TWI429604B - Method for breaking the brittle material substrate - Google Patents

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Description

脆性材料基板之分斷方法
本發明係關於一種由玻璃、矽、陶瓷、化合物半導體等脆性材料構成之基板的分斷方法。尤其，本發明係關於一種沿著形成於基板上之複數條刻劃線將基板分斷成條狀或格子狀以分斷成晶片等之製品的分斷方法。
一直以來，已知有一種對脆性材料基板使用切割鋸(dicing saw)、刀輪(cutter wheel)、雷射束(laser beam)，以形成複數條刻劃線，然後施加外力使基板撓曲，再沿著刻劃線予以裂斷，藉此取出晶片等之製品的方法(例如專利文獻1等)。
例如，圖5係表示使用雷射束於平台22上之基板21形成刻劃線之情形的立體圖，沿著刻劃預定線藉由掃描機構25掃描雷射光學系統23之雷射點，接著緊接著於後一刻從冷卻機構24之嘴24a噴射冷媒，藉此利用基板內之熱應力分布形成刻劃線S。在該刻劃形成步驟之後，藉由從與形成有刻劃線之面相反側之面以輥或下刃(break bar：裂斷桿)等按壓與刻劃線相對之部分，以使脆性材料基板撓曲，藉由彎矩(bending moment)沿著刻劃線予以裂斷。
在對脆性材料基板沿著刻劃線施加彎矩予以裂斷時，為了使彎矩有效地產生，較佳為以3點彎曲方式進行。圖6係表示一般之3點彎曲方式的裂斷步驟，跨越基板W之待分斷之刻劃線S1 ，配置接觸於其左右位置之一對上刃16(break bar：裂斷桿)、以及在與設有刻劃線之面相反側之面接觸於與刻劃線S1 相對之部分的下刃15(break bar：裂斷桿)，將下刃或上刃之任一者按壓於基板W，藉此使其產生彎矩。
此外，亦可採用使用輥之按壓的3點彎曲方式，以取代裂斷桿(break bar)(參照專利文獻1之圖3)。
專利文獻1：日本特開平08-175837號公報
在沿著形成於半導體晶圓等之基板之刻劃線，以上述3點彎曲方式賦予彎矩進行裂斷時，為了使彎矩充分地產生作用，必需預先將刻劃線之左右之上刃16的間隔設定在100μm以上，較佳為200μm以上，更佳為500μm以上(亦即與中央之刻劃線S1 的間隔係50μm以上，較佳為100μm以上，更佳為250μm以上)，因此若單側距離L變小時，則會產生難以裂斷等的問題。
另一方面，在基板W之上面，除了刻劃線S1 之左右的附近部分(亦稱為緩衝區域)，係形成有微細之電子電路等。若上刃16接觸至該電子電路形成部分，則有產生電路切斷等之損傷之虞。因此，在裂斷時置放上刃16之位置係必需設在待分斷之刻劃線S1 附近之未形成有電子電路的緩衝區域。
至目前為止之製程中，由於形成於基板之電子電路的圖案，係設置成以刻劃線S1 為中心形成有寬度為500μm以上之緩衝區域，在刻劃線S1 附近係可將一對上刃16所接觸之間隔2L擴展至500μm以上，因此並無問題而可進行裂斷。
然而，近年來，一直期望集成度高之電子電路，而要求製品(晶片)的進一步小型化。又，基於降低製造成本之觀點，而要求增加每片基板之製品個數，因此逐漸產生了將刻劃線附近之未形成有電子電路之區域(緩衝區域)的間隔縮小至極限的必要。在刻劃線附近若將未形成有電子電路之緩衝區域的間隔限制在500μm以下，則已經無法將一對上刃16之間隔2L確保在500μm以上，導致以3點彎曲方式之分斷變得困難。
因此，本發明係以提供一種分斷方法為目的，其即使在刻劃線附近之未形成有電子電路之區域(緩衝區域)的間隔被限制在寬度為500μm以下，進一步為200μm以下，尤其100μm以下時，亦不會對電子電路形成部分造成損傷，可藉由3點彎曲方式進行裂斷加工。
為了達成上述目的，本發明係採取以下技術手段。亦即，本發明之基板分斷方法，包含在將複數條刻劃線形成於脆性材料基板上之後，配置跨越待分斷之刻劃線且抵接於其左右位置之基板上之一對上刃、及在與設有待分斷之刻劃線之面相反側之面抵接於與刻劃線相對之部分之下刃，將該下刃或上刃按壓於基板，藉此利用3點彎矩將脆性材料基板沿著刻劃線予以裂斷之步驟；在該裂斷步驟，將該左右之上刃配置成在與待分斷之刻劃線平行地相鄰之左右之刻劃線之間，且在該左右之刻劃線附近抵接於容許上刃接觸之緩衝區域。
根據本發明之分斷方法，在裂斷步驟，由於將左右之上刃配置成在與待分斷之刻劃線平行地相鄰之左右之刻劃線之間，且抵接於該左右之刻劃線附近，因此可將左右之上刃的間隔擴展至與待分斷之刻劃線相鄰之左右之刻劃線的附近。藉此，具有以下效果，亦即在各刻劃線附近容許上刃接觸基板之緩衝區域之間隔即使是狹窄的情況下，在裂斷時亦可寬廣地確保接觸於基板之一對上刃的間隔，使按壓時之彎矩充分地產生作用，以確實地將基板予以分斷。
在形成於該脆性材料基板上之各刻劃線，容許上刃接觸於基板之緩衝區域之間隔係以刻劃線為中心單側250μm以下亦可。
即使在此種情況下，亦可將左右之上刃的間隔，確保相當於各刻劃線間之間隔之約二個分之大小的寬度，以使彎矩有效地產生作用。
以下，根據表示一實施形態之圖式，詳細地說明本發明之分斷方法的詳細。此處，係以將一體形成有多數個電子零件之LTCC基板(低溫燒成陶瓷基板)予以裂斷以取出電子零件之情形為例加以說明。
圖1係在實施本發明之分斷方法時所使用之裂斷裝置的剖面圖，圖2係表示將作為分斷對象之LTCC基板安裝在貼附於切割框之黏著膜上之狀態的俯視圖。
首先，針對加工對象之LTCC基板1與其支承方法加以說明。如圖2所示，由於複數個電子零件P排列成縱橫一體形成之LTCC基板1係方形，因此基板支承板2係於中央部設有較LTCC基板1大的方形開口部7。基板支承板2係以覆蓋方形之開口部7的方式載置彈性膜4。該彈性膜4係以貼於直徑較基板支承板2還大之切割框3的狀態固定於周圍。此外，LTCC基板1係以黏著性物質固定於彈性膜4之上面。切割框3係設置成藉由搬送機構(未圖示)移動於左右。此例中，雖為了在較切割框3接近於LTCC基板1之位置支承彈性膜4而設有基板支承板2，不過亦可不設基板支承板2，而僅以切割框3來支承彈性膜4。尤其，在基板係晶圓狀(圓形)的情況下，亦可於中央部設置設有圓形之開口部的基板支承板，或者設置成不設基板支承板，而僅以切割框3來支承彈性膜。
於LTCC基板1，係形成有與下刃5(參照圖1)之對準用標記(對準標記)8，以設置於上方之攝影裝置(未圖示)對LTCC基板1之表面進行攝影，藉此即可參照所拍攝之對準用標記8，進行裂斷位置之定位。此例中，雖參照對準用標記8進行裂斷位置之定位，不過亦可參照刻劃線本身來進行裂斷位置之定位。
於LTCC基板1，係在裂斷步驟前進行刻劃步驟，並藉由例如圖5所示之雷射刻劃法，形成有複數條刻劃線11(參照圖1)。接著，以各刻劃線11為中心線於左右以距離L之寬度形成有緩衝區域。具體而言，將在左右寬度各250μm，亦即寬度500μm之區域作為以裂斷裝置BR可接觸之緩衝區域而形成有製品圖案。
其次，針對裂斷裝置BR根據圖1加以說明。裂斷裝置BR係在環狀之切割框3內，對彈性膜4之下面藉由真空吸附機構(未圖示)固定具有開口部7之基板支承板2的上面。彈性膜4之上面係塗佈有強的黏著性物質，藉由該黏著性物質固定保持LTCC基板1(圖2)。
裂斷裝置BR，係以將LTCC基板1安裝於基板支承板2之開口部7之上面側的狀態，具備有在LTCC基板1之上方可上下移動及左右移動的2支上刃(break bar：裂斷桿)6a,6b、以及在彈性膜4之下方可上下移動及左右移動的1支下刃(break bar：裂斷桿)5。上刃6a,6b、及下刃5之移動係藉由驅動裝置(未圖示)進行。
為了使與LTCC基板1之接觸面可納入各刻劃線11附近之緩衝區域內(單側250μm內)，上刃6a,6b、及下刃5係將前端設為銳角。然而，由於只要可在緩衝區域內按壓便無問題，而且只要在該範圍內與基板之接觸面反而是平坦較好，因此最前端面係在150μm～200μm之寬度予以平坦化。又，亦可將前端設為R面(從上刃6a,6b、下刃5之長邊方向之端部觀看的剖面為曲線)。
其次，針對裂斷裝置BR之裂斷動作加以說明。如已述般，於LTCC基板1之上面雖形成有複數條平行之刻劃線11,11,…,11，不過下次以欲分斷之刻劃線為刻劃線S1 ，以與其右側相鄰之刻劃線為刻劃線S2 ，以與左側相鄰之刻劃線為刻劃線S3 。
圖3係表示第一動作例。如圖3(a)所示，在LTCC基板1之下側，係在刻劃線S1 之正下方將下刃5配置於離開LTCC基板1之位置。另一方面，於LTCC基板1之上面，由於形成有製品圖案，因此上刃6a,6b可接觸之緩衝區域係以各刻劃線S1 ,S2 ,S3 為中心，限制於容許寬度2L(單側L)內。具體而言，容許寬度2L係限制於500μm(單側L為250μm)內，進一步係限制於200μm(單側L為100μm)內，尤其限制於100μm(單側L為50μm)內。
因此，上刃6a係以從刻劃線S3 在右側到達距離L內，且上刃6b則以從刻劃線S2 在左側到達距離L內的方式，以離開LTCC基板1之非接觸狀態將位置調整至左右，接著使上刃6a,6b下降，以接觸LTCC基板1。
接著，如圖3(b)所示，使下刃5上升，以使其抵接於成為刻劃線S1 之正下方之膜4之下面的狀態，從下按壓基板。藉此，進行3點彎曲方式之裂斷。
刻劃線S1 之裂斷結束後，使下刃5、上刃6a,6b退開，並使LTCC基板1移動，以使下刃5到達欲進行下一分斷之刻劃線的正下方，以下係藉由同樣步驟，陸續地執行裂斷。
圖4係第二動作例。如圖4(a)所示，在LTCC基板1之下側，係在刻劃線S1 之正下方調整成使下刃5到達離開LTCC基板1之位置，接著使下刃5上升，使其呈抵接於膜4之下面(刻劃線S1 之正下方)的狀態。
另一方面，LTCC基板1之上面，上刃6a係以從刻劃線S3 在右側到達距離L內，且上刃6b則以從刻劃線S2 在左側到達距離L內的方式，以離開LTCC基板1之非接觸狀態將位置調整至左右。
接著，如圖4(b)所示，使上刃6a,6b下降，而抵接於LTCC基板1，以從上按壓。藉此，進行3點彎曲方式之裂斷。
刻劃線S1 之裂斷結束後，使下刃5、上刃6a,6b退開，並使LTCC基板1移動，以使下刃5到達欲進行下一分斷之刻劃線的正下方，以下係藉由同樣步驟，陸續地執行裂斷。
如以上所說明般，根據本發明，對待分斷之刻劃線係利用與此相鄰之刻劃線附近的緩衝區域按壓，藉此可將上刃之間隔確保大幅超過屬3點彎矩之作用極限之500μm的間隔，即使在1個刻劃線中左右兩側之緩衝區域之寬度為較250μm狹窄的情況下，亦可使彎矩有效地作用，而可確實地將基板予以裂斷。
此外，上述實施形態中，雖設置成使上刃6a,6b直接接觸於LTCC基板1，不過為了保護基板，亦可預先貼緩衝材(保護膜)，再從其上接觸。
以上，雖已針對本發明之代表性實施例加以說明，不過本發明並非一定特定在上述之實施形態。例如，上述實施例中，雖使用構成上刃、下刃之裂斷桿(break bar)，不過亦能以輥實現上刃、下刃。
又，作為加工對象之基板，雖以LTCC基板為例，不過玻璃基板或矽基板亦可。
此外，本發明中，欲達成其目的可在不超出申請專利範圍的範圍內作適當修正及變更。
本發明之分斷方法係可利用於由玻璃基板、矽、陶瓷、化合物半導體等之脆性材料所構成之基板的分斷。
S1 ．．．待分斷之刻劃線
S2 ,S3 ．．．與待分斷之刻劃線左右相鄰的刻劃線
1．．．LTCC基板
2．．．基板支承板
3．．．切割框
4．．．彈性膜
5．．．下刃
6a,6b．．．上刃
圖1係表示在本發明之分斷方法所使用之裂斷裝置之一實施形態的剖面圖。
圖2係表示將加工對象之LTCC基板安裝在黏著膜上之狀態的俯視圖。
圖3(a)、(b)係表示裂斷步驟之動作的一例。
圖4(a)、(b)係表示裂斷步驟之另一動作的一例。
圖5係表示刻劃步驟之一例的立體圖。
圖6係表示習知藉由3點彎矩來裂斷基板的狀態。
1．．．LTCC基板
2．．．基板支承板
3．．．切割框
4．．．彈性膜
5．．．下刃
6,6a,6b．．．上刃
7．．．開口部
11．．．刻劃線
S1 ．．．待分斷之刻劃線
S2 ,S3 ．．．與待分斷之刻劃線左右相鄰的刻劃線
BR．．．裂斷裝置

Claims (2)

  1. 一種脆性材料基板之分斷方法，包含在將複數條刻劃線形成於脆性材料基板上之後，配置跨越待分斷之刻劃線且抵接於其左右位置之基板上之一對上刃、及在與設有刻劃線之面相反側之面抵接於與刻劃線相對之部分之下刃，將該下刃或上刃按壓於基板，藉此利用3點彎矩將脆性材料基板沿著該待分斷之刻劃線予以裂斷之步驟；在該裂斷步驟，將該左右之上刃配置成在與待分斷之刻劃線平行地相鄰之左右之刻劃線之間，且在該左右之刻劃線附近抵接於容許上刃接觸之緩衝區域。
  2. 如申請專利範圍第1項之分斷方法，其中，在形成於脆性材料基板上之各刻劃線，容許上刃接觸於基板之緩衝區域之間隔係以刻劃線為中心單側250μm以下。
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