特許 6043149 脆性材料基板のブレイク装置および脆性材料基板のブレイク方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6043149

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】脆性材料基板のブレイク装置および脆性材料基板のブレイク方法

(51)【国際特許分類】

   B28D 5/00 20060101AFI20161206BHJP

   B26F 3/00 20060101ALI20161206BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20161206BHJP

   C03B 33/033 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   B28D5/00 Z

   B26F3/00 A

   H01L21/78 T

   H01L21/78 C

   H01L21/78 N

   C03B33/033

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-237683(P2012-237683)

(22)【出願日】2012年10月29日

(65)【公開番号】特開2014-87936(P2014-87936A)

(43)【公開日】2014年5月15日

【審査請求日】2015年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】390000608

【氏名又は名称】三星ダイヤモンド工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101753

【弁理士】

【氏名又は名称】大坪 隆司

(72)【発明者】

【氏名】武田 真和

(72)【発明者】

【氏名】村上 健二

(72)【発明者】

【氏名】田村 健太

【審査官】 矢澤 周一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１２１８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１３０１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６８６７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２８Ｄ ５／００

Ｂ２６Ｆ ３／００

Ｃ０３Ｂ ３３／０３３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の主面にスクライブラインが形成された脆性材料基板に対して、前記スクライブラインに沿ってブレイクバーを押圧することにより、前記脆性材料基板をブレイクする脆性材料基板のブレイク装置であって、
透光性を有し、前記脆性材料基板の前記スクライブラインが形成された主面と当接する状態で、当該脆性材料基板を支持する弾性部材と、
前記脆性材料基板を前記弾性部材の表面に吸着保持して固定するための固定手段と、
透光性を有し、前記弾性部材を前記脆性材料基板とは逆側から支持するテーブルと、
前記弾性部材に固定された脆性材料基板を、前記スクライブラインが形成された主面と逆側の主面から押圧するブレイクバーと、
前記スクライブラインを前記テーブルおよび前記弾性部材を介して撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影した画像に基づいて、前記テーブルと前記ブレイクバーとを相対的に移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする脆性材料基板のブレイク装置。

【請求項2】

請求項１に記載の脆性材料基板のブレイク装置において、
前記固定手段は、前記脆性材料基板と前記弾性部材との間を排気することにより、前記脆性材料基板を前記弾性部材の表面に吸着保持する吸着保持機構である脆性材料基板のブレイク装置。

【請求項3】

請求項２に記載の脆性材料基板のブレイク装置において、
前記吸着保持機構は、前記弾性部材における前記脆性材料基板との当接面に形成された、前記脆性材料基板をブレイクすることにより作成される各素子を吸着保持するための、前記各素子に対応した吸着口を備える脆性材料基板のブレイク装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の脆性材料基板のブレイク装置において、
前記弾性部材は透明ゴム製のシート状部材である脆性材料基板のブレイク装置。

【請求項5】

一方の主面にスクライブラインが形成された脆性材料基板に対して、前記スクライブラインに沿ってブレイクバーを押圧することにより、前記脆性材料基板をブレイクする脆性材料基板のブレイク方法であって、
透光性のテーブルの上に配設された透光性の弾性部材の表面に、前記スクライブラインが形成された脆性材料基板を、前記スクライブラインが形成された主面が前記弾性部材の表面と当接する状態で載置する載置工程と、
前記脆性材料基板における前記スクライブラインが形成された主面を前記弾性部材の表面に吸着保持する吸着保持工程と、
前記スクライブラインをカメラにより前記テーブルおよび前記弾性部材を介して撮影する撮影工程と、
前記カメラにより撮影した画像に基づいて、前記テーブルと前記ブレイクバーとを相対的に移動させる移動工程と、
前記ブレイクバーにより、前記弾性部材に吸着保持された脆性材料基板を、前記スクライブラインが形成された主面と逆側の主面から押圧する押圧工程と、
を備えたことを特徴とする脆性材料基板のブレイク方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、脆性材料基板をブレイクする脆性材料基板のブレイク装置およびブレイク方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子は、基板に形成された素子領域を、その領域の境界位置でブレイク（割断）することにより製造される。このように、基板を割断するときには、ブレイク装置が使用される。このようなブレイク装置は、スクライビングホイールにより基板表面をスクライブすることによって形成されたスクライブライン、ダイヤモンドカッター等の切削器具により基板表面を線状に削り取ったスクライブ溝、または、レーザ光により基板表面をアブレーションさせて線状に除去したアブレーション加工ライン、あるいは、レーザ光により基板表面を局所的に溶融させることで基板の構造を線状に変質させた加工ライン等（この明細書においては、これらを総称して「スクライブライン」と呼称する）が一方の主面に形成された基板を、スクライブラインが形成された主面とは逆側の主面からブレイクバーによりＺ方向に押圧することにより、この基板を、Ｘ方向を向くスクライブラインにおいてブレイクする構成となっている。そして、基板のブレイク時には、基板は、受刃等と呼称される、Ｙ方向に微小距離だけ互いに離隔して配置された一対の受け部材により当接支持される（例えば特許文献１参照）。

【0003】

図８は、このような従来のブレイク装置により基板をブレイクする様子を示す概要図である。

【0004】

リング部材４３の中央に形成された円形の開口部には、ダイシングテープと呼称される粘着性フィルム４２が、その粘着面を下にした状態で貼り付けられる。そして、ブレイク対象の基板１００は、粘着性フィルム４２の粘着面に貼り付けられる。粘着性フィルム４２を介して基板１００が貼り付けられたリング部材４３は、ブレイク装置の回転部材１１にセットされる。この状態においては、基板１００は、保護フィルム４４を介して、サポート機構１０における一対の受け部材６１、６２により支持される。

【0005】

基板１００の下側の主面には、スクライブライン９９が形成されている。このスクライブライン９９は、一対の受け部材６１、６２間の隙間から、ＣＣＤカメラ３５により撮影され、このＣＣＤカメラ３５により撮影された画像に基づいて、基板１００の位置決めが行われる。しかる後、ブレイクバー１４が、基板１００におけるスクライブラインが形成された主面とは逆側の主面を押圧することにより、基板１００はスクライブライン９９に沿ってブレイクされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−３９９３１号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述したように、基板１００を粘着性フィルム４２に貼り付けてブレイクする構成を採用した場合には、ブレイクを実行する度に粘着性フィルム４２を消費するという問題がある。このため、基板のブレイクのためのコストが粘着性フィルム４２を消費する分だけ高額となる。また、基板１００を粘着性フィルム４２に貼着するための作業が必要となる。

【0008】

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、粘着性フィルムを使用しなくても基板をブレイクできるようにして、作業の効率化と粘着性フィルムのコスト削減を可能とした脆性材料基板のブレイク装置および脆性材料基板のブレイク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】

【0009】

請求項１に記載の発明は、一方の主面にスクライブラインが形成された脆性材料基板に対して、前記スクライブラインに沿ってブレイクバーを押圧することにより、前記脆性材料基板をブレイクする脆性材料基板のブレイク装置であって、透光性を有し、前記脆性材料基板の前記スクライブラインが形成された主面と当接する状態で、当該脆性材料基板を支持する弾性部材と、前記脆性材料基板を前記弾性部材の表面に吸着保持して固定するための固定手段と、透光性を有し、前記弾性部材を前記脆性材料基板とは逆側から支持するテーブルと、前記弾性部材に固定された脆性材料基板を、前記スクライブラインが形成された主面と逆側の主面から押圧するブレイクバーと、前記スクライブラインを前記テーブルおよび前記弾性部材を介して撮影するカメラと、前記カメラにより撮影した画像に基づいて、前記テーブルと前記ブレイクバーとを相対的に移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする。

【0010】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記固定手段は、前記脆性材料基板と前記弾性部材との間を排気することにより、前記脆性材料基板を前記弾性部材の表面に吸着保持する吸着保持機構である。

【0011】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記吸着保持機構は、前記弾性部材における前記脆性材料基板との当接面に形成された、前記脆性材料基板をブレイクすることにより作成される各素子を吸着保持するための、前記各素子に対応した吸着口を備える。

【0012】

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記弾性部材は透明ゴム（例えば、透明シリコーンゴム）製のシート状部材である。

【0013】

請求項５に記載の発明は、一方の主面にスクライブラインが形成された脆性材料基板に対して、前記スクライブラインに沿ってブレイクバーを押圧することにより、前記脆性材料基板をブレイクする脆性材料基板のブレイク方法であって、透光性のテーブルの上に配設された透光性の弾性部材の表面に、前記スクライブラインが形成された脆性材料基板を、前記スクライブラインが形成された主面が前記弾性部材の表面と当接する状態で載置する載置工程と、前記脆性材料基板における前記スクライブラインが形成された主面を前記弾性部材の表面に吸着保持する吸着保持工程と、前記スクライブラインをカメラにより前記テーブルおよび前記弾性部材を介して撮影する撮影工程と、前記カメラにより撮影した画像に基づいて、前記テーブルと前記ブレイクバーとを相対的に移動させる移動工程と、前記ブレイクバーにより、前記弾性部材に吸着保持された脆性材料基板を、前記スクライブラインが形成された主面と逆側の主面から押圧する押圧工程とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

請求項１および請求項５に記載の発明によれば、弾性部材の作用により、粘着性フィルムを使用しなくても基板をブレイクすることができ、基板を粘着性フィルムに貼着する作業を省略できるとともに、粘着性フィルムのコストを削減することが可能となる。このとき、弾性部材とテーブルとが透光性を有することから、基板とブレイクバーとを位置決めするためのスクライブラインの撮像を弾性部材とテーブル側から実行することが可能となる。

【0015】

請求項２に記載の発明によれば、基板を弾性部材の表面に吸着保持して固定することが可能となる。

【0016】

請求項３に記載の発明によれば、ブレイクにより作成される各素子を弾性部材の表面に吸着保持することが可能となる。

【0017】

請求項４に記載の発明によれば、基板のブレイクに適した弾性と透光性を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】この発明に係る脆性材料基板のブレイク装置の斜視図である。

【図2】この発明に係る脆性材料基板のブレイク装置の斜視図である。

【図3】基板１００を透光テーブル１０２および弾性シート部材１０１上に配置してブレイクする状態を示す模式図である。

【図4】図３の部分拡大図である。

【図5】弾性シート部材１０１に形成された吸着口７１の配置を、基板１００とともに示す説明図である。

【図6】透光テーブル１０２に形成された吸着溝７２の構成を示す説明図である。

【図7】ブレイク動作を示すフローチャートである。

【図8】従来のブレイク装置により基板をブレイクする様子を示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、この発明に係る脆性材料基板のブレイク装置の斜視図である。

【0020】

この脆性材料基板のブレイク装置は、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）やＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）などのセラミックスやガラスその他の脆性材料を用いて構成された脆性材料基板（以下、単に「基板」という）をブレイク（割断）するためのものである。この基板のブレイク装置は、ガラス製の透光テーブル１０２上に配設された透明シリコーンゴム製の弾性シート部材１０１上に基板を吸着保持してブレイクする構成を有する。この基板のブレイク装置は、弾性シート部材１０１上に吸着保持される基板に形成されたスクライブラインの向きを所望の方向に合わせるように透光テーブル１０２を回転させる回転部材１１と、回転部材１１を支持するＹテーブル１２と、このＹテーブル１２を支持する支持テーブル１３と、回転部材１１に対して昇降する昇降テーブル１６とを備える。支持テーブル１３は、４本のシャフト１８、基台１７および脚部１９を介して地面に設置される。

【0021】

支持テーブル１３の上面には、４本の柱状昇降ガイド２４が、回転部材１１の外側の位置に立設されており、これらの柱状昇降ガイド２４の上端を架け渡すようにして架台２１が固定されている。また、支持テーブル１３と架台２１の間には、柱状昇降ガイド２４によって昇降可能に案内される昇降テーブル１６が設けられている。

【0022】

架台２１上には、支持部材２２を介して、ステッピングモータ２３が設置されている。このステッピングモータ２３の回転軸には、架台２１を回転自在な状態で貫通するボールネジ２５が連結されており、このボールネジ２５は昇降テーブル１６に形成された雌ネジ部に螺合している。このため、昇降テーブル１６は、ステッピングモータ２３の駆動によりＺ方向に昇降する。

【0023】

図２に示すように、この昇降テーブル１６の下面には、ブレイクバー１４が、釣支部材１５を介して取り付けられている。このブレイクバー１４は、ブレードまたはブレイク刃とも呼称されるものであり、基板のブレイク時に、基板に形成されたスクライブラインに沿って基板を押圧することにより、基板をブレイクする力を基板に付与するためのものである。

【0024】

図２に示すように、Ｙテーブル１２は、ステッピングモータ３１の駆動により回転するボールねじ３２の駆動を受け、支持テーブル１３上をＹ方向に往復移動する。また、回転部材１１の回転角度位置は、ステッピングモータ３４によりボールねじ３３を回転させることにより調整することが可能となっている。

【0025】

図２に示すように、支持テーブル１３の下方には、ＣＣＤカメラ３５が設置されている。このＣＣＤカメラ３５は、基台１７上の支持板３９に支持された一対のガイドレール３７に沿ってＸ方向に移動可能となっている。また、ＣＣＤカメラ３５の支持部４１は、ステッピングモータ３６の駆動により回転するボールねじ３８と螺合している。このため、ＣＣＤカメラ３５は、ステッピングモータ３６の駆動を受け、Ｘ方向に往復移動する。なお、このＣＣＤカメラ３５は、透光テーブル１０２および弾性シート部材１０１を介して、基板に形成されたスクライブラインとブレイクバー１４との位置関係を観察するためのものである。

【0026】

図３は、基板１００を透光テーブル１０２および弾性シート部材１０１上に配置してブレイクする状態を示す模式図であり、図４は、その部分拡大図である。

【0027】

図３および図４に示すように、弾性シート部材１０１には、基板１００をこの弾性シート部材１０１に吸着保持するための吸着口（排気口）７１が穿設されている。また、透光テーブル１０２における吸着口７１と対向する位置には、吸着溝（排気溝）７２が形成されている。この吸着溝７２は、真空ポンプや排気ファン等の排気部７４と接続されている。このため、弾性シート部材１０１上に載置された基板１００は、排気部７４の作用で吸着溝７２および吸着口７１を介して基板１００と弾性シート部材１０１との間を排気することにより、弾性シート部材１０１上に吸着保持される。

【0028】

なお、この状態においても、透光テーブル１０２および弾性シート部材１０１はいずれも透光性を有することから、図３に示すように、基板１００に形成されたスクライブライン９９は、透光テーブル１０２および弾性シート部材１０１を介してＣＣＤカメラ３５により観察することが可能となる。

【0029】

図５は、弾性シート部材１０１に形成された吸着口７１の配置を、基板１００とともに示す説明図である。

【0030】

図５に示す実施形態においては、基板１００は、縦５本、横６本のスクライブライン９９でブレイクされることにより４２個の素子Ｐに分割される。このため、弾性シート部材１０１には、基板１００をブレイクすることにより作成される各素子Ｐを吸着保持するために、各素子Ｐに対応した４２個の吸着口７１が形成されている。なお、この実施形態においては、説明の便宜上、基板１００を４２個の素子Ｐに分割する場合を示しているが、実際には、基板１００はさらに多数の素子Ｐに分割される。

【0031】

図６は、透光テーブル１０２に形成された吸着溝７２の構成を示す説明図である。

【0032】

透光テーブル１０２には、縦６本、横７本の溝部からなる吸着溝７２が形成されている。このため、上述した４２個の吸着口７１の全てと対向する位置に、吸着溝７２が配置されることになる。なお、この吸着溝７２は、縦、横の溝部から構成される必要はなく、縦のみ、または、横のみの溝部から構成されてもよい。要するに、全ての吸着口７１に対向する位置に吸着溝７２が配置されていればよい。

【0033】

次に、上述した基板１００のブレイク装置によるブレイク動作について説明する。図７は、ブレイク動作を示すフローチャートである。

【0034】

ブレイク動作を実行するときには、最初に、基板１００をブレイク装置における弾性シート部材１０１上に載置する（ステップＳ１）。そして、排気部７４の作用により、透光テーブル１０２に形成された吸着溝７２および弾性シート部材１０１に穿設された吸着口７１を介して基板１００と弾性シート部材１０１との間を排気することにより、基板１００を弾性シート部材１０１上に吸着保持する（ステップＳ２）。

【0035】

次に、ＣＣＤカメラ３５により、基板１００に形成されたスクライブライン９９を撮影する（ステップＳ３）。このときには、透光テーブル１０２と弾性シート部材１０１とが透光性を有することから、ＣＣＤカメラ３５により基板１００の下方から、透光テーブル１０２および弾性シート部材１０１を介して、基板に形成されたスクライブライン９９の画像を撮影することが可能となる。このスクライブライン９９の撮影時には、ステッピングモータ３６の駆動によりＣＣＤカメラ３５をＸ方向に移動させ、Ｘ方向に延びるスクライブライン９９について、その全域で画像が撮影される。

【0036】

次に、ＣＣＤカメラ３５により撮影した画像に基づいて基板１００とブレイクバー１４とを相対移動させることにより、基板１００におけるスクライブライン９９とブレイクバー１４との位置決めを実行する（ステップＳ４）。より具体的には、ＣＣＤカメラ３５により撮影したスクライブライン９９の画像に基づいて基板１００に形成されたスクライブライン９９の角度と位置を認識する。そして、ステッピングモータ３１の駆動によりＹテーブル１２をＹ方向に移動させるとともに、ステッピングモータ３４の駆動により回転部材１１の回転角度位置を調整することで、基板１００をＹ方向およびθ方向に移動させて、基板１００を、端部に配置されたスクライブライン９９とブレイクバー１４とが正確に対向する位置に配置する。

【0037】

しかる後、ブレイクバー１４により基板１００を押圧して、基板１００をブレイクする。すなわち、ステッピングモータ２３の駆動により昇降テーブル１６を下降させ、ブレイクバー１４を基板１００におけるスクライブライン９９とは逆側の主面に当接させた後、このブレイクバー１４をさらに下降させる。この状態においては、基板１００は弾性シート部材１０１により支持されていることから、この弾性シート部材１０１の弾性力により基板１００に曲げ応力が発生する。そして、ブレイクバー１４をさらに下降させると、基板１００はスクライブライン９９がブレイクバー１４と一致するように配置されていることと相俟って、基板１００がスクライブライン９９に対応する位置でブレイクされる。

【0038】

基板１００に適切な曲げ応力を生じさせて基板１００を好適にブレイクするためには、弾性シート部材１０１の厚みと硬度を適切に選択する必要がある。この弾性シート部材１０１の厚みは、基板１００の硬度や厚みにもよるが、１ｍｍ乃至５ｍｍ程度であることが好ましい。また、この弾性シート部材１０１の硬度は、基板１００の硬度や厚みにもよるが、３０度乃至７０度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３によるＡ５０乃至Ａ７０）程度であることが好ましい。

【0039】

基板１００の最初のスクライブライン９９に沿ったブレイクが完了すれば、ＣＣＤカメラ３５により基板１００を撮影しながら、ステッピングモータ３１の駆動によりＹテーブル１２をスクライブライン９９のピッチに相当する距離だけＹ方向に移動させた後、再度、ブレイクバー１４を下降させて、次のスクライブライン９９に相当する位置で基板１００をブレイクする。なお、Ｙテーブル１２を正確にスクライブライン９９のピッチに相当する距離だけ移動できる場合には、ＣＣＤカメラ３５による基板１００の撮影は省略してもよい。

【0040】

なお、ブレイクを完了したスクライブライン９９と直交する方向のスクライブライン９９に沿ってブレイクを実行するときには、ステッピングモータ３４の駆動により回転部材１１を９０度回転させた後に、上述したステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５を繰り返す。この場合において、基板１００のブレイク作業に伴って、基板１００が図５に示す素子Ｐとなった場合においても、弾性シート部材１０１には基板１００をブレイクすることにより作成される各素子Ｐを吸着保持するために、各素子Ｐに対応した４２個の吸着口７１が形成されていることから、基板１００が弾性シート部材１０１から脱落することはない。

【0041】

全てのスクライブライン９９に対応する領域において基板１００のブレイク作業が完了すれば（ステップＳ６）、基板１００（各素子Ｐ）を搬出して作業を終了する（ステップＳ７）。

【0042】

なお、上述した実施形態においては、基板１００を弾性シート部材１０１の表面に固定するための固定手段として、吸着口７１と吸着溝７２を備え、基板１００を弾性シート部材１０１の表面に吸着保持する吸着保持機構を使用しているが、その他の固定手段を使用してもよい。

【符号の説明】

【0043】

１０ サポート機構
１１ 回転部材
１２ Ｙテーブル
１３ 支持テーブル
１５ 釣支部材
１４ ブレイクバー
１６ 昇降テーブル
２３ ステッピングモータ
２５ ボールねじ
３１ ステッピングモータ
３２ ボールねじ
３３ ボールねじ
３４ ステッピングモータ
３５ ＣＣＤカメラ
３６ ステッピングモータ
３７ ガイドレール
３８ ボールねじ
７１ 吸着口
７２ 吸着溝
７４ 排気部
９９ スクライブライン
１００ 基板
１０１ 弾性シート部材
１０２ 透光テーブル
Ｐ 素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】