくし、弾性支持板４０の表面を保護するために弾性支持板４０と同一形状の透明のフィルム４１が一体に設けられている。フィルム４１の素材としてはＰＥＴが好適に用いられる。
次にサファイア基板３０の分断方法について説明する。まず前述した分断装置１０のガラステーブル１２上には、図４（ａ）に示すようにフィルム４１が上面に固定された弾性支持板４０を載置する。そしてガラステーブル１２上には、弾性支持板４０の上部にサファイア基板３０が位置するようにダイシングリング３１を反転させて配置する。このとき薄いサファイア基板３０はわずかに上に凸となるように湾曲しているものとする。従って保護フィルム３３とフィルム４１との間にはわずかの空隙が存在している。
次に図４（ｂ）に示すようにローラ２２を粘着テープ３２の上面に接触させ、ガラステーブル１２を移動させることにより、サファイア基板３０をローラ２２により弾性支持板４０上に押し付ける。そうすれば図４（ｃ）に示すように保護フィルム３３，フィルム４１の間の空隙の空気を押し出して、サファイア基板３０の全ての部分を弾性支持板４０及びガラステーブル２２に密着させることができる。
こうすればサファイア基板３０が湾曲していても保護フィルム３３の下面が吸着されるため、図２に示すようにモニタカメラ２３からサファイア基板３０をモニタしたときに焦点を合わせることができる。従ってサファイア基板３０の全ての部分でスクライブラインをモニタカメラ２３で正確に認識することができる。
次にブレイクバー２４の直下にサファイア基板３０が位置するようにＹ軸移動機構１３によりガラステーブル１２を移動させる。このときガラステーブル１２と弾性支持板４０が透明であるため、スクライブラインが正確にブレイクバー２４の下方に位置するようにサファイア基板３０を移動させることができる。
次にサーボモータ１５を駆動し、上移動部材１８と下移動部材２１とを同時に低下させてブレイクバー２４をガラステーブル１２に対して垂直に保ちつつ徐々に降下させる。こうすればサファイア基板３０がブレイクバー２４に押されて変形し、沈み込んで弾性支持板４０がＶ字状にわずかに変形し、スクライブラインに沿って亀裂が上方に伸展していくこととなる。そしてブレイクバー２４を十分降下させることによって、サファイア基板３０内の亀裂が伸展して分断が完了することとなる。分断が完了すると、サーボモータ１５を逆転させてブレイクバー２４を上昇させる。
次にＹ軸移動機構１３により所定のピッチでガラステーブル１２をｙ軸方向にわずかに移動させた後、ブレイクバー２４を再び降下させ、同様にして分断を繰り返す。そしてある方向で全ての分断を終えた後、Ｙ軸移動機構１３によりガラステーブル１２を９０°回転させる。このときローラ２２を用いてサファイア基板３０を再び弾性支持板４０に圧接してもよい。そしてブレイクバー２４を降下させ、サファイア基板３０を分断する。そしてガラステーブル１２をｙ軸方向にブレイクラインのピッチ分だけ移動させて、同様にしてブレイクバー２４を降下させる。こうすれば全面の分断が完了し、格子状にサファイア基板３０を分断することができる。
尚この実施の形態では、分断の対象となる脆性材料基板をサファイア基板として説明しているが、他の脆性材料基板であっても同様に本発明を適用することができる。
更にこの実施の形態では、脆性材料基板を枠状のダイシングリングに張った粘着テープ上に保持するようにしているが、枠状体であれば足りるので、ダイシングリングに限定されるものではない。
本発明は分断装置を用いて脆性材料基板を正確に分断することができるので、脆性材料基板を精密に分断する分断装置に好適である。
１０ 分断装置
１１ ベース
１２ ガラステーブル
１３ Ｙ軸移動機構
１４ 枠状固定部材
１５ サーボモータ
１７ 水平固定部材
１８ 上移動部材
２１ 下移動部材
２２ ローラ
２３ モニタカメラ
２４ ブレイクバー
３０ サファイア基板
３１ ダイシングリング
３２ 粘着テープ
３３ 保護フィルム
４０ 弾性支持板
４１ フィルム

Claims (1)

  1. 枠状体によって保持された粘着テープ上にスクライブラインが形成された脆性材料基板を粘着させて保持し、
    透明のテーブル上に透明の弾性支持板を一体に保持し、
    前記弾性支持板上に前記枠状体と共に前記脆性材料基板を保持し、
    前記枠状体上に保持した脆性材料基板の上部よりローラを転動させることによって前記脆性材料基板を前記弾性支持板上に密着させ、
    前記弾性支持板に密着させた前記脆性材料基板のスクライブラインをモニタカメラで検出し、
    前記モニタカメラで検出されたスクライブラインに沿って前記脆性材料基板の上部よりブレイクバーを降下させることによってスクライブラインに沿って前記脆性材料基板を分断する脆性材料基板の分断方法。
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