(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者らは、一方の脆性材料基板(シリコン基板)にパターンが形成されてなる(異種材料)貼り合わせ基板の分断(個片化)方法として、当該パターンを保護膜(樹脂等)で被覆した後、他方の脆性材料基板(ガラス基板)側にスクライブラインを形成したうえで、特許文献2に開示されているようなブレーカーにより該スクライブラインに沿ってブレークすることを試みた。
【0006】
しかしながら、係る手法によりブレークを行った場合、2つの脆性材料基板の間に接着剤の層が介在することや、スクライブライン形成面の反対面に保護膜が設けられてなることなどが理由で、スクライブラインからのクラックの伸展方向が基板の厚み方向から斜めにずれてしまうという不具合が生じることがあった。係る不具合の発生は、チップの歩留まりを下げる要因となるため、好ましくない。
【0007】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、貼り合わせ基板、特に異種材料貼り合わせ基板を好適に分断することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、スクライブラインに沿って長さ方向を有するブレーク刃であって、長さ方向に沿って形成された先端がR面取りされており、一方主面の分断予定位置にスクライブラインが形成され、他方主面に保護層が形成され、前記保護層に分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて溝部が設けられた貼り合わせ基板の
ブレークに使用されるブレーク刃であり、前記貼り合わせ基板の前記溝部に沿って前記先端を当接させたときに、前記分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに前記溝部の側部をなしている前記保護層の2つの端部にのみ当接する形状のブレーク刃にある。
請求項2の発明は、上刃として請求項1記載のブレーク刃を有し、
前記貼り合わせ基板のブレークに使用される分断装置であり、前記貼り合わせ基板の支持体として水平方向において離隔させた2つの下刃を有する貼り合わせ基板の分断装置にある。
請求項3の発明は、上刃として請求項1記載のブレーク刃を有し、
前記貼り合わせ基板のブレークに使用される分断装置であり、前記貼り合わせ基板の支持体として弾性体を有する貼り合わせ基板の分断装置にある。
本発明の分断装置及びブレーク刃は、例えば、以下の分断方法に使用できる。
2つの脆性材料基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板を所定の分断予定位置において分断する方法であって、前記貼り合わせ基板の一方主面側の前記分断予定位置にスクライブラインを設けるスクライブライン形成工程と、前記貼り合わせ基板の他方主面側に前記分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて保護層を設けることによって、前記貼り合わせ基板の前記他方主面側に溝部を設ける溝部形成工程と、水平方向において前記溝部の幅よりも大きな距離で互いに離隔させた2つの下刃(受け刃)の間に前記スクライブラインの形成箇所が位置するように、前記一方主面を下方に向けた前記貼り合わせ基板を前記2つの下刃によって下方から支持させる支持工程と、前記2つの下刃によって前記貼り合わせ基板を下方から支持させた状態で、上刃(ブレーク刃)の先端を、前記分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに前記溝部の側部をなしている前記保護層の2つの端部に当接(事実上、2つの端部のみに当接)させるようにしながら下降させることによって、前記スクライブラインからクラックを伸展させて前記貼り合わせ基板を分断する分断工程と、を備えることを特徴とする
分断方法。
【0009】
2つの脆性材料基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板を所定の分断予定位置において分断する方法であって、前記貼り合わせ基板の一方主面側の前記分断予定位置にスクライブラインを設けるスクライブライン形成工程と、前記貼り合わせ基板の他方主面側に前記分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて保護層を設けることによって、前記貼り合わせ基板の前記他方主面側に溝部を設ける溝部形成工程と、前記一方主面を下方に向けた前記貼り合わせ基板を弾性体にて下方から支持させる支持工程と、前記弾性体にて前記貼り合わせ基板を下方から支持させた状態で、上刃(ブレーク刃)の先端を、前記分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに前記溝部の側部をなしている前記保護層の2つの端部に当接(事実上、2つの端部のみに当接)させるようにしながら下降させることによって、前記スクライブラインからクラックを伸展させて前記貼り合わせ基板を分断する分断工程と、を備えることを特徴とする
分断方法。
【0010】
2つの基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板を所定の分断予定位置において分断する方法であって、前記貼り合わせ基板の一方主面側の前記分断予定位置にスクライブラインを設けるスクライブライン形成工程と、前記貼り合わせ基板の他方主面側に前記分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて保護層を設けることによって、前記貼り合わせ基板の前記他方主面側に溝部を設ける溝部形成工程と、前記一方主面を下方に向けた前記貼り合わせ基板を所定の支持体にて下方から支持した状態で、上刃(ブレーク刃)の先端を、前記分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに前記溝部の側部をなしている前記保護層の2つの端部に当接(事実上、2つの端部のみに当接)させるようにしながら下降させることによって、前記2つの端部のそれぞれに作用する第1の力と、前記第1の力の作用に伴って前記支持体から前記貼り合わせ基板に対して作用する第2の力とによって4点曲げの状態を実現することで、前記スクライブラインからクラックを伸展させて前記貼り合わせ基板を分断する分断工程と、を備えることを特徴とする
分断方法。
【0011】
2つの脆性材料基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板を所定の分断予定位置において分断する方法であって、一方主面側には前記分断予定位置にスクライブラインが形成され、且つ、他方主面側には保護層が設けられ、且つ、前記保護層には前記分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて溝部が設けられ、且つ、前記一方主面が下方に向けられた前記貼り合わせ基板を、水平方向において前記溝部の幅よりも大きな距離で互いに離隔させた2つの下刃の間に前記スクライブラインの形成箇所が位置するように、前記2つの下刃によって下方から支持させた状態で、上刃の先端を、前記分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに前記溝部の側部をなしている前記保護層の2つの端部に当接させるようにしながら下降させることによって、前記貼り合わせ基板を分断することを特徴とする
分断方法。
【0012】
2つの脆性材料基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板を所定の分断予定位置において分断する方法であって、一方主面側には前記分断予定位置にスクライブラインが形成され、且つ、他方主面側には保護層が設けられ、且つ、前記保護層には前記分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて溝部が設けられ、且つ、前記一方主面が下方に向けられた前記貼り合わせ基板を、弾性体にて下方から支持させた状態で、上刃の先端を、前記分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに前記溝部の側部をなしている前記保護層の2つの端部に当接させるようにしながら下降させることによって、前記貼り合わせ基板を分断することを特徴とする
分断方法。
【0013】
2つの脆性材料基板を貼り合わせてなる貼り合わせ基板を所定の分断予定位置において分断する方法であって、一方主面側には前記分断予定位置にスクライブラインが形成され、且つ、他方主面側には保護層が設けられ、且つ、前記保護層には前記分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて溝部が設けられ、且つ、前記一方主面が下方に向けられた前記貼り合わせ基板を、所定の支持体にて下方から支持させた状態で、上刃の先端を、前記分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに前記溝部の側部をなしている前記保護層の2つの端部に当接させるようにしながら下降させることによって、前記2つの端部のそれぞれに作用する第1の力と、前記第1の力の作用に伴って前記支持体から前記貼り合わせ基板に対して作用する第2の力とによって4点曲げの状態を実現することで、前記貼り合わせ基板を分断することを特徴とする
分断方法。
【0014】
前記いずれかの分断方法であって、前記上刃の長さ方向に沿って形成された前記先端がR面取りされてなる、ことを特徴とする
分断方法。
【0015】
請求項
1の発明は、ブレーク刃が、長さ方向に沿って形成された先端がR面取りされており、
前記いずれかの分断方法において前記上刃として用いられるものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、4点曲げ方式による又は実質的に4点曲げ方式によるとみなせるスクライブラインからのクラック伸展によって、貼り合わせ基板、特に異種材料基板の貼り合わせ基板を好適に分断することができる。しかも、上刃(ブレーク刃)は保護層にのみ接触し、貼り合わせ基板とは接触しないので、上刃が貼り合わせ基板を傷つけることなく分断を行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る分断方法における処理の流れを概略的に示す図である。本実施の形態に係る分断方法は、異種材料の貼り合わせ基板(以下、単に貼り合わせ基板)10を対象とするものである。
図1(a)は分断前の貼り合わせ基板10の構成を示す模式断面図である。本実施の形態においては、いずれも脆性材料基板の一種であるガラス基板1と半導体基板(例えばシリコン基板)2とを
図1(a)に示すように接着剤からなる接着層3にて接着してなる貼り合わせ基板10を、分断の対象とする。
【0019】
ガラス基板1および半導体基板2の厚み、さらには貼り合わせ基板10の平面サイズには、特段の制限はなく、分断および前後の工程におけるハンドリングの容易さや処理効率等を鑑みて、適宜の大きさが選択されてよい。
【0020】
また、接着剤の材質には、ガラス基板1と半導体基板2との間における接着強度が確保される一方で、分断を好適に行える限りにおいて、特段の制限はないが、例えば、紫外線(UV)硬化接着剤などが好適に使用される。また、本実施の形態に係る分断方法を好適に実現可能とするという観点からは、接着層3の厚みは、5μm〜200μm程度であるのが好ましい。
【0021】
半導体基板2の非接着面側には、所定のデバイス(例えば、CMOSセンサなど)用のパターンが形成されていてもよく、その場合には、当該パターンを保護する保護層4が、半導体基板2の非接着面側に設けられてなる。また、保護層4は、本実施の形態に係る分断方法の前工程もしくは後工程における必要性から設けられてなる態様であってもよい。あるいは、そのようなパターンが形成されていない場合も、本実施の形態においては、分断に先立ち、半導体基板2の非接着面側に保護層4を設けておくようにする。後述するように、本実施の形態においては、分断に際して保護層4が必要となるからである。
【0022】
保護層4は、例えばレジストなどの樹脂からなるのが好適である。本実施の形態に係る分断方法を好適に実現可能とするという観点からは、保護層4は5μm〜200μm程度の厚みに形成されてなるのが好ましい。
【0023】
以上のような構成を有する貼り合わせ基板10を分断にするには、まず、あらかじめ定めた分断予定位置Aに沿ってガラス基板1の非接着面にスクライブラインSを形成する。
図1(b)は、スクライブラインSを形成した後の貼り合わせ基板10を示している。
図1(b)においては、図面に垂直な方向に分断予定位置AおよびスクライブラインSが延在する場合を表している。スクライブラインSは、ガラス基板1の厚み方向に伸展するクラック(微小クラック)がガラス基板1の非接着面上で線状に連続したものである。
【0024】
なお、
図1(b)においては図示の簡単のため一の分断予定位置AおよびスクライブラインSのみを示しているが、例えば貼り合わせ基板10を短冊状もしくは格子状に分断するなど、複数箇所で分断して多数の個片を得るような場合には、全ての分断予定位置Aに対してスクライブラインSを形成する。以降、特に断らないが、その場合には、後段の処理についても、全ての分断予定位置Aに対してなされることになる。
【0025】
スクライブラインSの形成には、公知の技術を適用可能である。例えば、超硬合金、焼結ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド等からなり、円板状をなし、かつ、外周部分に刃として機能する稜線を備えるカッターホイール(スクライブホイール)を、分断予定位置Aに沿って圧接転動させることによって、スクライブラインSを形成する態様であってもよいし、分断予定位置Aに沿ってダイヤモンドポイントにより罫描くことによってスクライブラインSを形成する態様であってもよいし、レーザ(例えば、紫外線(UV)レーザ)照射によるアブレーションや変質層の形成によってスクライブラインSを形成する態様であってもよいし、レーザ(例えば、赤外線(IR)レーザ)による加熱と冷却とにより熱応力によってスクライブラインSを形成する態様であってもよい。
【0026】
スクライブラインSの形成後、次に、
図1(c)に示すような、保護層4の側から貼り合わせ基板10を平面視した場合におけるスクライブラインSの形成位置(つまりは分断予定位置A)を挟んだ所定の幅wの領域(帯状領域)REについて、保護層4を除去する。これにより、
図1(d)に示すように、幅wの溝部Gが形成される。係る保護層4の一部除去(溝加工)には、カッターホイールやダイヤモンドポイントなどによるスクライブや、ダイサーによるダイシングなどの機械的手法や、レーザー照射や、あるいはフォトリソグラフィープロセスなど、種々の手法が適用可能であり、保護層4の材質等に応じて適宜に選択されてよい。
【0027】
なお、保護層4に溝部Gを形成した後に分断予定位置Aに沿ってスクライブラインSを形成するようにしてもよく、保護層4を形成する際にあらかじめ、マスク等で領域REに保護層4が形成されないようにすることで、溝部Gを設けるようにしてもよい。また、スクライブラインSを形成した後に保護層4を形成し、溝部Gを形成するようにしてもよく、スクライブラインSを形成した後に保護層4を形成する際に溝部Gを設けるようにしてもよい。
【0028】
本実施の形態においては、以上のような態様にてスクライブラインSおよび溝部Gが設けられてなる貼り合わせ基板10を対象として、分断予定位置Aにおける分断を行う。分断は、
図1(d)に示すように、スクライブラインSから矢印ARにて示すように溝部Gに向けてクラックを伸展させることによって行う。
【0029】
図2は、本実施の形態における貼り合わせ基板10の分断の様子を示す図である。本実施の形態において貼り合わせ基板10を分断するにあたっては、まず、
図2に示すように、水平方向において溝部Gの幅wよりも大きな距離で互いに離隔させた2つの下刃(受け刃)101A、101Bの間にスクライブラインSの形成箇所を位置させる態様にて、換言すれば、互いに平行に配置された2つの下刃101A、101Bの間においてスクライブラインSをそれぞれに平行に配置させる態様にて、ガラス基板1の側を下方に向けた貼り合わせ基板10を2つの下刃101A、101Bによって下方から支持させる。そして、係る支持状態において、上刃(ブレーク刃)102を上方から分断予定位置Aに向けて下降させて貼り合わせ基板10に当接させ、さらに上刃102を押し込むように下降させる。
【0030】
より詳細にいえば、
図2に示すように、上刃102の、微視的には所定の曲率半径を有する曲面とみなせる先端(R面取りされた先端)102eを、分断予定位置Aを挟んで水平方向に離隔して存在するとともに溝部Gの側部をなしている保護層4の2つの端部4a、4bのみに当接させ、溝部Gの底部となっている(露出している)半導体基板2とは接触させない状態で、上刃102を下降させるようにする。すなわち、本実施の形態に係る分断方法は、上刃102を(断面図上)2点に当接させる(事実上、2直線に沿って当接させる)という点で、上刃を(断面図上)1点にのみ当接させる(事実上、1直線に沿ってのみ当接させる)従来の3点曲げ方式とは相違する。
【0031】
なお、上刃102が保護層4にのみに接触し、半導体基板2とは接触しないということは、上刃102が半導体基板2を(貼り合わせ基板10を)傷つけることがなく分断を行えるということでもある。
【0032】
上述した態様にて上刃102を押し込んだ場合、
図2に示すように、上刃102が当接している保護層4の2つの端部4a、4bに対し、下方に向いた力F1a、F1bがそれぞれ加わるとともに、係る力F1a、F1bに対する反力として、2つの下刃101Aおよび101Bのそれぞれの相対する端部101aおよび101bから貼り合わせ基板10に向けて、上向きの力F2a、F2bが生じる。そして、これらの力F1a、F1b、F2a、F2bが作用することにより、貼り合わせ基板10においては、分断予定位置Aについて対称にかつ互いに離反する向きに、力(曲げモーメント)F3a、F3bが作用する。係る力F3a、F3bが作用することによって、スクライブラインSから厚み方向に(より詳細には、貼り合わせ基板10の主面に垂直な方向に)クラックCRが伸展する。しかも、係るクラックCRの伸展は、貼り合わせ基板10の内部に存在する異相界面(ガラス基板1と接着層3の界面、接着層3と半導体基板2との界面)においても維持される。最終的に、該クラックCRが溝部Gに到達することで、貼り合わせ基板10は主面に垂直に分断される。
【0033】
このような、2つの下刃101A、101Bで支持しつつ上刃102を2点に当接させるという、本実施の形態における貼り合わせ基板10の分断方法はいわば、4点曲げ方式による分断である。
【0034】
係る4点曲げ方式を採用して分断を行った場合、相反する向きの力F3a、F3bが分断予定位置Aについて対称にバランスしつつ作用することにより、クラックCRが厚み方向に伸展しやすい状態が実現される。換言すれば、本実施の形態において行う、4点曲げ方式による分断方法においては、クラックCRが当該垂直方向からずれて斜めに伸展することが、原理上起こりにくくなっている。少なくとも、溝部Gの範囲を超えるような斜め伸展が生じることは、好適に抑制される。
【0035】
この点を踏まえると、3点曲げ方式の分断において斜め方向へのクラック伸展が生じやすいのは、3点曲げ方式の場合、分断の途中で力F3a、F3bに相当する力のバランスが崩れやすいためであろうと推察される。
【0036】
一方、幅wを過度に大きくするのは、下刃101A、101Bの間隔もそれに併せて大きくする必要があるほか、デバイスの取り個数が小さくなるなどの理由から好ましくない。また、同一方向に延在する複数のスクライブラインSについて分断を行う場合には、それらの間隔をも考慮する必要がある。実用的にはせいぜい500μm程度以下で十分である。
【0037】
以上、説明したように、本実施の形態においては、2つの脆性材料基板、特に異種材料からなる2つの脆性材料基板を接着剤にて貼り合わせてなる貼り合わせ基板を所定の分断予定位置において分断するにあたって、まず、貼り合わせ基板の一方主面側の分断予定位置にスクライブラインを設ける。また、他方主面側には、分断予定位置を含む所定幅の領域を露出させる態様にて保護層を設けることで、当該露出部分を底部とする溝部を形成する。ただし、スクライブラインの形成と、保護層の形成及び溝部の形成との前後は問わない。そして、水平方向において溝部の幅よりも大きな距離で互いに離隔させた2つの下刃の間にスクライブラインの形成箇所を位置させる態様にて、スクライブライン形成面を下方に向けた貼り合わせ基板を2つの下刃によって下方から支持させる。係る支持状態において、上刃の先端を、分断予定位置を挟んで水平方向に離隔して存在するとともに溝部の側部をなしている保護層の2つの端部のみに当接させる一方で、溝部の底部となっている部分とは接触させないようにして、上刃を下降させる。これにより、4点曲げの状態でスクライブラインからクラックを伸展させることによって、貼り合わせ基板を分断する。係る方法によれば、異相界面が存在しているにもかかわらず、クラックを斜めに伸展させることなく、貼り合わせ基板を厚み方向に垂直に分断することができる。
【0038】
すなわち、本実施の形態によれば、4点曲げ方式によるスクライブラインからのクラック伸展によって、異種材料基板の貼り合わせ基板を好適に分断することができる。しかも、上刃は保護層にのみ接触し、貼り合わせ基板とは接触しないので、上刃が貼り合わせ基板を傷つけることなく分断を行うことができる。
【0039】
<第2の実施の形態>
上述した第1の実施の形態においては、4点曲げ方式による分断に際し、貼り合わせ基板10を2つの下刃101A、101Bによって支持していたが、貼り合わせ基板10の支持方式はこれに限られるものではない。
【0040】
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る貼り合わせ基板10の分断の様子を示す図である。
図3に示す第2の実施の形態においては、2つの下刃101A、101Bに代えて、弾性体からなる支持体201の上に、スクライブラインおよび溝部Gがすでに設けられた貼り合わせ基板10が載置されてなる。支持体201の材質としては、例えばシリコーンゴムなどが好適である。
【0041】
本実施の形態においても、
図2に示した第1の実施の形態の場合と同様に、上刃102の先端102eを、分断予定位置Aを挟んで水平方向に離隔して存在するとともに溝部Gの側部をなしている保護層4の2つの端部4a、4bのみに当接させ、溝部Gの底部となっている(露出している)半導体基板2とは接触させない状態で、上刃102を下降させるようにする。すると、やはり
図2に示す場合と同様、上刃102が当接している保護層4の2つの端部4a、4bに対し、下方に向いた力F1a、F1bがそれぞれ加わる。
【0042】
なお、上刃102が保護層4にのみに接触し、半導体基板2とは接触しない点についても、第1の実施の形態と同じであるので、本実施の形態においても、分断に際し上刃102が半導体基板2を(貼り合わせ基板10を)傷つけることはない。
【0043】
このとき、係る力F1a、F1bは、貼り合わせ基板10を下方に押し下げるように作用することになるが、支持体201によって下方支持されてなる貼り合わせ基板10は、
図3に示すように、係る力F1a、F1bに対する反力として、支持体201から上向きの弾性力F2a、F2bを受ける。係る弾性力F2a、F2bは、支持体201と貼り合わせ基板10との接触面において作用するが、その分布は均一ではなく、特に集中して作用する部位(弾性力集中部位)201a、201bが存在する。それゆえ、
図3に示す場合においても、保護層4の2つの端部4a、4bに作用する力F1a、F1bと、弾性力集中部位201a、201bに主に作用する弾性力F2a、F2bによって、4点曲げの状態が実質的に実現される。その結果として、本実施の形態においても、貼り合わせ基板10においては、分断予定位置Aについて対称にかつ互いに離反する向きに、力(曲げモーメント)F3a、F3bが作用する。そして、スクライブラインSから厚み方向にクラックCRが伸展し、最終的に該クラックCRが溝部Gに到達することで、貼り合わせ基板10は主面に垂直に分断される。
【0044】
なお、本実施の形態においては、クラックCRが伸展するにつれて弾性力集中部位201a、201bがそれぞれ互いに離反する向きに変位し、これに伴って、弾性力F2a、F2bの向きも変化するが、これらは、クラックCRをより効率的に伸展させるように作用し、結果として、クラックCR伸展の直進性をより高めることに資する。
【0045】
以上、説明したように、弾性体たる支持体によって貼り合わせ基板を支持する本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様、実質的に4点曲げ方式とみなせるスクライブラインからのクラック伸展によって、貼り合わせ基板、特に異種材料基板の貼り合わせ基板を好適に分断することができる。しかも、上刃が貼り合わせ基板を傷つけることなく分断を行うことができる点についても同様である。
【0046】
<変形例>
上述の実施の形態に係る脆性材料基板としては、ガラス基板、シリコン基板の他、種々の半導体基板、サファイア基板、アルミナ基板等のセラミックス基板、ガラスセラミックス基板(いわゆるLTCC基板)等を例示することができる。
【0047】
異種材料貼り合わせ基板の場合、分断されやすい性状(高い脆性、小さい厚み)を有する脆性材料基板側に保護層(溝)を形成し、分断されにくい性状(低い脆性、大きい厚み)を有する脆性材料基板側にスクライブラインを形成することが好ましい。
【0048】
本明細書及び特許請求の範囲においては、上刃、下刃、上方、下方、水平方向という用語を使用しているが、あくまでも相対的な位置関係を説明するための便宜上の表現であり、例えば、上下が逆の位置関係にある場合も本発明に包含されるものと理解される。
【0049】
下刃が貼り合わせ基板の上方に位置する場合、基板は他の支持手段(例えば、所定の支持手段によって支持されたウエハリングに布設されたダイシングシートに帖着)によって支持されることができる。