CN105365052B - 切断装置及切断装置的脆性材料基板的切断方法 - Google Patents

Abstract

本发明是切断装置及使用切断装置的脆性材料基板的切断方法，其是不会产生按压刃与框体的接触的切断装置。本发明为：将脆性材料基板通过从预先形成在其一主面侧的划线的裂痕伸展而切断的切断装置包括：弹性体，在上表面载置基板保持构件，基板保持构件在圆形环状的框体上张设粘接膜，使脆性材料基板的一主面侧贴附粘接膜；按压刃，设置为在基板保持构件载置在弹性体的状态下可抵接脆性材料基板的另一主面侧；框体下压机构，在铅垂方向升降自如地设置，在下降时与框体接触而将框体下压；在通过使按压刃抵接于与另一主面侧的划线的形成位置对应的位置而将脆性材料基板切断的期间，框体下压机构将框体向较脆性材料基板的一主面更下方下压。

Description

切断装置及切断装置的脆性材料基板的切断方法

技术领域

本发明涉及一种将脆性材料基板切断的装置。

背景技术

电子器件或光学器件等半导体器件通常是通过如下制程而制作，即，在半导体基板等圆形或者矩形状的脆性材料基板即母基板上二维地重复形成构成该器件的电路图案，其后将该器件形成后的母基板切断而单片化(芯片化)为多个元件(芯片)单位。

作为分割半导体基板等脆性材料基板(芯片的单片化)的方法，已周知的是如下态样：沿称为切割道的分割预定线利用圆形轮等的刃尖或者激光形成成为分割起点的划线，其后以切断装置(break device)对脆性材料基板以3点弯曲的方法施加弯曲应力而使裂痕(龟裂)从分割起点伸展，由此将基板切断(例如参照专利文献1)。

所述切断一般是在如下状态下进行，即，将作为切断对象的脆性材料基板贴附固定在具有粘接性的切割带的被黏接面上，且该切割带张设在圆形环状的框体即切割框架上。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2014-83821号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

当在单片化时利用3点弯曲方式进行脆性材料基板的切断的情况下，必须将用于切断的按压刃(切断刃)在从上方抵接的同时下压脆性材料基板，但此时，必须使按压刃不与张设切割带的框体接触。但是，根据脆性材料基板的种类，存在如果不将按压刃下压至框体的高度位置或者其以上则无法进行良好的切断的情况。

因此，以往使用较作为切断对象的脆性材料基板大一圈的尺寸的切割框架。例如，针对12英寸直径的基板，使用依据SEMI(Semiconductor Equipment and MaterialsInternational，半导体装置与材料协会)规格的18英寸尺寸的切割框架。

然而，在使用与该脆性材料基板具有尺寸差的切割框架的情况下，必须使用尺寸比脆性材料基板的尺寸大的切割带。此外，于在器件的量产过程等中连续地将多个脆性材料基板切断的情况下，必须利用盒匣等搬送单元搬送这些脆性材料基板，如果切割框架较大则所述搬送单元的尺寸也较大，从而重量变大。进而，也必须使切断中所使用的切断装置的尺寸大型化。这些情况成为器件制作制程中的成本升高的因素。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种不会产生按压刃与框体的接触的切断装置。

[解决问题的技术手段]

为解决上述问题，技术方案1的发明是一种切断装置，其特征在于：将脆性材料基板通过从预先形成在其一主面侧的划线的裂痕伸展而切断，且包括：弹性体，在上表面载置基板保持构件，该基板保持构件在圆形环状的框体上张设有粘接膜，且使所述脆性材料基板的所述一主面侧贴附于所述粘接膜；按压刃，设置为在所述基板保持构件载置在所述弹性体上的状态下可抵接于所述脆性材料基板的另一主面侧；及框体下压机构，在铅垂方向升降自如地设置，且在下降时与所述框体接触而将所述框体下压；且在通过使所述按压刃抵接于与所述另一主面侧的所述划线的形成位置对应的位置而将所述脆性材料基板切断的期间，所述框体下压机构将所述框体向较所述脆性材料基板的所述一主面更下方下压。

技术方案2的发明是根据技术方案1所述的切断装置，其特征在于：所述脆性材料基板形成圆板状，在设所述脆性材料基板的直径为d，且设所述框体的内径为L时为1.2d≦L≦1.4d。

技术方案3的发明是根据技术方案1或技术方案2所述的切断装置，其特征在于：所述框体下压机构为相互隔开的1对框体下压机构。

技术方案4的发明是一种切断装置的脆性材料基板的切断方法，其特征在于：其是将脆性材料基板通过从预先形成在其一主面侧的划线的裂痕伸展而切断的切断装置的所述脆性材料基板的切断方法；且所述切断装置包括：弹性体，在上表面载置基板保持构件，该基板保持构件在圆形环状的框体上张设有粘接膜，且使所述脆性材料基板的所述一主面侧贴附于所述粘接膜；按压刃，设置为在所述基板保持构件载置在所述弹性体上的状态下可抵接于所述脆性材料基板的另一主面侧；及框体下压机构，在铅垂方向升降自如地设置，且在下降时与所述框体接触而将所述框体下压；且在通过所述框体下压机构将所述框体向较所述脆性材料基板的所述一主面更下方下压的状态下，使所述按压刃抵接于与所述另一主面侧的所述划线的形成位置对应的位置，由此将所述脆性材料基板切断。

技术方案5的发明是根据技术方案4所述的切断装置的脆性材料基板的切断方法，其特征在于：所述脆性材料基板形成圆板状，在设所述脆性材料基板的直径为d，且设所述框体的内径为L时为1.2d≦L≦1.4d。

技术方案6的发明是根据技术方案4或技术方案5所述的切断装置的脆性材料基板的切断方法，其特征在于：所述框体下压机构为相互隔开的1对框体下压机构。

[发明的效果]

根据技术方案1至技术方案6的发明，在切断时不会产生按压刃与框体的接触、冲突，且可较以往降低粘接膜的使用面积，从而可降低切断所需的成本。

附图说明

图1是表示切断装置100的概略构成的剖面图。

图2是切断装置100的俯视图。

图3是表示切断装置100沿划线S切断脆性材料基板1时的情况的剖面图。

图4是表示框体3a在按压刃102的最大移动范围即矩形区域RE与部分I1～I4上与按压刃102在平面上重合的情况的图。

图5是例示使用可贴附区域充分大的框体3b的情况的图。

具体实施方式

图1是表示将脆性材料基板1切断的切断装置(break device)100的概略构成的剖面图。此外，图2是切断装置100的俯视图。

作为脆性材料基板1，例示例如半导体基板(硅基板等)或玻璃基板等。也可在半导体基板的其中一主面形成有规定器件(例如CMOS(complementary metal oxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器等)用的电路图案。本实施方式中，如图2所示，将圆板状的脆性材料基板1设为切断对象。

在切断脆性材料基板1时，首先如图1所示，将预先在其一主面的切断预定位置形成有划线S的脆性材料基板1贴附于称为切割带的粘接膜2上。粘接膜2的其中一主面成为粘接面，且该粘接膜2张设在称为切割框架的圆形环状的框体3上。即，框体3的内侧成为可贴附脆性材料基板1的区域。在贴附脆性材料基板1时，使形成有划线S的侧的主面抵接于粘接膜2，且使另一主面成为上表面。以下，将粘接膜2张设于框体3上而成者总称为基板保持构件。作为框体3的材质，例示例如金属(铝、不锈钢等)、树脂等。

图1中表示形成在多个切断预定位置的划线S分别沿垂直于图1纸面的方向延伸的情况。划线S是在脆性材料基板1的厚度方向伸展的裂痕(微小裂痕)在脆性材料基板1的其中一主面上呈线状连续而成者。另外，本实施方式中，设为将圆板状的脆性材料基板1在多个部位切断而获得短条状或者格子状的多个单片。

在划线S的形成中可应用周知的技术。例如，亦可为通过使包含超硬合金、烧结金刚石、单晶金刚石等、形成圆板状且在外周部分具备作为刃而发挥功能的棱线的切割器轮(划线轮)沿切断预定位置压接滚动，而形成划线S的态样；亦可为通过利用金刚石笔沿切断预定位置划线而形成划线S的态样；亦可为通过利用激光(例如紫外线(UV，ultraviolet)激光)照射所进行的剥蚀或形成变质层而形成划线S的态样；亦可为通过利用激光(例如红外线(IR，infrared ray)激光)的加热与冷却所产生的热应力而形成划线S的态样。

切断装置100包括：片状或者薄板状的弹性体101，在上表面载置贴附脆性材料基板1的基板保持构件；及按压刃(切断刃)102，抵接于脆性材料基板1而将脆性材料基板1切断。

本实施方式中，弹性体101是指硬度为65°～95°，优选70°～90°例如80°的材质者。作为所述弹性体101，可优选应用例如硅酮橡胶等。另外，如图1所示，弹性体101也可通过平台等支撑体103支撑。在从弹性体101及支撑体103侧观察(辨识)划线的情况下，优选弹性体101及支撑体103为透明。

此外，弹性体101以具有如下关系的方式设置，即俯视的情况下的最大外径尺寸大于脆性材料基板1的直径，且小于框体3的内径。

在切断时，贴附有脆性材料基板1的基板保持构件以如下方式载置在弹性体101上，即设置在切断对象位置的划线S位于按压刃102的正下方，且划线S的延伸方向与按压刃102的延伸方向一致。此外，如图2所示，作为按压刃102，使用其长度方向的尺寸大于脆性材料基板1的直径者。

切断装置100还包括框体下压机构104。框体下压机构104配置在贴附有脆性材料基板1的基板保持构件载置在弹性体101上的状态下成为框体3的上方的位置。框体下压机构104通过未图示的驱动机构而如箭头AR1所示般在铅垂方向升降自如，且在下降时可从上方抵接于框体3而将该框体3向下方下压。

另外，在图1及图2中表示包括一对框体下压机构104的态样，该一对框体下压机构104在与按压刃102的延伸方向正交的脆性材料基板1的直径方向上相互隔开，但框体下压机构104的配置态样并不限定于此。例如，亦可为配置有更多的框体下压机构104的态样，或者，也可为大致环状的一个框体下压机构104从上方将框体3整体下压的态样等。

图3是表示切断装置100沿划线S切断脆性材料基板1时的情况的剖面图。

在切断脆性材料基板1时，在以上述的配置关系配置贴附有脆性材料基板1的基板保持构件的状态下，使框体下压机构104下降而从上方抵接于框体3，将该框体3向下方下压。该下压以使框体下压机构104所抵接的框体3的上表面的高度位置变得低于贴附于粘接膜2的脆性材料基板1的下表面(形成有划线S的面)的高度位置的方式进行。此外，伴随该下压，粘接膜2中脆性材料基板1与框体3之间的部分2a被向框体3拉伸。另外，如图3所示，本实施方式中，脆性材料基板1及基板保持构件由弹性体101支撑，因此即便在框体3被下压的状态下，框体3的被贴附的部分的粘接膜2的下表面与支撑体103仍可隔开，两者无需接触。

而且，在如此般通过框体下压机构4将框体3下压的状态下，如箭头AR2所示使按压刃102从上方朝划线S的形成位置下降而抵接于脆性材料基板1，进而使按压刃102以压入的方式下降。

在以该态样压入按压刃102的情况下，对按压刃102所抵接的部位施加向下方的力。如此一来，裂痕从划线S伸展，以依照所谓的3点弯曲方式的态样将脆性材料基板1与主面垂直地切断。

而且，当一个切断对象位置(划线S的形成位置)上的切断结束时，在使按压刃102暂时退避至上方之后，通过未图示的驱动机构使按压刃102或者弹性体101水平移动，从而使两者在水平面内相对移动，以与上述相同的态样进行下一划线S的形成位置上的切断。

以下，重复相同的处理动作直至对于与至少一个方向平行的所有切断对象位置的切断结束为止，但此时，根据脆性材料基板1的直径d与框体3的内径L的大小关系，虽然在如图2所示在脆性材料基板1的直径位置或者其附近进行切断的情况下无问题，但在切断对象位置接近脆性材料基板1的端部的情况下，按压刃102的配置位置在平面上与框体3的配置位置重合。例如，图4是表示框体3的一种即框体3a在按压刃102的最大移动范围即矩形区域RE与部分I1～I4上与按压刃102在平面上重合的情况的图。图4中，矩形区域RE是一边的长度为脆性材料基板1的直径d的区域。

当如此般产生重合时，乍一看下降的按压刃102与框体3有可能产生接触、冲突，但本实施方式中，在进行切断的期间，如上述般通过框体下压机构4将框体3向较脆性材料基板1的下表面更下方下压，因此即便在为切断而使按压刃102下降的情况下，也不会产生按压刃102与框体3冲突而使框体3及按压刃102破损。

另外，另一方面，如果使用如图5中例示的框体3b般可贴附区域充分大(更具体而言内径大于d的2^(1/2)倍)的框体，则即便在形成圆形环状的情况下，也可不与矩形区域RE之间产生干涉。由此，以往使用该框体3b。然而，在使用该框体3b的情况下，粘接膜2中未贴附脆性材料基板1的区域的面积变得过大。具体而言，必须使框体3b的内径至少大于2^(1/2)d，此意味着必须使可贴附区域的面积大于脆性材料基板1的面积的2倍。通常，粘接膜2为消耗品，连同进行切断的脆性材料基板1贴附在新框体上，因此大面积的粘接膜2的使用成为成本升高的因素。

与此相对，在本实施方式的情况下，如上述般通过下压框体3而避免其与按压刃102的接触、冲突，因此可在能进行该下压及伴随于此的粘接膜2的拉伸的范围减小框体3的内径L。即，与图5所示的情况相比，可降低粘接膜2的使用面积，因此可降低花费于粘接膜2的成本。具体而言，也可在L＜2^(1/2)d的范围定义内径L。更优选为1.2d≦L≦1.4d。在该情况下，可充分降低粘接膜2的使用面积，并且可较佳地将脆性材料基板1切断。

例如，在脆性材料基板1为8英寸直径的情况下，可使用依据SEMI规格的8英寸用的切割框架作为框体3。相同地，在脆性材料基板1为12英寸直径的情况下，可使用依据SEMI规格的12英寸用的切割框架作为框体3。即，无需如以往般在切断时使用较脆性材料基板1的尺寸大1尺寸的框体3。另外，保持切断后的脆性材料基板1的基板保持构件可直接供于为使通过切断所获得的单片隔开而将粘接膜2拉伸(延伸)的延伸处理。

以上，如说明般通过使用本实施方式的切断装置，在切断时不会产生按压刃与框体的接触、干涉，且可较以往降低粘接膜的使用面积，从而可降低切断所需的成本。

[符号的说明]

1 脆性材料基板

2 粘接膜

3、3a、3b 框体

4 框体下压机构

100 切断装置

101 弹性体

102 按压刃

103 支撑体

104 框体下压机构

S 划线

Claims (6)

1.一种切断装置，其特征在于：将脆性材料基板通过从预先形成在其一主面侧的划线的裂痕伸展而切断，且包括：

弹性体，在上表面载置基板保持构件，其中，该基板保持构件是在圆形环状的框体上张设有粘接膜，使所述脆性材料基板的所述一主面侧贴附于所述粘接膜，且所述框体和所述脆性材料基板位于同一平面上；

按压刃，设置为在所述基板保持构件载置在所述弹性体上的状态下可抵接于所述脆性材料基板的另一主面侧；及

框体下压机构，在铅垂方向升降自如地设置，且在下降时与所述框体接触而将所述框体下压；且

在通过使所述按压刃抵接于与所述另一主面侧的所述划线的形成位置对应的位置而将所述脆性材料基板切断的期间，所述框体下压机构将所述框体向较所述脆性材料基板的所述一主面更下方下压。

2.根据权利要求1所述的切断装置，其特征在于：

所述脆性材料基板形成圆板状，在设所述脆性材料基板的直径为d，且设所述框体的内径为L时：

1.2d≦L≦1.4d。

3.根据权利要求1或2所述的切断装置，其特征在于：

所述框体下压机构为相互隔开的1对框体下压机构。

4.一种切断装置的脆性材料基板的切断方法，其特征在于：其是将脆性材料基板通过从预先形成在其一主面侧的划线的裂痕伸展而切断的切断装置的所述脆性材料基板的切断方法；且

所述切断装置包括：

弹性体，在上表面载置基板保持构件，其中，该基板保持构件是在圆形环状的框体上张设有粘接膜，使所述脆性材料基板的所述一主面侧贴附于所述粘接膜，且所述框体和所述脆性材料基板位于同一平面上；

按压刃，设置为在所述基板保持构件载置在所述弹性体上的状态下可抵接于所述脆性材料基板的另一主面侧；及

框体下压机构，在铅垂方向升降自如地设置，且在下降时与所述框体接触而将所述框体下压；且

在通过所述框体下压机构将所述框体向较所述脆性材料基板的所述一主面更下方下压的状态下，使所述按压刃抵接于与所述另一主面侧的所述划线的形成位置对应的位置，由此将所述脆性材料基板切断。

5.使用根据权利要求4所述的切断装置的脆性材料基板的切断方法，其特征在于：

所述脆性材料基板形成圆板状，在设所述脆性材料基板的直径为d，且设所述框体的内径为L时：

1.2d≦L≦1.4d。

6.使用根据权利要求4或5所述的切断装置的脆性材料基板的切断方法，其特征在于：

所述框体下压机构为相互隔开的1对框体下压机构。

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