KR20200112655A - 취성 재료 기판의 브레이크 장치 및 브레이크 방법 - Google Patents

취성 재료 기판의 브레이크 장치 및 브레이크 방법 Download PDF

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KR20200112655A
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다쿠로 미타니
겐타 다무라
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 분단시에 기판 표면에 흠이 생기는 것을 억제하여 고품위의 제품을 얻을 수 있는 브레이크 장치를 제공한다.
[해결 수단] 기판 재치면의 단변에 모서리부(1a, 1b)가 형성된 좌우 한 쌍의 받이 칼날(1, 2)과, 누름 칼날(3)을 구비하며, 받이 칼날은 서로 간격을 두고 모서리부끼리가 평행하게 되도록 배치되고, 누름 칼날은 받이 칼날의 사이에 밀어넣을 수 있게 배치되고, 분단 대상인 취성 재료 기판(W)을, 그 표면에 형성된 스크라이브 라인(S)이 모서리부와 평행하게 되도록 하여 재치하는 브레이크 장치로서, 받이 칼날의 모서리부를 0.05~0.2mm의 미소 R로 면취하도록 구성한다.

Description

취성 재료 기판의 브레이크 장치 및 브레이크 방법{BREAKING APPARATUS and BREAKING METHOD for BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE}
본 발명은, 취성 재료 기판을 스크라이브 라인(절단홈)을 따라서 분단하는 브레이크 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 SiC 기판(웨이퍼) 등의 매우 단단한 취성 재료의 마더(mother) 기판의 표면 상에 전자 회로 등이 패턴 형성된 소자(디바이스)의 제조 과정에서, 해당 마더 기판으로부터 개개의 소자로 분단하는 브레이크 장치에 관한 것이다.
Si기판 등의 취성 재료 기판을 분단하는 가공에서는, 종래부터, 커터 휠이나 레이저 빔 등을 이용하여 기판 표면에 스크라이브 라인을 형성하고, 그 후, 스크라이브 라인을 따라서 스크라이브 라인 형성면의 반대측의 면으로부터 외력을 가하여 기판을 휘게 하는 것에 의해, 단위 기판(소자)마다로 분단하는 방법이 많이 채용되고 있다.
구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 단변(端邊)에 모서리부(엣지)(11a, 12a)가 형성된 좌우 한 쌍의 받이 칼날(11, 12)을, 모서리부끼리가 서로 평행하게 되도록 하여 소정의 간격을 두고 배치하고, 분단 대상의 기판(W)을, 스크라이브 라인(S)이 간격의 중심 위치에 오도록 하여 받이 칼날 상(기판 재치면)에 재치하고, 누름 칼날(13)을 스크라이브 라인의 상부로부터 기판(W)에 대고 눌러, 3점 지지에 의한 굽힘 모멘트에 의해 기판(W)을 휘게 하여 스크라이브 라인으로부터 분단하고 있다(특허 문헌 1 및 2 참조).
좌우의 받이 칼날(11, 12)에 지점(支点)으로서의 기능을 발휘시키기 위해서, 종래에서는, 좌우 받이 칼날의 대향하는 모서리부(엣지)(11a, 12a)를 날카롭게 하여, 분단되는 기판(W)에 대해서 단면에서 볼 때 거의 점접촉하도록 형성하고 있다. 이것에 의해, 좌우의 받이 칼날(11, 12)과 누름 칼날(13)에 의한 3점 지지의 굽힘 모멘트를 효과적으로 생기게 하여 기판의 분단 효율을 높이고 있다. 또, 받이 칼날이나 누름 칼날은, 경도나 인성(靭性)이 뛰어난 초경합금이나 공구강(工具鋼) 등으로 만들어져 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2017－114138호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 제2016－043503호 공보
근래, 반도체 디바이스의 고정밀화, 고기능화가 요구되고 있기 때문에, 기판의 품질, 강도의 새로운 개선이 필요하게 되어 있다. 그것을 위한 하나의 수단으로서, 반도체 디바이스의 기판 재료에 SiC(실리콘 카바이트)를 이용함으로써 성능 향상이 도모되고 있다. SiC 기판은, Si기판에 비해 현격히 높은 절연 파괴 전계(電界) 강도나 고내압성을 구비하며, 박막으로 고정밀화, 고기능화를 달성할 수 있다.
그러나, SiC는 매우 단단한 재질이다. 그 때문에, SiC 기판을 분단할 때에, 지점이 되는 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 모서리부(엣지)를 날카롭게 한 브레이크 장치를 이용하여, 좌우의 받이 칼날의 선단에 하중이 집중하도록 하여, 좌우의 받이 칼날과 누름 칼날에 의한 3점 지지의 굽힘 모멘트에 의해 마더 기판의 분단을 반복하면, 받이 칼날의 엣지 부분에 미세한 손상이 발생하여, 칼날의 이 빠짐과 같은 깨짐이 생긴다.
브레이크 전의 마더 기판(웨이퍼)은, 전자 회로 등을 형성한 디바이스면에 얇은 수지 보호막(PET 등의 수지 보호 필름)이 붙여져 있고, 이 디바이스면을 하향으로 하여 상기 3점 지지의 굽힘 모멘트에 의해 분단되는 것인데, 받이 칼날의 엣지에 상기와 같은 손상이 발생되어 있으면, 기판을 분단할 때에 받이 칼날 엣지에 접촉하는 기판면에 흠이 생긴다. 이 흠은, 상술한 수지 보호막에, 혹은 수지 보호막을 찢어 전자 회로 등이 형성된 디바이스면을 손상시킨다. 전자 회로를 포함하는 디바이스는 매우 섬세하고 고정밀도의 조성물이므로, 약간의 흠이라도 중대한 결함이 생기는 원인이 되어, 수율의 저하에 크게 영향을 준다.
그래서 본 발명은, 상기의 과제를 해결하고, 기판 분단시의 흠의 발생을 억제하여, 고품위의 제품을 얻을 수 있는 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구했다. 즉 본 발명의 브레이크 장치는, 기판 재치면의 단변(端邊)에 모서리부가 형성된 좌우 한 쌍의 받이 칼날과, 누름 칼날을 구비하며, 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날은 서로 간격을 두고 상기 모서리부끼리가 평행하게 되도록 배치되고, 상기 누름 칼날은 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣을 수 있게 배치되고, 분단 대상인 취성 재료 기판을, 그 표면에 형성된 스크라이브 라인이 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이의 위치에서 상기 모서리부와 평행하게 되도록 하여 상기 기판 재치면 상에 재치함과 아울러, 상기 누름 칼날을 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣어 상기 취성 재료 기판을 휘게 하도록 하여 브레이크하는 취성 재료 기판의 브레이크 장치로서,
상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 모서리부는 R면취(面取, 모따기)되어 있도록 했다.
여기서, 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 모서리부의 R면취의 R은, 0.05~0.2mm(바람직하게는 0.08~0.15mm, 특히 0.1±0.025mm) 미소 R이 되도록 형성해도 좋다. 또, 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 모서리부 사이의 간격은 브레이크하려고 하는 스크라이브 라인에 인접하는 양측의 스크라이브 라인끼리의 간격의 1/2~3/4배(소자의 크기의 1~1.5배)인 것이 좋다.
또, 다른 관점으로 이루어진 본 발명의 브레이크 방법은, 취성 재료 기판을 스크라이브 라인을 따라서 분단하는 브레이크 방법으로서,
기판 재치면의 단변에(예를 들면, 0.05~0.2mm의 미소 R로) 면취가 행해진 모서리부가 형성된 좌우 한 쌍의 받이 칼날을 이용하여, 상기 받이 칼날이 서로 간격을 두고 상기 모서리부끼리가 평행하게 되도록 배치되고, 상기 취성 재료 기판의 상기 스크라이브 라인이 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이의 위치에서 상기 모서리부와 평행하게 되도록 하여 상기 취성 재료 기판을 상기 기판 재치면 상에 재치하고, 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣을 수 있게 배치된 누름 칼날을, 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣어 상기 취성 재료 기판을 휘게 하도록 하여 브레이크한다.
여기서 취성 재료 기판으로서 SiC 기판을 브레이크해도 괜찮다.
본 발명의 브레이크 장치에서는, 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 모서리부가 미소 R로 면취되어 있으므로, 매우 단단한 기판의 분단이라도, 분단시의 하중이 모서리부에 집중하지 않고 분산되게 되어, 모서리부에 이 빠짐 등의 손상 부분이 생기는 것을 억제할 수 있고, 이것에 의해, 받이 칼날의 손상에 기인하는 분단 후의 제품에 생기는 흠을 억제하여, 고품위의 제품을 제공할 수 있다. 또, 모서리부의 면취는 0.05~0.2mm 등의 매우 작은 R로 형성되어 있으므로, 3점 지지에 의한 굽힘 모멘트의 지점으로서의 기능을 해치지 않는다.
도 1은 본 발명에 관한 브레이크 장치의 받이 칼날 부분을 나타내는 단면도이다.
도 2는 분단되는 기판(웨이퍼)을 나타내는 사시도이다.
도 3은 종래의 받이 칼날을 이용한 분단 결과를 나타내는 도표이다.
도 4는 본 발명의 받이 칼날을 이용한 분단 결과를 나타내는 도표이다.
도 5는 잘라내어진 반도체 소자의 흠 발생예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 종래의 받이 칼날 엣지에 발생한 흠을 모사한 확대 사시도이다.
도 7은 종래의 받이 칼날 부분을 나타내는 단면도이다.
이하에서, 본 발명에 관한 브레이크 장치의 하나의 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에서는, 분단 대상인 마더(mother) 기판의 일 예로서, 도 2에서 나타내는 바와 같은, 얇은 수지(樹脂) 보호막에 의해 보호된 전자 회로 등의 디바이스면을 일면(一面)에 가지는 SiC 웨이퍼(이하, 간단히 '기판'이라고 함)(W)를 대상으로 했다. 기판(W)에는, 전(前)공정에서 서로 교차하는 X－Y방향의 복수의 스크라이브 라인(분단 라인)(S1, S2)이 격자 모양으로 가공되어 있고, 이 스크라이브 라인(S1, S2)을 따라서 본 발명의 분단 장치에 의해 기판(W)이 분단되어 제품이 되는 개개의 반도체 소자(W1)가 잘라내어진다.
도 1은, 본 발명에 관한 분단 장치를 나타내는 것이다. 이 분단 장치는, 분단해야 할 기판(W)의 스크라이브 라인의 방향을 따라서, 소정의 간격을 두고 평행하게 배치된 좌우 한 쌍의 받이 칼날(1, 2)과, 이 좌우의 받이 칼날(1, 2)의 중간 상부 위치에서 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강 가능하게 배치되고, 받이 칼날(1, 2) 사이에 하강하는 누름 칼날(3)을 구비하고 있다. 받이 칼날(1, 2) 및 누름 칼날(3)은, 경도와 인성(靭性)이 뛰어난 초경합금이나 공구강(工具鋼)으로 만들어져 있다.
각각의 받이 칼날(1, 2)은, 서로 교차하는 세로, 가로 두 개의 면의 교점에 모서리부(1a, 2a)를 가지고, 이 모서리부(1a, 2a)가, 0.05~0.2mm(바람직하게는 0.08~0.15mm)인 미소한 R로 면취되어 있다.
또, 좌우의 받이 칼날(1, 2)의 간격(L)은, 예를 들면 가로 세로 2mm의 반도체 소자(W1)를 잘라내는 경우에는 2~3mm로 형성되어 있다.
기판(W)을 분단할 때에는, 디바이스면을 하부로 하고, 또한, X방향 또는 Y방향의 스크라이브 라인, 예를 들면 X방향의 스크라이브 라인(S1)이 간격(L)의 중심 위치에서 하측이 되도록 하여 받이 칼날(1, 2) 상에 재치하고, 승강 가능한 누름 칼날(3)을 스크라이브 라인의 상부로부터 기판(W)을 향해서 밀어넣어, 3점 지지에 의한 굽힘 모멘트에 의해 기판(W)을 휘게 하여 스크라이브 라인(S1)으로부터 분단한다. 다음으로, 상기와 마찬가지로 기판(W)을, Y방향의 스크라이브 라인(S2)을 따라서 분단하여 제품이 되는 반도체 소자(W1)를 잘라낸다. 이 분단시에, 받이 칼날의 모서리부(1a, 2a)의 R이, 0.05~0.2mm로 매우 작기 때문에, 모서리부(1a, 2a)가 3점 지지에 의한 굽힘 모멘트의 지점으로서의 기능을 해치지 않는다.
본 발명자들은, 본 발명의 받이 칼날과 종래의 받이 칼날에 의한 기판의 분단 실험을 각각 행했다. 기판은, 1매로부터 가로 세로 2mm의 반도체 소자를 5000개 정도 잘라낼 수 있는 직경 150mm, 두께 0.2mm인 SiC 웨이퍼를 사용했다. 이 웨이퍼를 20매 분단하여 마지막 웨이퍼로부터 잘라내어진 100매의 반도체 소자(W1)를 추출하고, 흠의 유무의 검증을 행했다. 또, 이 때의 본 발명의 받이 칼날(1, 2)의 모서리부의 R은 0.1mm이고, 좌우 받이 칼날의 간격(L)은 2.5mm로 했다.
도 3은, 상기한 종래의 받이 칼날에 의한 분단 실험 결과를 표시한 것이며, 도 4는 본 발명의 받이 칼날에 의한 분단 실험 결과를 나타내는 것이다. 도 3의 (a), 도 4의 (a)에서의 「횡방향으로 늘어선 흠」은, 도 5에서 나타내는 반도체 소자(W1)를 Y방향을 따라서 분단했을 때에 Y방향을 따라서 배치된 일방의 받이 칼날에 접촉하여 생긴 흠(K1)이며, 도 3의 (b), 도 4의 (b)에서의 「세로 방향으로 늘어선 흠」은, X방향을 따라서 분단했을 때의 받이 칼날에 접촉하여 생긴 흠(K2)이다.
이 도면에서는, 예를 들면, 도 3의 (a)의 좌표 X1－Y1의 좌표점에 있는 반도체 소자에는 횡방향으로 늘어선 흠이 10개 있고, 도 3의 (b)의 좌표 X5－Y6의 좌표점에 있는 반도체 소자에는 세로 방향으로 늘어선 흠이 12개 있는 것을 나타내고 있다.
이 실험 결과로부터, 잘라내어진 100개의 반도체 소자에 대해서, 종래의 방법(미소 R을 형성하지 않음)에서는, 횡방향의 흠이 441개, 세로 방향의 흠이 987개, 합계 1428개의 흠이 있던 것에 비해, 본 발명의 방법(미소 R을 형성)에 의한 분단에 의해서는 대부분 흠의 발생이 나타나지 않고, 약간 횡방향의 흠이 2개만 생겨, 고품위의 반도체 소자를 얻을 수 있었다.
또, 이 분단 실험 후에, 각각의 받이 칼날을 검증했다. 도 6은 종래의 받이 칼날의 검증 결과를 모사한 확대 사시도로서, 받이 칼날 모서리부(엣지)에 도면과 같은 이 빠짐 등의 미세한 손상이 생기는 것이 확인되었다. 이것에 대해, 본 발명의 받이 칼날에서는, 모서리부에 이 빠짐 등의 손상은 전혀 나타나지 않았다.
이와 같이, 받이 칼날의 모서리부(1a, 2a)가 미소 R로 면취되어 있으므로, SiC 웨이퍼와 같은 매우 단단한 기판의 분단이라도 분단시의 하중이 분산되어 모서리부에 이 빠짐 등의 손상 부분이 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 받이 칼날의 손상에 기인하는 분단 후의 제품의 흠을 억제하여, 고품위의 제품을 얻을 수 있다. 또, 모서리부의 면취는 0.08~0.15mm 등과 같은 매우 작은 R로 형성되어 있으므로, 3점 지지에 의한 굽힘 모멘트의 지점으로서의 기능을 해치지 않는다.
이상, 본 발명의 대표적인 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기의 실시 형태에 특정되는 것이 아니다. 예를 들면, 분단되는 기판으로서 상기 실시예에서 나타낸 SiC 웨이퍼 외에, 각종 기판의 분단에도 적용할 수 있다. 그 외 본 발명에서는, 그 목적을 달성하고, 청구 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 수정, 변경하는 것이 가능하다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, SiC 웨이퍼 등의 경도가 높은 취성 재료 기판을 스크라이브 라인을 따라서 분단하는 브레이크 장치로서 바람직하게 이용할 수 있다.
L : 받이 칼날 사이의 간격 S1 : X방향의 스크라이브 라인
S2 : Y방향의 스크라이브 라인 W : 기판(웨이퍼)
W1 : 반도체 소자 1 : 받이 칼날
1a : 모서리부 2 : 받이 칼날
2a : 모서리부 3 : 누름 칼날

Claims (5)

  1. 기판 재치면의 단변(端邊)에 모서리부가 형성된 좌우 한 쌍의 받이 칼날과, 누름 칼날을 구비하며,
    상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날은 서로 간격을 두고 상기 모서리부끼리가 평행하게 되도록 배치되고, 상기 누름 칼날은 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣을 수 있게 배치되고,
    분단 대상의 취성 재료 기판을, 그 표면에 형성된 스크라이브 라인이 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이의 위치에서 상기 모서리부와 평행하게 되도록 하여 상기 기판 재치면 상에 재치함과 아울러,
    상기 누름 칼날을 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣어 상기 취성 재료 기판을 휘게 하도록 하여 브레이크하는 취성 재료 기판의 브레이크 장치로서,
    상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 모서리부는 R면취(面取)되어 있는 브레이크 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모서리부의 R면취의 R이, 0.05~0.2mm인 브레이크 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 모서리부 사이의 간격이 브레이크하려고 하는 스크라이브 라인에 인접하는 양측의 스크라이브 라인끼리의 간격의 1/2~3/4배인 브레이크 장치.
  4. 취성 재료 기판을 스크라이브 라인을 따라서 분단하는 브레이크 방법으로서,
    기판 재치면의 단변에 R면취가 행해진 모서리부가 형성된 좌우 한 쌍의 받이 칼날을 이용하여, 상기 받이 칼날이 서로 간격을 두고 상기 모서리부끼리가 평행하게 되도록 배치하고,
    상기 취성 재료 기판의 상기 스크라이브 라인이 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이의 위치에서 상기 모서리부와 평행하게 되도록 하여 상기 취성 재료 기판을 상기 기판 재치면 상에 재치하고,
    상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣을 수 있게 배치된 누름 칼날을, 상기 좌우 한 쌍의 받이 칼날의 사이에 밀어넣어 상기 취성 재료 기판을 휘게 하도록 하여 브레이크하는 취성 재료 기판의 브레이크 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 취성 재료 기판은 SiC 기판인 취성 재료 기판의 브레이크 방법.
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