TWI655047B - Method for disconnecting patterned substrate and disconnecting device - Google Patents

Abstract

提供一種不發生未分離和基板損傷的圖案化基板的斷開方法及斷開裝置。在脆性材料基板表面形成有電子電路圖案的圖案化基板的斷開方法及裝置，包括：雷射加工步驟(雷射加工裝置(A))，將圖案化基板(W)黏貼於伸展膠帶(2)，對圖案化基板(W)表面照射雷射而形成沿預定斷開線(L)的複數個斷開起點(5)；檢查/斷開步驟(檢查/斷開裝置(B))，對伸展膠帶(2)施加張力的同時，用光學檢查部件(16)檢查預定斷開線(L)的斷開起點(5)，通過外壓使基板(W)撓曲而使有不完全斷開起點的預定斷開線(L)斷開；伸展斷開步驟(伸展斷開裝置(C))，使伸展膠帶(2)拉伸而對圖案化基板(W)施加拉張應力，將所有預定斷開線(L)斷開。

Description

圖案化基板的斷開方法及斷開裝置

本發明有關將在玻璃、陶瓷或矽等脆性材料基板的表面形成有精細的電子電路圖案的圖案化基板斷開為一個個器件的斷開方法及斷開裝置。

先前技術中，例如，專利文獻1等中披露了一種下述的斷開方法，其中，通過對基板的表面照射雷射並使其焦點合於基板內部，從而沿著預定斷開線在基板內部形成因多光子吸收而形成的改性區域(裂紋區域、熔融處理區域、折射率變化區域)，然後，對基板施加拉張應力，以改性區域為起點而使基板斷開，該方法即所謂的“伸展(expand)方式”的斷開方法。

參照圖1、圖2及圖9、圖10，對該“伸展方式”的斷開方法進行說明。

如圖1、圖2所示，將需斷開的圖案化基板W黏貼在張設於切割環1的可伸縮伸展膠帶(一般也稱為切割膠帶)2上，使焦點P合於基板內部來對圖案化基板W照射雷射，從而沿著預定斷開線L，在基板內部形成因多光子吸收而形成的改性區域的斷開起點5。

接下來，如圖9、圖10所示，在使圖案化基板W位於上側的狀態下，將伸展膠帶2置於升降台19’上，使升 降台19’上升而使伸展膠帶2拉伸(伸展)，從而使得黏貼於伸展膠帶2的圖案化基板W上產生拉張應力，從斷開起點5將圖案化基板W斷開。

斷開起點的形成也可以通過利用熱應力分布的初始裂紋擴展方法形成。如圖3所示，這種方法是對黏貼於伸展膠帶2的圖案化基板W的表面形成初始裂紋(trigger crack)，從初始裂紋開始邊掃描雷射邊照射加熱，並隨之從冷卻機構的噴嘴6向加熱區域噴射冷卻劑。通過此時的加熱引起的壓縮應力、以及接下來的速冷引起的拉張應力所致的基板厚度方向的熱應力分布(溫度分布)，從而使初始裂紋(crack)沿著預定斷開線在圖案化基板W的表面擴展。可以將該擴展的裂紋作為斷開起點5。

斷開起點的形成也可以通過利用雷射(例如，紫外線(UV)雷射)照射而在基板表面形成消融(形成槽)、改性區域、在基板內部形成改性區域來進行，還可以通過藉助雷射(例如，紅外線(IR)雷射)的加熱和冷卻所引起的熱應力裂紋擴展來進行。

需要說明的是，在本發明中，如上所述，包含因利用雷射所形成的多光子吸收而在基板表面或內部形成的改性區域、通過消融形成的槽、以及根據熱應力分布形成的裂紋在內地將它們統稱為“斷開起點”。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2003-334812號公報。

上述“伸展方式”的斷開方法中，通過使伸展膠帶拉伸而將沿著預定斷開線形成的斷開起點斷開，因此，能夠以較小的力同時將多條預定斷開線斷開。

然而，採用這種斷開方法的話，如圖5的(a)的俯視圖和圖5的(b)的剖面圖所示，當在預定斷開線L、即照射雷射的道(street)上存在TEG等圖案13時，其有時會阻礙雷射的透過而不能形成充分的斷開起點。因此，在下一伸展斷開步驟中使伸展膠帶2拉伸時，會產生下述問題：亦即，發生未分離、或在預定斷開線L以外產生枝狀裂紋或斷開、或電子電路圖案破損等損傷將會發生等。

在此，“TEG”是指，為了評價是否已根據加工工程形成了期望的器件而與主體器件分開製作的半導體元件。TEG中有布線電阻測定、通孔電阻測定、微粒所致的圖案缺損測定、二極體特性測定、短路、洩漏測定等各種元素。

本發明的目的在於，提供一種可解決上述先前技術問題、且不會發生未分離和基板損傷的新的斷開方法及斷開裝置。

為了達到上述目的，本發明中採取了下述的技術方案。即，本發明的斷開方法是圖案化基板的斷開方法，其中，前述圖案化基板在玻璃、陶瓷、或矽等脆性材料基板的表面形成有電子電路圖案，前述斷開方法包括：雷射加 工步驟，將需斷開的圖案化基板黏貼於具有伸縮性的伸展膠帶，通過對前述圖案化基板的表面照射雷射，從而形成沿著預定斷開線的複數個斷開起點；檢查/斷開步驟，在對前述伸展膠帶施加張力的同時，使用光學檢查部件對在前述雷射加工步驟中形成的預定斷開線的斷開起點進行檢查，對於檢出的具有不完全斷開起點的預定斷開線，通過施加外壓而使前述圖案化基板撓曲來進行斷開；以及伸展斷開步驟，通過使前述伸展膠帶拉伸而對前述圖案化基板施加拉張應力，從而將所有的預定斷開線斷開。

在本說明書中，對未分離部位施加外壓而“使圖案化基板撓曲”也包括例如用斷開棒以敲擊方式壓未分離部位而“使圖案化基板彎曲”，以下也同樣。

而且，本發明是一種圖案化基板的斷開裝置，其中，前述圖案化基板在脆性材料基板的表面形成有電子電路圖案，前述斷開裝置的特徵也在於下述構成：亦即，包括：雷射加工裝置，具有對黏貼於伸展膠帶的前述圖案化基板的表面照射雷射而形成沿著預定斷開線的複數個斷開起點的雷射照射部；檢查/斷開裝置，包括光學檢查部件和斷開刀片，前述光學檢查部件在張力被施加於前述伸展膠帶的同時，對由前述雷射加工裝置形成的預定斷開線的斷開起點進行檢查，對於通過前述光學檢查部件檢出的具有不完全斷開起點的預定斷開線，通過用前述斷開刀片施加外壓而使前述圖案化基板撓曲來進行斷開；以及伸展斷開裝置，通過使前述伸展膠帶拉伸而對前述圖案化基板施加拉 張應力，從而將所有的預定斷開線斷開。

前述斷開起點可以通過使雷射的焦點合於前述圖案化基板的內部來進行照射、從而在基板內部產生因多光子吸收所致的改性區域而形成。

而且，前述斷開起點也可以通過對前述圖案化基板表面邊掃描雷射，邊照射加熱，並隨之從冷卻機構的噴嘴對加熱區域噴射冷卻劑，從而通過因前面的加熱而產生的壓縮應力、和因後面的速冷而產生的拉張應力所致的基板厚度方向的應力分布，使前述圖案化基板的表面產生裂紋而形成。

也就是說，斷開起點既可以通過利用雷射(例如，紫外線(UV)雷射)照射而在基板表面形成消融(形成槽)、改性區域、在基板內部形成改性區域來形成，還可以通過藉助雷射(例如，紅外線(IR)雷射)的加熱和冷卻所引起的熱應力裂紋擴展來形成。

另外，在前述檢查/斷開步驟中，既可以在依次檢查斷開起點的同時，每次檢出不完全斷開起點便進行斷開，也可以在先檢查了所有的斷開起點之後再將檢出的不完全斷開起點斷開。

根據本發明的斷開方法，利用光學檢查部件對需在前面的雷射加工步驟中形成的斷開起點形成得不完全而可能在後續的伸展斷開步驟中發生未分離的部分進行檢測，並對該檢出的部位施加外壓而使圖案化基板撓曲，從而將該 檢出部位先行斷開。由此，可以防止在接下來的伸展斷開步驟中拉伸伸展膠帶而使圖案化基板斷開時產生未分離部位，並能抑制在預定斷開線以外產生枝狀裂紋或斷開、或電子電路圖案破損等損傷的發生，可以得到端面強度優異的高精度的單位器件。

而且，由於在對圖案化基板施加了張力的狀態下進行光學檢查部件的檢查步驟，因此，在前面的雷射加工步驟中被完全加工的斷開起點稍微分離，但因TEG等圖案而形成得不完全的斷開起點未分離而保持原樣。由此，具有斷開起點分離的部位與未分離部位的光的透過率表現出顯著差異而可以容易地辨別相機圖像的明暗，並能準確地進行未分離部位的檢測等效果。

在上述檢查/斷開步驟中，較佳為通過將前端尖的板狀的斷開刀片壓抵於未分離部位的預定斷開線而使前述圖案化基板撓曲(彎曲)，從而從前述預定斷開線斷開。由此，可以將圖案化基板的未分離部位可靠地斷開。

A‧‧‧雷射加工裝置

B‧‧‧檢查/斷開裝置

C‧‧‧伸展斷開裝置

L‧‧‧預定斷開線

W‧‧‧圖案化基板

P‧‧‧焦點

1‧‧‧切割環

2‧‧‧伸展膠帶

3‧‧‧工作台

4‧‧‧雷射照射部

5‧‧‧斷開起點

6‧‧‧噴嘴

7‧‧‧台座

9‧‧‧中空部

11、11a、11b‧‧‧定刀片

12‧‧‧斷開刀片

13‧‧‧TEG等圖案

14‧‧‧光源

15‧‧‧相機

16‧‧‧光學檢查部件

17‧‧‧台座

18‧‧‧中空部

19、19’‧‧‧升降台

20‧‧‧升降機構

圖1是示出將作為斷開對象的圖案化基板黏貼於了切割環的伸展膠帶的狀態的立體圖。

圖2是示出斷開起點的加工例的說明圖。

圖3是示出斷開起點的另一加工例的說明圖。

圖4是簡要示出檢查/斷開裝置的剖面圖。

圖5的(a)和(b)是示出在圖案化基板的預定斷開線上具有TEG圖案的狀態的俯視圖和剖面圖。

圖6是示出檢查/斷開裝置的斷開狀態的剖面圖。

圖7的(a)和(b)是簡要示出伸展斷開裝置的剖面圖。

圖8是示出本發明的斷開方法的流程圖。

圖9是說明以往的伸展方式下的斷開方法的剖面圖。

圖10是示出使圖9的升降台上升後的伸展膠帶的拉伸狀態的剖面圖。

以下，根據附圖，對本發明有關的斷開方法和斷開裝置的詳情進行詳細的說明。

本發明的斷開方法和斷開裝置以在玻璃、陶瓷、或矽等脆性材料基板的表面形成有電子電路、TEG等圖案的圖案化基板W為斷開對象。

如圖1、圖2所示，圖案化基板W被黏貼於由切割環1支撑的具有伸縮性的伸展膠帶2，並被放置在雷射加工裝置A的工作台3上。然後，從雷射照射部4，使焦點P合於基板內部地對圖案化基板W的表面照射雷射，沿著X方向(或Y方向)的預定斷開線L在基板內部形成因多光子吸收而形成的改性區域(變脆弱的熔融處理區域等)、即斷開起點5。沿所有X方向的預定斷開線形成斷開起點5之後，使工作台3旋轉等，從而沿著Y方向的預定斷開線L形成斷開起點5(雷射加工步驟)。

如前前述，通過利用熱應力分布的方法也可以加工形成斷開起點5。

即，如圖3所示，從雷射照射部4對黏貼於伸展膠帶 2的圖案化基板W的表而邊掃描雷射，邊照射加熱，並隨之從冷卻機構的噴嘴6對加熱區域噴射冷卻劑。通過此時的加熱引起的壓縮應力、以及接下來的速冷引起的拉張應力所致的基板厚度方向的熱應力分布(溫度分布)，從而能夠使初始裂紋(crack)沿著預定斷開線L在圖案化基板W的表面擴展，也就是說，可以形成作為斷開起點5的連續擴展的裂紋。

在上述的雷射加工步驟中，如圖5所示，當在圖案化基板W的預定斷開線L、即照射雷射的道(street)上存在例如TEG等圖案13時，其會在照射雷射時阻礙雷射的透過而無法形成充分的斷開起點，往往會形成得不完全而留有殘餘。因此，在接下來的檢查/斷開步驟中檢測不完全的斷開起點，並用後述的斷開刀片12將該部位斷開。

圖4簡要示出了用於進行檢查/斷開步驟的檢查/斷開裝置B，其具有用於放置固定具有圖案化基板W的切割環1的台座7。台座7的中間部分形成為中空，在該中空部9配置有具有平的上表面的定刀片11，且定刀片11可上下調整位置。定刀片11形成有左右一對的定刀片11a、11b，該左右一對的定刀片11a、11b以夾著圖案化基板W的需斷開的預定斷開線L、即夾著斷開起點5的方式承接其兩側部分。而且，在左右的定刀片11a、11b的上方以可升降的方式配置有前端尖的板狀的斷開刀片12。

進而，設置有光學檢查部件16，光學檢查部件16包括：從上方向定刀片11a、11b之間照射光的光源14、和 配置在定刀片11a、11b之間的用於觀察來自光源14的光的相機(例如IR相機)15。

光學檢查部件16形成為：可以與定刀片11及斷開刀片12同步地在中空部9內沿圖4的左右方向(箭頭方向)移動而改變其位置。

將該檢查/斷開裝置B的定刀片11抬高，使定刀片11的上表面位於台座7的上方，在使圖案化基板W位於下側的狀態下將切割環1壓抵在台座7上，在對伸展膠帶2施加有張力的狀態下將切割環1固定在台座7上。

通過壓抵該切割環1，伸展膠帶2拉伸，黏貼在其上的圖案化基板W被向外牽拉。由此，在前面的雷射加工步驟中加工出的預定斷開線L的斷開起點5的裂紋沿基板厚度方向發展並稍微分離，但因TEG等圖案而形成得不完全的斷開起點5未分離而保持原樣。需要說明的是，預先調整定刀片11的高度，使得因伸展膠帶2的拉伸而分離的斷開起點5的裂紋的寬度為1μm~10μm，較佳為3μm左右。

在這種狀態下，為使圖案化基板W的預定斷開線L來到光源14的正下方，將光源14和相機15與定刀片11一起左右移動，並從光源14照射光，根據相機15的圖像中映現的明暗來進行斷開起點5是否分離得當的判斷。然後，當判斷為未分離時，如圖6所示，使斷開刀片12下降，通過由斷開刀片12和定刀片11a、11b形成的三點彎矩，以敲擊方式壓圖案化基板W而使其彎曲，從而使未分離部位斷開。需要說明的是，伸展膠帶2較佳由透過光的材料 形成。

用光學檢查部件16進行檢查的話，可以根據透過的光的明暗來檢測未分離部位，因此，可以使用廉價簡單的光學系統的檢查器具。

在上述檢查/斷開步驟中，既可以在用光學檢查部件16依次對預定斷開線L的斷開起點5進行檢查的同時，每當發現未分離部位，便用斷開刀片12進行斷開；也可以在檢查了所有的預定斷開線L之後再用斷開刀片12將檢出的未分離部位斷開。

後者的情况下，較佳為先編程，使指定了檢出的未分離部位的加工處方自動輸入附帶的計算機，在檢查了所有的預定斷開線L之後，根據輸入的加工處方，用斷開刀片12依次使未分離部位斷開。

接下來，通過伸展斷開裝置C進行伸展斷開步驟，使所有的預定斷開線L完全斷開。

圖7示出了伸展斷開裝置C，其具有用於放置固定切割環1的台座17。台座17的中間部分形成為中空，在該中空部18配置有接收圖案化基板W的升降台19。升降台19形成為可藉助氣缸等升降機構20而上下升降。

在進行伸展斷開步驟時，如圖7的(a)所示，將切割環1翻轉而使其以圖案化基板W朝上的狀態放置固定於台座17上。

然後，如圖7的(b)所示，利用升降機構20使升降台19上升而使伸展膠帶2拉伸。通過該拉伸，黏貼於伸展膠 帶2的圖案化基板W如箭頭所示，受到向外的拉張應力而從斷開起點5斷開，所有的預定斷開線L被斷開。斷開成單個的單位器件在黏貼於伸展膠帶2的狀態下被取出。

而且，也可以在拉伸伸展膠帶2的狀態下將圖案化基板W(斷開成單個的單位器件)重新黏貼在其它的切割環(伸展膠帶)上。在這種情况下，由於狀態變為斷開成單個的單位器件被黏貼在未拉伸狀態的新的伸展膠帶上，因此，可以容易地從伸展膠帶取出(拾取)被斷開成單個的單位器件。

如圖8所示，以流程圖簡要示出上述斷開方法的步驟。

首先，通過雷射加工裝置A對黏貼於伸展膠帶2的圖案化基板W加工斷開起點5(S1)。

接下來，通過檢查/斷開裝置B對伸展膠帶2施加張力，使預定斷開線L的斷開起點5少許分離(S2)。

接下來，通過光學檢查部件16對預定斷開線L的未分離部位進行檢測(S3)。

接下來，通過檢查/斷開裝置B的斷開刀片12使預定斷開線L的未分離部位斷開(S4)。該斷開既可以是在光學檢查部件16進行檢查的同時每次發現未分離部位便進行斷開，也可以是在檢查了所有的預定斷開線L之後將未分離部位斷開。

接下來，通過伸展斷開裝置C使伸展膠帶2拉伸而使圖案化基板W伸展，從而從斷開起點5開始，同時將所有的預定斷開線L斷開(S5)。

如上所述，根據本斷開方法，利用光學檢查部件16對需在前面的雷射加工步驟中形成在圖案化基板W上的斷開起點5形成得不完全而可能在後續的伸展斷開步驟中發生未分離的部分進行檢測，並用斷開刀片12對該檢出的部位施加外壓而使圖案化基板W撓曲，從而將該檢出部位先行斷開。由此，可以防止在接下來的伸展斷開步驟中拉伸伸展膠帶2時產生未分離部位，並能抑制在預定斷開線以外產生枝狀裂紋或斷開、或電子電路圖案破損等損傷的發生，可以得到端面強度優異的高精度的單位器件。

而且，由於在對圖案化基板W施加了張力的狀態下進行光學檢查部件16的檢查步驟，因此，在前面的雷射加工步驟中被完全加工的斷開起點5稍微分離，但因TEG等圖案而形成得不完全的斷開起點未分離而保持原樣。由此，斷開起點5分離的部位與未分離部位的光的透過率表現出顯著差異，可以容易地辨別相機圖像的明暗，能夠準確地進行未分離部位的檢測。

以上，對本發明的代表性實施例進行了說明，但本發明並不僅限於上述的實施例結構，可在達到其目的且不脫離申請專利範圍的範圍內適當進行修改、變更。

例如，上述實施例中，在檢/斷開裝置B中進圖化基板W的未分離部位的檢查和未分離部位的斷開，但也可以在其它平台上進行光学檢查部件的未分離檢查步驟，並在檢出未分離部位之後，通過由斷開刀片和定刀片形成的三點灣曲方式的斷開單元進行斷開。

另外，上述實施例中，在斷開步驟中採用的是以定刀片11支撑黏貼於伸展膠帶2的圖案化基板W的方式，但也可以採用用普通工作台支撑的方式來加以實施。需要說明的是，在用工作台支撑圖案化基板的情况下，較佳為在工作台表面配置彈性體，經由彈性體來進行支撑，為了進行未分離檢查，較佳為使用透明的工作台和彈性體。

(產業可利用性)

本發明適用於以伸展方式來對在玻璃、陶瓷等脆性材料基板的表面形成有電子電路圖案、薄膜的圖案化基板進行斷開。

Claims (7)

1. 一種圖案化基板的斷開方法，前述圖案化基板在脆性材料基板的表面形成有電子電路圖案，前述圖案化基板的斷開方法包括：雷射加工步驟，將需斷開的前述圖案化基板黏貼於具有伸縮性的伸展膠帶，通過對前述圖案化基板的表面照射雷射，從而形成沿著預定斷開線的複數個斷開起點；檢查/斷開步驟，在對前述伸展膠帶施加張力的同時，使用光學檢查部件對在前述雷射加工步驟中形成的前述預定斷開線的前述斷開起點進行檢查，對於檢出的具有不完全斷開起點的預定斷開線，通過施加外壓而使前述圖案化基板撓曲來進行斷開；以及伸展斷開步驟，通過使前述伸展膠帶拉伸而對前述圖案化基板施加拉張應力，從而將所有的前述預定斷開線斷開。
2. 如請求項1所記載的圖案化基板的斷開方法，其中，在前述檢查/斷開步驟中，在依次檢查前述斷開起點的同時，每次檢出前述不完全斷開起點便進行斷開。
3. 如請求項1所記載的圖案化基板的斷開方法，其中，在前述檢查/斷開步驟中，在先檢查了所有的前述斷開起點之後再將檢出的前述不完全斷開起點斷開。
4. 如請求項1至3中任一項所記載的圖案化基板的斷開方法，其中， 前述斷開起點是通過使前述雷射的焦點合於前述圖案化基板的內部來進行照射、從而在基板內部產生因多光子吸收所致的改性區域而形成的。
5. 如請求項1至3中任一項所記載的圖案化基板的斷開方法，其中，前述斷開起點是通過對前述圖案化基板的前述表面邊掃描前述雷射，邊照射加熱，並隨之從冷卻機構的噴嘴對加熱區域噴射冷卻劑，從而通過因前面的加熱而產生的壓縮應力、和因後面的速冷而產生的拉張應力所致的基板厚度方向的應力分布，使前述圖案化基板的前述表面產生裂紋而形成的。
6. 如請求項1至3中任一項所記載的圖案化基板的斷開方法，其中，在前述檢查/斷開步驟中，通過將前端尖的板狀的斷開刀片壓抵於未分離部位的預定斷開線而使前述圖案化基板撓曲，從而從前述未分離部位的預定斷開線斷開。
7. 一種圖案化基板的斷開裝置，前述圖案化基板在脆性材料基板的表面形成有電子電路圖案，前述圖案化基板的斷開裝置包括：雷射加工裝置，具有對黏貼於伸展膠帶的前述圖案化基板的表面照射雷射而形成沿著預定斷開線的複數個斷開起點的雷射照射部； 檢查/斷開裝置，包括光學檢查部件和斷開刀片，前述光學檢查部件在張力被施加於前述伸展膠帶的同時，對由前述雷射加工裝置形成的前述預定斷開線的前述斷開起點進行檢查，對於通過前述光學檢查部件檢出的具有不完全斷開起點的預定斷開線，通過用前述斷開刀片施加外壓而使前述圖案化基板撓曲來進行斷開；以及伸展斷開裝置，通過使前述伸展膠帶拉伸而對前述圖案化基板施加拉張應力，從而將所有的前述預定斷開線斷開。