KR20110109881A - 취성 재료 기판의 분단 방법 - Google Patents

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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 각 스크라이브 라인 근방에서 압압 가능한 완충 영역의 폭이 편측 250㎛ 이하라도, 전자 회로 형성 부분에 손상을 부여하는 일 없이, 3점 굽힘 모멘트에 의해 브레이크할 수 있는 분단 방법을 제공한다.
(해결 수단) 취성 재료 기판(1)에 복수 열의 스크라이브 라인을 형성한 후, 분단해야하는 스크라이브 라인을 사이에 두고 그 좌우 위치의 기판 상에 맞닿는 한 쌍의 윗날(6)과, 스크라이브 라인을 형성한 면과는 반대측의 면에서 스크라이브 라인에 상대하는 부위에 맞닿는 아랫날(5)을 배치하고, 아랫날(5) 또는 윗날(6)을 기판(1)에 압압함으로써, 3점 굽힘 모멘트에 의해 기판(1)을 스크라이브 라인을 따라서 브레이크하는 공정을 포함하고, 이 브레이크 공정에 있어서, 좌우의 윗날(6)을, 분단해야 하는 스크라이브 라인(S1)에 인접하는 좌우의 스크라이브 라인(S3)의 사이에서, 그리고, 이 좌우의 스크라이브 라인(S3)의 근방 위치에 맞닿도록 한다.

Description

취성 재료 기판의 분단 방법{METHOD FOR DIVIDING BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE}
본 발명은, 유리, 실리콘, 세라믹, 화합물 반도체 등의 취성 재료로 이루어지는 기판의 분단(dividing) 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 기판 상에 형성한 복수 열(plural row)의 스크라이브 라인(scribing line)을 따라서 단책(短冊) 형상 혹은 격자 형상으로 분단하여 칩 등의 제품으로 분단하는 방법에 관한 것이다.
종래부터, 취성 재료 기판에 대하여, 다이싱 소(dicing saw), 커터 휠(cutter wheel), 레이저 빔을 이용하여, 복수 열의 스크라이브 라인을 형성하고, 그 후에, 외력을 인가하여 기판을 휘게 하여 스크라이브 라인을 따라서 브레이크함으로써, 칩 등의 제품을 뽑아내는 방법이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 등).
예를 들면, 도 5는 레이저 빔을 이용하여 테이블(22) 상의 기판(21)에 스크라이브 라인을 형성하는 경우를 나타내는 사시도로, 스크라이브 예정 라인을 따라서 주사(scanning) 기구(25)에 의해 레이저 광학계(23)의 빔 스폿을 주사하고, 이어서 직후를 추종하도록 냉각 기구(24)의 노즐(24a)로부터 냉매를 분사함으로써, 기판 내의 열 응력 분포를 이용하여 스크라이브 라인(S)을 형성한다. 이 스크라이브 형성 공정 후에, 스크라이브 라인을 형성한 면과는 반대측의 면으로부터 스크라이브 라인에 상대하는 부분을 롤러나 아랫날(브레이크 바) 등으로 압압(pushing)함으로써 취성 재료 기판을 휘게 하여, 굽힘 모멘트에 의해 스크라이브 라인을 따라서 브레이크한다.
취성 재료 기판에 대하여, 스크라이브 라인을 따라서 굽힘 모멘트를 가하여 브레이크할 때, 굽힘 모멘트를 효과적으로 발생시키기 위해, 3점 굽힘 방식으로 행하는 것이 바람직하다. 도 6은 일반적인 3점 굽힘 방식에 의한 브레이크 공정을 나타내는 것으로, 기판(W)의 분단해야 하는 스크라이브 라인(S1)을 사이에 두고 그 좌우 위치에 접촉하는 한 쌍의 윗날(16)(브레이크 바)과, 스크라이브 라인을 형성한 면과는 반대측의 면에서 스크라이브 라인(S1)에 상대하는 부분에 접촉하는 아랫날(15)(브레이크 바)을 배치하고, 아랫날 또는 윗날 중 어느 것을 기판(W)에 압압함으로써, 굽힘 모멘트를 발생시키고 있다.
또한, 브레이크 바를 대신하여, 롤러를 이용한 압압에 의한 3점 굽힘 방식을 채용하는 것도 가능하다(특허문헌 1의 도 3 참조).
일본공개특허공보 평08-175837호
반도체 웨이퍼 등의 기판에 형성한 스크라이브 라인을 따라서, 상기의 3점 굽힘 방식으로 굽힘 모멘트를 부여하여 브레이크를 행하는 경우, 굽힘 모멘트를 충분히 움직이게 하기 위해서는, 스크라이브 라인의 좌우의 윗날(16)의 간격을 100㎛ 이상, 바람직하게는 200㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 500㎛ 이상(즉 중앙의 스크라이브 라인(S1)과의 간격은 50㎛ 이상, 바람직하게는 100㎛ 이상, 특히는 250㎛ 이상)으로 해 둘 필요가 있고, 이보다 편측(片側) 거리(L)가 작아지면, 브레이크가 곤란해지는 등의 문제가 발생한다.
한편, 기판(W)의 상면에는 스크라이브 라인(S1)의 좌우의 근방 부분(완충 영역이라고도 함)을 제외하고 미세한 전자 회로 등이 형성되어 있다. 이 전자 회로 형성 부분에 윗날(16)이 접하면, 회로 절단 등의 손상이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 브레이크시에 윗날(16)을 닿게 하는 위치는, 분단해야 하는 스크라이브 라인(S1) 근방의 전자 회로가 형성되어 있지 않은 완충 영역으로 할 필요가 있다.
이제까지의 제조 프로세스에서는, 기판에 형성되는 전자 회로의 패턴은, 스크라이브 라인(S1)을 중심으로 하여 폭이 500㎛ 이상의 완충 영역이 형성되도록 되어 있고, 스크라이브 라인(S1) 근방에는, 한 쌍의 윗날(16)이 접하는 간격(2L)을 500㎛ 이상으로 넓힐 수 있었기 때문에, 특별히 문제없이 브레이크할 수 있었다.
그러나, 최근, 집적도가 높은 전자 회로가 요망되고 있어 제품(칩)의 소형화가 한층 더 요구되고 있다. 또한, 제조 비용 저감의 관점에서, 기판당의 제품 개수의 증대가 요구되고 있어, 그 때문에, 스크라이브 라인 근방의 전자 회로를 형성하지 않은 영역(완충 영역)의 간격을 극한까지 작게 할 필요가 생기고 있다. 스크라이브 라인 근방에서 전자 회로를 형성하지 않은 완충 영역의 간격이 500㎛ 이하로 제한되면, 이제는 한 쌍의 윗날(16)의 간격(2L)을 500㎛ 이상 확보할 수 없게 되어, 3점 굽힘 방식으로의 분단은 곤란해진다.
그래서 본 발명은, 스크라이브 라인 근방의 전자 회로를 형성하지 않은 영역(완충 영역)의 간격이 폭 500㎛ 이하, 나아가서는 200㎛ 이하, 특히는 100㎛ 이하로 제한되는 경우라도, 전자 회로 형성 부분에 손상을 부여하는 일 없이, 3점 굽힘 방식에 의한 브레이크 가공이 가능한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구했다. 즉, 본 발명의 기판 분단 방법에서는, 취성 재료 기판 상에 복수 열의 스크라이브 라인을 형성한 후에, 분단해야 하는 스크라이브 라인을 사이에 두고 그 좌우 위치의 기판 상에 맞닿는 한 쌍의 윗날과, 분단해야 하는 스크라이브 라인을 형성한 면과는 반대측의 면에서 스크라이브 라인에 상대하는 부위에 맞닿는 아랫날을 배치하고, 상기 아랫날 또는 윗날을 기판으로 압압함으로써, 3점 굽힘 모멘트에 의해 취성 재료 기판을 스크라이브 라인을 따라서 브레이크하는 공정을 포함하고, 이 브레이크 공정에 있어서, 상기 좌우의 윗날을, 분단해야 하는 스크라이브 라인과 평행하게 인접하는 좌우의 스크라이브 라인의 사이에서, 그리고, 이 좌우의 스크라이브 라인 근방에서 윗날의 접촉이 허용되는 완충 영역에 맞닿도록 하고 있다.
본 발명의 분단 방법에 의하면, 브레이크 공정에 있어서, 좌우의 윗날을, 분단해야 하는 스크라이브 라인과 평행하게 인접하는 좌우의 스크라이브 라인의 사이에서, 그리고, 이 좌우의 스크라이브 라인의 근방에 맞닿도록 했기 때문에, 좌우의 윗날의 간격을 분단해야 하는 스크라이브 라인에 인접하는 좌우의 스크라이브 라인의 근처까지 넓힐 수 있다. 이에 따라, 각 스크라이브 라인 근방에서 윗날이 기판에 접촉하는 것이 허용되는 완충 영역의 간격이 좁은 경우라도, 브레이크시에 기판에 접하는 한 쌍의 윗날의 간격을 넓게 확보할 수 있어, 압압시에 있어서의 굽힘 모멘트를 충분히 움직이게 할 수 있어 확실하게 기판을 분단할 수 있다는 효과가 있다.
상기 취성 재료 기판 상에 형성되는 각 스크라이브 라인에 있어서, 윗날이 기판에 접촉하는 것이 허용되는 완충 영역의 간격이 스크라이브 라인을 중심으로 편측 250㎛ 이하라도 좋다.
이와 같은 경우에 있어서도, 좌우의 윗날의 간격을, 각 스크라이브 라인 간의 간격의 약 2개분에 상당하는 큰 폭을 확보할 수 있어, 굽힘 모멘트를 효과적으로 움직이게 하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 분단 방법에 있어서 사용하는 브레이크 장치의 일 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 가공 대상의 LTCC 기판을 점착 필름 상에 장착한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 브레이크 공정의 동작의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 브레이크 공정의 다른 동작의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 스크라이브 공정의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 종래의 3점 굽힘 모멘트에 의해 기판을 브레이크하는 상태를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명에 따른 분단 방법의 상세를, 일 실시 형태를 나타내는 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 여기에서는 다수의 전자 부품이 일체 성형된 LTCC 기판(저온 소성 세라믹스 기판)을 브레이크하여 전자 부품을 뽑아내는 경우를 예로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 분단 방법을 실시할 때에 사용하는 브레이크 장치의 단면도이고, 도 2는 분단 대상이 되는 LTCC 기판이, 다이싱 프레임에 접착한 점착 필름 상에 장착된 상태를 나타내는 평면도이다.
우선, 가공 대상의 LTCC 기판(1)과 그 지지 방법에 대해서 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 전자 부품(P)이 종횡으로 나열되어 일체 성형되어 있는 LTCC 기판(1)이 사각형인 점에서, 기판 지지판(2)은 중앙부에 LTCC 기판(1)보다 큰 사각형의 개구부(7)가 형성되어 있다. 기판 지지판(2)은 사각형의 개구부(7)를 덮도록 탄성 필름(4)이 올려놓여진다. 이 탄성 필름(4)은, 기판 지지판(2)보다도 지름이 큰 다이싱 프레임(3)에 접착된 상태에서 주위가 고착되어 있다. 그리고 탄성 필름(4)의 상면에 LTCC 기판(1)이 점착성 물질로 고착되어 있다. 다이싱 프레임(3)은 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 좌우로 이동되도록 되어 있다. 이 예에서는, 다이싱 프레임(3)보다도, LTCC 기판(1)에 가까운 위치에서 탄성 필름(4)을 지지하기 때문에, 기판 지지판(2)을 설치하고 있지만, 기판 지지판(2)을 설치하는 일 없이, 다이싱 프레임(3)만으로, 탄성 필름(4)을 지지하도록 해도 좋다. 특히, 기판이 웨이퍼 형상(원형)의 경우에는, 중앙부에 원형의 개구부가 형성된 기판 지지판을 설치해도 좋고, 기판 지지판을 설치하는 일 없이, 다이싱 프레임(3)만으로 탄성 필름을 지지하도록 해도 좋다.
LTCC 기판(1)에는, 아랫날(5)(도 1 참조)과의 위치 맞춤용 마크(얼라인먼트 마크;alignment mark)(8)가 형성되어 있고, 상방에 설치한 촬상 장치(도시하지 않음)로 LTCC 기판(1)의 표면을 촬상함으로써, 촬상된 위치 맞춤용 마크(8)를 참조하여 브레이크 위치의 위치 결정을 할 수 있다. 이 예에서는, 위치 맞춤용 마크(8)를 참조하여 브레이크 위치의 위치 결정을 하지만, 스크라이브 라인 자체를 참조하여 브레이크 위치의 위치 결정을 할 수도 있다.
LTCC 기판(1)에는, 브레이크 공정 전에, 스크라이브 공정이 행해져, 예를 들면 도 5에서 나타낸 레이저 스크라이브법에 의해 복수의 스크라이브 라인(11)(도 1 참조)이 형성되어 있다. 그리고, 각 스크라이브 라인(11)을 중심선으로 하여 좌우에 거리(L)의 폭으로 완충 영역이 형성되어 있다. 구체적으로는, 좌우에 폭 250㎛씩, 즉 폭 500㎛의 영역을, 브레이크 장치(BR)에서 접촉 가능한 완충 영역으로 하여 제품 패턴이 형성되어 있다.
다음으로, 브레이크 장치(BR)에 대해서 도 1에 기초하여 설명한다. 브레이크 장치(BR)는, 링 형상의 다이싱 프레임(3) 내에서, 탄성 필름(4)의 하면에 대하여, 개구부(7)를 갖는 기판 지지판(2)의 상면을, 진공 흡착 기구(도시하지 않음)에 의해 고정된다. 탄성 필름(4)의 상면은 강한 점착성 물질이 도포되어 있어, 이 점착성 물질에 의해 LTCC 기판(1)이 고정 부착되어 유지된다(도 2).
브레이크 장치(BR)는, 기판 지지판(2)의 개구부(7)의 상면측에 LTCC 기판(1)을 장착한 상태에서, LTCC 기판(1)의 상방에 있어서 상하이동 및 좌우이동하는 것이 가능한 2개의 윗날(브레이크 바)(6a, 6b)과, 탄성 필름(4)의 하방에서 상하이동 및 좌우이동하는 것이 가능한 1개의 아랫날(브레이크 바)(5)을 구비하고 있다. 윗날(6a, 6b), 아랫날(5)의 이동은 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 행해진다.
윗날(6a, 6b), 아랫날(5)은, LTCC 기판(1)과의 접촉면이 각 스크라이브 라인(11) 근방의 완충 영역 내(편측 250㎛ 내)에 들어가도록 하기 위해 선단(先端)이 예각(銳角)으로 되어 있다. 단, 완충 영역 내에서 압압할 수 있으면 문제없고, 그 범위 내이면 오히려 기판과의 접촉면이 평탄한 쪽이 좋기 때문에, 최선단면은 150㎛∼200㎛의 폭으로 평탄하게 되어 있다. 또한, 선단을 R면(윗날(6a, 6b), 아랫날(5)의 길이 방향의 단부로부터 본 단면이 곡선)으로 해도 좋다.
다음으로, 브레이크 장치(BR)에 의한 브레이크 동작에 대해서 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이, LTCC 기판(1)의 상면에는 복수의 평행한 스크라이브 라인(11, 11, …, 11)이 형성되어 있지만, 다음번, 분단하는 스크라이브 라인을 스크라이브 라인(S1)으로 하고, 그 우측에 인접하는 스크라이브 라인을 스크라이브 라인(S2)으로 하고, 좌측에 인접하는 스크라이브 라인을 스크라이브 라인(S3)으로 한다.
도 3은 제1 동작예를 나타내는 도면이다. 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, LTCC 기판(1)의 하측에서는, 스크라이브 라인(S1)의 바로 아래에서 LTCC 기판(1)으로부터 떨어진 위치에 아랫날(5)을 배치하도록 한다. 한편, LTCC 기판(1)의 상면에는 제품 패턴이 형성되어 있기 때문에, 윗날(6a, 6b)이 접할 수 있는 완충 영역은 각 스크라이브 라인(S1, S2, S3)을 중심으로 하여, 허용 폭(2L)(편측(L)) 내로 한정되어 있다. 구체적으로는 허용 폭(2L)이 500㎛(편측(L)이 250㎛) 내, 나아가서는 200㎛(편측(L)이 100㎛) 내, 특히는 100㎛(편측(L)이 50㎛) 내로 한정되어 있다.
그래서, 윗날(6a)은 스크라이브 라인(S3)으로부터 우측에 거리(L) 내, 윗날(6b)은 스크라이브 라인(S2)으로부터 좌측에 거리(L) 내에 오도록 LTCC 기판(1)으로부터 떨어진 비(非)접촉 상태에서 좌우에 위치를 조정하고, 이어서 윗날(6a, 6b)을 하강시켜 LTCC 기판(1)에 접하도록 한다.
이어서 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 아랫날(5)을 상승하여, 스크라이브 라인(S1)의 바로 아래가 되는 필름(4)의 하면에 맞닿게 한 상태에서 기판을 아래로부터 압압한다. 이에 따라, 3점 굽힘 방식에 의한 브레이크가 행해진다.
스크라이브 라인(S1)의 브레이크가 끝나면, 아랫날(5), 윗날(6a, 6b)을 퇴피시키고, LTCC 기판(1)을 이동시켜 다음으로 분단하는 스크라이브 라인의 바로 아래에 아랫날(5)이 오도록 하여, 이하, 동일한 순서에 의해, 잇따라 브레이크를 실행한다.
도 4는 제2 동작예이다. 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, LTCC 기판(1)의 하측에서는, 스크라이브 라인(S1)의 바로 아래에서 LTCC 기판(1)으로부터 떨어진 위치에 아랫날(5)이 오도록 조정하고, 이어서, 아랫날(5)을 상승시켜 필름(4)의 하면(스크라이브 라인(S1)의 바로 아래)에 맞닿게 한 상태로 한다.
한편, LTCC 기판(1)의 상면은, 윗날(6a)은 스크라이브 라인(S3)으로부터 우측에 거리(L) 내, 윗날(6b)은 스크라이브 라인(S2)으로부터 좌측에 거리(L) 내에 오도록, LTCC 기판(1)으로부터 떨어진 비접촉 상태에서 좌우로 위치를 조정한다.
이어서 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 윗날(6a, 6b)을 하강시켜 LTCC 기판(1)에 맞닿아 위로부터 압압한다. 이에 따라, 3점 굽힘 방식에 의한 브레이크가 행해진다.
스크라이브 라인(S1)의 브레이크가 끝나면, 아랫날(5), 윗날(6a, 6b)을 퇴피시키고, LTCC 기판(1)을 이동시켜 다음으로 분단하는 스크라이브 라인의 바로 아래에 아랫날(5)이 오도록 하여, 이하, 동일한 순서에 의해, 잇따라 브레이크를 실행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 분단해야 하는 스크라이브 라인에 대하여, 여기에 인접하는 스크라이브 라인 근방의 완충 영역을 이용하여 압압하도록 함으로써, 윗날의 간격을, 3점 굽힘 모멘트의 작용 한계인 500㎛를 크게 초과한 간격을 확보할 수 있어, 1개의 스크라이브 라인에 있어서의 좌우 양측의 완충 영역의 폭이 250㎛보다 좁은 경우라도, 굽힘 모멘트를 효과적으로 작용시키는 것이 가능해져 확실하게 기판을 브레이크할 수 있게 되었다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 윗날(6a, 6b)을 직접 LTCC 기판(1)에 접하도록 했지만, 기판 보호를 위해, 완충재(보호 필름)를 붙여 두고, 그 위로부터 접하도록 해도 좋다.
이상 본 발명의 대표적인 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기의 실시 형태로 특정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 윗날, 아랫날이 되는 브레이크 바를 이용했지만, 윗날, 아랫날을 롤러로 실현하도록 해도 좋다.
또한, 가공 대상의 기판으로서, LTCC 기판을 예로 했지만, 유리 기판이나 실리콘 기판이라도 좋다.
그 외 본 발명에서는, 그 목적을 달성하고, 특허 청구의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 수정, 변경하는 것이 가능하다.
본 발명의 분단 방법은, 유리 기판, 실리콘, 세라믹, 화합물 반도체 등의 취성 재료로 이루어지는 기판의 분단에 이용된다.
S1 : 분단해야 하는 스크라이브 라인
S2, S3 : 분단해야 하는 스크라이브 라인의 좌우에 인접하는 스크라이브 라인
1 : LTCC 기판
2 : 기판 지지판
3 : 다이싱 프레임
4 : 탄성 필름
5 : 아랫날
6a, 6b : 윗날

Claims (2)

  1. 취성 재료 기판 상에 복수 열의 스크라이브 라인을 형성한 후에, 분단해야 하는 스크라이브 라인을 사이에 두고 그 좌우 위치의 기판 상에 맞닿는 한 쌍의 윗날과, 스크라이브 라인을 형성한 면과는 반대측의 면에서 스크라이브 라인에 상대하는 부위에 맞닿는 아랫날을 배치하고, 상기 아랫날 또는 윗날을 기판으로 압압함으로써, 3점 굽힘 모멘트에 의해 취성 재료 기판을 당해 분단해야 하는 스크라이브 라인을 따라서 브레이크하는 공정을 포함하고,
    이 브레이크 공정에 있어서, 상기 좌우의 윗날을, 분단해야 하는 스크라이브 라인과 평행하게 인접하는 좌우의 스크라이브 라인의 사이에서, 그리고, 이 좌우의 스크라이브 라인 근방에서 윗날의 접촉이 허용되는 완충 영역에 맞닿도록 배치한 것을 특징으로 하는 취성 재료 기판의 분단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    취성 재료 기판 상에 형성되는 각 스크라이브 라인에 있어서, 윗날이 기판에 접촉하는 것이 허용되는 완충 영역의 간격이 스크라이브 라인을 중심으로 편측(片側) 250㎛ 이하인 취성 재료 기판의 분단 방법.
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