TWI654062B - Breaking device and breaking method of brittle material substrate in breaking device - Google Patents

Abstract

本發明提供一種不會產生按壓刃與框體之接觸之分斷裝置。

將脆性材料基板藉由自預先形成於其一主面側之劃線之裂痕伸展而分斷之分斷裝置包括：彈性體，其於上表面載置有基板保持構件，該基板保持構件於圓形環狀之框體上張設有黏著膜，且使脆性材料基板之一主面側貼附於黏著膜；按壓刃，其設置為於基板保持構件載置於彈性體上之狀態下可抵接於脆性材料基板之另一主面側；及框體下壓機構，其於鉛垂方向升降自如地設置，且於下降時與框體接觸而將框體下壓；且於藉由使按壓刃抵接於與另一主面側之劃線之形成位置對應之位置而將脆性材料基板分斷之期間，框體下壓機構將框體向較脆性材料基板之一主面更下方下壓。

Description

分斷裝置及於分斷裝置中之脆性材料基板之分斷方法

本發明係關於一種將脆性材料基板分斷之裝置。

電子器件或光學器件等半導體器件通常係藉由如下製程而製作，即，於半導體基板等圓形或者矩形狀之脆性材料基板即母基板上二維地重複形成構成該器件之電路圖案，其後將該器件形成後之母基板分斷而單片化(晶片化)為多個元件(晶片)單位。

作為分割半導體基板等脆性材料基板(晶片之單片化)之方法，已周知的是如下態樣：沿稱為切割道之分割預定線利用圓形輪等之刃尖或者雷射形成成為分割起點之劃線，其後以分斷裝置(break device)對脆性材料基板以3點彎曲之方法施加彎曲應力而使裂痕(龜裂)自分割起點伸展，由此將基板分斷(例如參照專利文獻1)。

上述分斷一般係於如下狀態下進行，即，將作為分斷對象之脆性材料基板貼附固定於具有黏著性之切割帶之被接著面上，且該切割帶張設於圓形環狀之框體即切割框架上。

[現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2014-83821號公報

當於單片化時利用3點彎曲方式進行脆性材料基板之分斷之情形 時，必須將用於分斷之按壓刃(分斷刃)於自上方抵接之同時下壓脆性材料基板，但此時，必須使按壓刃不與張設切割帶之框體接觸。然而，根據脆性材料基板之種類，存在若不將按壓刃下壓至框體之高度位置或者其以上則無法進行良好之分斷之情形。

因此，先前使用較作為分斷對象之脆性材料基板大一圈之尺寸之切割框架。例如，針對12英吋直徑之基板，使用依據SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International，半導體裝置與材料協會)規格之18英吋尺寸之切割框架。

然而，於使用與該脆性材料基板具有尺寸差之切割框架之情形時，必須使用尺寸較脆性材料基板之尺寸大之切割帶。又，於在器件之量產過程等中連續地將多個脆性材料基板分斷之情形時，必須利用盒匣等搬送單元搬送該等脆性材料基板，若切割框架較大則上述搬送單元之尺寸亦較大，從而重量變大。進而，亦必須使分斷中所使用之分斷裝置之尺寸大型化。該等情形成為器件製作製程中之成本升高之因素。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種不會產生按壓刃與框體之接觸之分斷裝置。

為解決上述問題，技術方案1之發明係一種分斷裝置，其特徵在於：其係將脆性材料基板藉由自預先形成於其一主面側之劃線之裂痕伸展而分斷者，且包括：彈性體，其於上表面載置基板保持構件，該基板保持構件於圓形環狀之框體上張設有黏著膜，且使上述脆性材料基板之上述一主面側貼附於上述黏著膜；按壓刃，其設置為於上述基板保持構件載置於上述彈性體上之狀態下可抵接於上述脆性材料基板之另一主面側；及框體下壓機構，其於鉛垂方向升降自如地設置，且於下降時與上述框體接觸而將上述框體下壓；且於藉由使上述按壓刃 抵接於與上述另一主面側之上述劃線之形成位置對應之位置而將上述脆性材料基板分斷之期間，上述框體下壓機構將上述框體向較上述脆性材料基板之上述一主面更下方下壓。

技術方案2之發明係如技術方案1之分斷裝置，其中上述脆性材料基板形成圓板狀，於設上述脆性材料基板之直徑為d，且設上述框體之內徑為L時為1.2d≦L≦1.4d。

技術方案3之發明係如技術方案1或技術方案2之分斷裝置，其中上述框體下壓機構為相互隔開之1對框體下壓機構。

技術方案4之發明係一種於分斷裝置中之脆性材料基板之分斷方法，其特徵在於：其係將脆性材料基板藉由自預先形成於其一主面側之劃線之裂痕伸展而分斷之於分斷裝置中之上述脆性材料基板之分斷方法；且上述分斷裝置包括：彈性體，其於上表面載置基板保持構件，該基板保持構件於圓形環狀之框體上張設有黏著膜，且使上述脆性材料基板之上述一主面側貼附於上述黏著膜；按壓刃，其設置為於上述基板保持構件載置於上述彈性體上之狀態下可抵接於上述脆性材料基板之另一主面側；及框體下壓機構，其於鉛垂方向升降自如地設置，且於下降時與上述框體接觸而將上述框體下壓；且於藉由上述框體下壓機構將上述框體向較上述脆性材料基板之上述一主面更下方下壓之狀態下，使上述按壓刃抵接於與上述另一主面側之上述劃線之形成位置對應之位置，由此將上述脆性材料基板分斷。

技術方案5之發明係如技術方案4之於分斷裝置中之脆性材料基板之分斷方法，其中上述脆性材料基板形成圓板狀，於設上述脆性材料基板之直徑為d，且設上述框體之內徑為L時為1.2d≦L≦1.4d。

技術方案6之發明係如技術方案4或技術方案5之於分斷裝置中之脆性材料基板之分斷方法，其中上述框體下壓機構為相互隔開之1對框體下壓機構。

如技術方案1至技術方案6之發明，於分斷時不會產生按壓刃與框體之接觸、衝突，且可較先前降低黏著膜之使用面積，從而可降低分斷所需之成本。

1‧‧‧脆性材料基板

2‧‧‧黏著膜

2a‧‧‧黏著膜2中脆性材料基板1與框體3之間之部分

3、3a、3b‧‧‧框體

4‧‧‧框體下壓機構

100‧‧‧分斷裝置

101‧‧‧彈性體

102‧‧‧按壓刃

103‧‧‧支持體

104‧‧‧框體下壓機構

AR1‧‧‧箭頭

AR2‧‧‧箭頭

d‧‧‧直徑

I1‧‧‧部分

I2‧‧‧部分

I3‧‧‧部分

I4‧‧‧部分

L‧‧‧內徑

RE‧‧‧矩形區域

S‧‧‧劃線

圖1係表示分斷裝置100之概略構成之剖視圖。

圖2係分斷裝置100之俯視圖。

圖3係表示分斷裝置100沿劃線S分斷脆性材料基板1時之情形之剖視圖。

圖4係表示框體3a於按壓刃102之最大移動範圍即矩形區域RE與部分I1~I4上與按壓刃102於平面上重合之情形之圖。

圖5係例示使用可貼附區域充分大之框體3b之情形之圖。

圖1係表示將脆性材料基板1分斷之分斷裝置(break device)100之概略構成之剖視圖。又，圖2係分斷裝置100之俯視圖。

作為脆性材料基板1，例示例如半導體基板(矽基板等)或玻璃基板等。亦可於半導體基板之其中一主面形成有規定器件(例如CMOS(complementary metal oxide semiconductor，互補金屬氧化物半導體)感測器等)用之電路圖案。本實施形態中，如圖2所示，將圓板狀之脆性材料基板1設為分斷對象。

於分斷脆性材料基板1時，首先如圖1所示，將預先於其一主面之分斷預定位置形成有劃線S之脆性材料基板1貼附於稱為切割帶之黏著膜2上。黏著膜2之其中一主面成為黏著面，且該黏著膜2張設於稱為切割框架之圓形環狀之框體3上。即，框體3之內側成為可貼附脆性材料基板1之區域。於貼附脆性材料基板1時，使形成有劃線S之側之主面抵接於黏著膜2，且使另一主面成為上表面。以下，將黏著膜2張 設於框體3上而成者總稱為基板保持構件。作為框體3之材質，例示例如金屬(鋁、不鏽鋼等)、樹脂等。

圖1中表示多個分斷預定位置及劃線S分別於與圖式垂直之方向延伸之情形。劃線S係於脆性材料基板1之厚度方向伸展之裂痕(微小裂痕)於脆性材料基板1之其中一主面上呈線狀連續而成者。再者，本實施形態中，設為將圓板狀之脆性材料基板1於多個部位分斷而獲得短條狀或者格子狀之多個單片。

劃線S之形成可應用周知之技術。例如，亦可為藉由使包含超硬合金、燒結鑽石、單晶鑽石等之形成圓板狀且於外周部分具備作為刃而發揮功能之棱線之切割器輪(劃線輪)沿分斷預定位置壓接滾動，而形成劃線S之態樣；亦可為藉由利用鑽石筆沿分斷預定位置劃線而形成劃線S之態樣；亦可為藉由利用雷射(例如紫外線(UV，ultraviolet)雷射)照射所進行之剝蝕或形成變質層而形成劃線S之態樣；亦可為藉由利用雷射(例如紅外線(IR，infrared ray)雷射)之加熱與冷卻所產生之熱應力而形成劃線S之態樣。

分斷裝置100包括：片狀或者薄板狀之彈性體101，其於上表面載置有貼附脆性材料基板1之基板保持構件；及按壓刃(分斷刃)102，其抵接於脆性材料基板1而將脆性材料基板1分斷。

本實施形態中，彈性體101係指硬度為65°~95°，較佳為70°~90°例如80°之材質者。作為上述彈性體101，可較佳為應用例如矽酮橡膠等。再者，如圖1所示，彈性體101亦可藉由平台等支持體103支持。於自彈性體101及支持體103側觀察(辨識)劃線之情形時，較佳為彈性體101及支持體103為透明。

又，彈性體101以具有如下關係之方式設置，即俯視之情形時之最大外徑尺寸大於脆性材料基板1之直徑，且小於框體3之內徑。

於分斷時，貼附有脆性材料基板1之基板保持構件以如下方式載 置於彈性體101上，即設置於分斷對象位置之劃線S位於按壓刃102之正下方，且劃線S之延伸方向與按壓刃102之延伸方向一致。又，如圖2所示，作為按壓刃102，使用其長度方向之尺寸大於脆性材料基板1之直徑者。

分斷裝置100還包括框體下壓機構104。框體下壓機構104配置於貼附有脆性材料基板1之基板保持構件載置於彈性體101上之狀態下成為框體3之上方之位置。框體下壓機構104藉由未圖示之驅動機構而如箭頭AR1所示般於鉛垂方向升降自如，且於下降時可自上方抵接於框體3而將該框體3向下方下壓。

再者，於圖1及圖2中表示包括一對框體下壓機構104之態樣，該等框體下壓機構104於與按壓刃102之延伸方向正交之脆性材料基板1之直徑方向上相互隔開，但框體下壓機構104之配置態樣並不限定於此。例如，亦可為配置有更多之框體下壓機構104之態樣，或者，亦可為大致環狀之一個框體下壓機構104自上方將框體3整體下壓之態樣等。

圖3係表示分斷裝置100沿劃線S分斷脆性材料基板1時之情形之剖視圖。

於分斷脆性材料基板1時，於以上述之配置關係配置貼附有脆性材料基板1之基板保持構件之狀態下，使框體下壓機構104下降而自上方抵接於框體3，將該框體3向下方下壓。該下壓以使框體下壓機構104所抵接之框體3之上表面之高度位置變得低於貼附於黏著膜2的脆性材料基板1之下表面(形成有劃線S之面)之高度位置之方式進行。又，伴隨該下壓，黏著膜2中脆性材料基板1與框體3之間之部分2a被向框體3拉伸。再者，如圖3所示，本實施形態中，脆性材料基板1及基板保持構件由彈性體101支持，因此即便於框體3被下壓之狀態下，框體3之被貼附之部分之黏著膜2之下表面與支持體103仍可隔開，兩 者無需接觸。

而且，於如此般藉由框體下壓機構104將框體3下壓之狀態下，如箭頭AR2所示使按壓刃102自上方朝劃線S之形成位置下降而抵接於脆性材料基板1，進而使按壓刃102以壓入之方式下降。

於以該態樣壓入按壓刃102之情形時，對按壓刃102所抵接之部位施加向下方之力。如此一來，裂痕自劃線S伸展，以依照所謂之3點彎曲方式之態樣將脆性材料基板1與主面垂直地分斷。

而且，當一個分斷對象位置(劃線S之形成位置)上之分斷結束時，於使按壓刃102暫時退避至上方之後，藉由未圖示之驅動機構使按壓刃102或者彈性體101水平移動，從而使兩者於水平面內相對移動，以與上述相同之態樣進行下一劃線S之形成位置上之分斷。

以下，重複相同之處理動作直至對於與至少一個方向平行之所有分斷對象位置之分斷結束為止，但此時，根據脆性材料基板1之直徑d與框體3之內徑L之大小關係，雖然於如圖2所示於脆性材料基板1之直徑位置或者其附近進行分斷之情形時無問題，但於分斷對象位置接近脆性材料基板1之端部之情形時，按壓刃102之配置位置於平面上與框體3之配置位置重合。例如，圖4係表示框體3之一種即框體3a於按壓刃102之最大移動範圍即矩形區域RE與部分I1~I4上與按壓刃102於平面上重合之情形之圖。圖4中，矩形區域RE係一邊之長度為脆性材料基板1之直徑d之區域。

當如此般產生重合時，乍一看下降之按壓刃102與框體3有可能產生接觸、衝突，但本實施形態中，於進行分斷之期間，如上述般藉由框體下壓機構104將框體3向較脆性材料基板1之下表面更下方下壓，因此即便於為分斷而使按壓刃102下降之情形時，亦不會產生按壓刃102與框體3衝突而使框體3及按壓刃102破損。

再者，另一方面，若使用如圖5中例示之框體3b般可貼附區域充 分大(更具體而言內徑大於d之2^(1/2)倍)之框體，則即便於形成圓形環狀之情形時，亦可不與矩形區域RE之間產生干涉。由此，先前使用該框體3b。然而，於使用該框體3b之情形時，黏著膜2中未貼附脆性材料基板1之區域之面積變得過大。具體而言，必須使框體3b之內徑至少大於2^(1/2)d，此意味著必須使可貼附區域之面積大於脆性材料基板1之面積之2倍。通常，黏著膜2為消耗品，連同進行分斷之脆性材料基板1貼附於新框體上，因此大面積之黏著膜2之使用成為成本升高之因素。

與此相對，於本實施形態之情形時，如上述般藉由下壓框體3而避免其與按壓刃102之接觸、衝突，因此可於能進行該下壓及伴隨於此之黏著膜2之拉伸之範圍減小框體3之內徑L。即，與圖5所示之情形相比，可降低黏著膜2之使用面積，因此可降低花費於黏著膜2之成本。具體而言，亦可於L<2^(1/2)d之範圍定義內徑L。更較佳為1.2d≦L≦1.4d。於該情形時，可充分降低黏著膜2之使用面積，並且可較佳地將脆性材料基板1分斷。

例如，於脆性材料基板1為8英吋直徑之情形時，可使用依據SEMI規格之8英吋用之切割框架作為框體3。相同地，於脆性材料基板1為12英吋直徑之情形時，可使用依據SEMI規格之12英吋用之切割框架作為框體3。即，無需如先前般於分斷時使用較脆性材料基板1之尺寸大1尺寸之框體3。再者，保持分斷後之脆性材料基板1之基板保持構件可直接供於為使藉由分斷所獲得之單片隔開而將黏著膜2拉伸(延伸)之延伸處理。

以上，如說明般藉由使用本實施形態之分斷裝置，於分斷時不會產生按壓刃與框體之接觸、干涉，且可較先前降低黏著膜之使用面積，從而可降低分斷所需之成本。

Claims (6)

1. 一種分斷裝置，其特徵在於：其係將脆性材料基板藉由自預先形成於其一主面側之劃線之裂痕伸展而分斷者，且包括：彈性體，其於上表面載置基板保持構件，該基板保持構件於圓形環狀之框體上張設有黏著膜，且使上述脆性材料基板之上述一主面側貼附於上述黏著膜；按壓刃，其設置為於上述基板保持構件載置於上述彈性體上之狀態下可抵接於上述脆性材料基板之另一主面側；及框體下壓機構，其於鉛垂方向升降自如地設置，且於下降時與上述框體接觸而將上述框體下壓；且於藉由使上述按壓刃抵接於與上述另一主面側之上述劃線之形成位置對應之位置而將上述脆性材料基板分斷之期間，上述框體下壓機構將上述框體向較上述脆性材料基板之上述一主面更下方下壓。
2. 如請求項1之分斷裝置，其中上述脆性材料基板形成圓板狀，於設上述脆性材料基板之直徑為d，且設上述框體之內徑為L時：1.2d≦L≦1.4d。
3. 如請求項1或2之分斷裝置，其中上述框體下壓機構為相互隔開之1對框體下壓機構。
4. 一種於分斷裝置中之脆性材料基板之分斷方法，其特徵在於：其係將脆性材料基板藉由自預先形成於其一主面側之劃線之裂痕伸展而分斷之於分斷裝置中之上述脆性材料基板之分斷方法；且上述分斷裝置包括：彈性體，其於上表面載置基板保持構件，該基板保持構件於 圓形環狀之框體上張設有黏著膜，且使上述脆性材料基板之上述一主面側貼附於上述黏著膜；按壓刃，其設置為於上述基板保持構件載置於上述彈性體上之狀態下可抵接於上述脆性材料基板之另一主面側；及框體下壓機構，其於鉛垂方向升降自如地設置，且於下降時與上述框體接觸而將上述框體下壓；且於藉由上述框體下壓機構將上述框體向較上述脆性材料基板之上述一主面更下方下壓之狀態下，使上述按壓刃抵接於與上述另一主面側之上述劃線之形成位置對應之位置，由此將上述脆性材料基板分斷。
5. 如請求項4之於分斷裝置中之脆性材料基板之分斷方法，其中上述脆性材料基板形成圓板狀，於設上述脆性材料基板之直徑為d，且設上述框體之內徑為L時：1.2d≦L≦1.4d。
6. 如請求項4或5之於分斷裝置中之脆性材料基板之分斷方法，其中上述框體下壓機構為相互隔開之1對框體下壓機構。