TWI654063B - Breaking device - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種即便於端部附近亦可良好地將脆性材料基板分斷之分斷裝置。
本發明之分斷裝置包括：支持平台，其將於圓形環狀之框體上張設有黏著膜且使脆性材料基板貼附於黏著膜之基板保持構件以圓形之開口部與框體之內側端部一致之態樣載置；一對載台，其等於開口部於水平面內移動自如，並且於水平面內相互隔開而設置，以使分斷預定位置與相互之間隙之形成位置一致之態樣自下方支持脆性材料基板；按壓刃，其與載台一同於水平面內移動自如，並且設置為可抵接於脆性材料基板之另一主面側之分斷預定位置；及輔助支持桿，其相對於一對載台之各者於水平面內形成規定角度而附設，且與一對載台一同自下方支持脆性材料基板。
Description
本發明提供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，已周知的係如下態樣：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黏接面上，且該切割帶張設於圓形環狀之框體即切割框架上。
[專利文獻1]日本專利特開2014-83821號公報
利用3點彎曲方式之分斷通常係藉由如下方式進行，即，於以作
為分斷對象之脆性材料基板之分斷對象位置配置於2個下刃之間之方式藉由該等2個下刃支持脆性材料基板之狀態下，使上刃(按壓刃)自上方抵接於分斷對象位置並壓入。
於將脆性材料基板分割為多個單片時，當然必需為即便於脆性材料基板之端部附近亦可進行分斷，因此必須將2個下刃配置於該端部附近。然而，於如此般將2個下刃配置於端部附近之情形時，由於2個下刃所支持之位置自脆性材料基板之重心位置偏移，因此黏著膜會因脆性材料基板之自重而撓曲，或者脆性材料基板無法保持水平姿勢保，其結果存在無法較佳地進行分斷之情形。
另外，雖亦欲藉由增大下刃之尺寸來解決上述不良情況，但因與支持切割框架之區域干涉而無法採取該對策。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種即便於端部附近亦可良好地將脆性材料基板分斷之分斷裝置。
為解決上述問題，請求項1之發明係一種分斷裝置，其特徵在於：其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：支持平台，其將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之基板保持構件，以符合上述框體之形狀而設置之圓形之開口部與上述框體之內側端部一致之態樣載置於上表面；一對載台，其等於上述開口部於水平面內移動自如，並且於水平面內相互隔開而設置，於分斷時以使上述脆性材料基板之分斷預定位置與相互之間隙之形成位置一致之態樣，隔著上述黏著膜而自下方支持上述脆性材料基板；按壓刃，其與上述一對載台一同於水平面內移動自如，並且設置為於上述基板保持構件載置於上述支持平台上之狀態下可抵接於上述脆性材料基板之另一主面側之分斷預定位置；及輔助支持桿，其相對於上述一對載台
之各者於水平面內形成規定角度而附設，且與上述一對載台一同自下方支持上述脆性材料基板。
請求項2之發明係如請求項1之分斷裝置，其中上述輔助支持桿於上述水平面內旋動自如地設置，且於抵接於上述開口部之情形時，一面保持該抵接狀態一面向附設之上述載台側摺疊。
請求項3之發明係如請求項2之分斷裝置，其還包括藉由以如下方式設置而限制上述輔助支持桿之旋動動作之限制彈簧，該限制彈簧於上述輔助支持桿處於未與上述開口部抵接之非抵接狀態時成為自然長度，且於上述輔助支持桿處於上述抵接狀態時伸展。
請求項4之發明係如請求項1至請求項3中任一項之分斷裝置，其中於設上述脆性材料基板之直徑為D，且設上述輔助支持桿處於未與上述開口部抵接之非抵接狀態時之自分斷對象位置至上述輔助支持桿之前端為止的水平面內之垂直距離為Y時為Y>D/2。
如請求項1至請求項4之發明，不論分斷對象位置為脆性材料基板之任何位置，均可較佳地將脆性材料基板分斷。
尤其，如請求項2及請求項3之發明，即便成為抵接狀態，輔助支持桿與支持平台亦不會干涉。
尤其，如請求項3之發明，於輔助支持桿自抵接狀態恢復為非抵接狀態時，可快速地恢復其姿勢。
1‧‧‧脆性材料基板
2‧‧‧黏著膜
3‧‧‧框體
100‧‧‧分斷裝置
101a、101b‧‧‧載台
102‧‧‧按壓刃
103‧‧‧支持平台
103e‧‧‧(支持平台之開口部之)端部
103h‧‧‧(支持平台之)開口部
104‧‧‧輔助支持桿
104a‧‧‧安裝旋動部
104b‧‧‧抵接部
105‧‧‧限制彈簧
110‧‧‧相機
AR‧‧‧箭頭
D‧‧‧直徑
Y‧‧‧垂直距離
G‧‧‧(載台之)間隙
S‧‧‧劃線
圖1係表示將脆性材料基板1分斷之分斷裝置100之概略構成之剖視圖。
圖2係分斷裝置100欲將脆性材料基板1分斷時之主要部分立體圖。
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。此外，圖2係分斷裝置100欲將脆性材料基板1分斷時之主要部分立體圖。
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。本實施方式中，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。
另外，本實施方式中，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。由此，如圖1所例示般設為於各個分斷部位設置有劃線S而成者。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。圖1中，設定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。
於劃線S之形成中可應用周知之技術。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：一對載台101a、101b，其等於分斷時隔著黏著膜2而自下方支持脆性材料基板1之分斷對象位置之附近；按壓刃(分斷刃)102，其自上方抵接於分斷對象位置而將脆性材料基板1分斷；及支持平台103，其於分斷時自下方支持框體3。
具體而言，於支持平台103設置有與框體3之內徑大致一致之圓形狀之開口部103h，一對載台101a、101b以於水平面內形成間隙G之方式略微隔開而設置於該開口部103h之中央位置。另外，載台101a、101b之上表面之高度位置與支持平台103之上表面之高度位置設定為相同。此外，按壓刃102於鉛垂方向升降自如地配置於載台101a、101b之上方位置，且其延伸方向(刃移動方向)與載台101a、101b之各者之長度方向一致。更詳細而言，一對載台101a、101b形成之間隙G位於按壓刃102之前端之鉛垂下方，且間隙G之延伸方向與按壓刃102之刃移動方向一致。另外，作為按壓刃102，使用其刃移動方向之尺寸大於脆性材料基板1之直徑者。
此外，一對載台101a、101b與按壓刃102藉由未圖示之驅動機構驅動，而於支持平台103之開口部103h之範圍內朝水平單軸方向移動自如。由此，分斷裝置100可將脆性材料基板1之不同之多個部位依序分斷。
分斷裝置100還包括輔助支持桿104、及限制彈簧105。
輔助支持桿104以於水平方向延伸之態樣附設於一對載台101a、101b之各者。輔助支持桿104形成大致桿狀，其一端側藉由安裝旋動部104a而相對於載台101a、101b可於水平面內旋動地安裝。此外，於
其另一端側設置有抵接部104b。抵接部104b設置為如下部位，該部位於伴隨載台101a、101b之移動而輔助支持桿104於水平面內移動之結果，輔助支持桿104抵接於支持平台103中形成開口部103h之端部103e之情形時，實際上與端部103e抵接。抵接部104b較佳藉由輥或滑輪等於水平面內旋轉自如地設置。此外，輔助支持桿104之上表面之高度位置設為與載台101a、101b之上表面之高度位置相同。該輔助支持桿104係用以輔助利用載台101a、101b自下方對脆性材料基板1之支持而設置。
另一方面，限制彈簧105設置於安裝旋動部104a與輔助支持桿104之抵接部104b之附近之間。限制彈簧105係用以限制輔助支持桿104之水平面內之旋動動作而設置。
另外，附設於載台101a之輔助支持桿104及隨附於其之限制彈簧105、與附設於載台101b之輔助支持桿104及隨附於其之限制彈簧105，相互配置為點對稱之關係。
更詳細而言，輔助支持桿104以於抵接部104b未與開口部103h之端部103e抵接之狀態(非抵接狀態)下，相對於所對應之載台101a、101b形成規定之角度α(銳角)而於水平方向延伸之方式設置。此外，限制彈簧105以於該非抵接狀態下成為自然長度之方式設置。由此，於非抵接狀態下，輔助支持桿104之姿勢保持為大致固定。另外，圖1中例示2個輔助支持桿104均處於非抵接狀態之情形。
其中，輔助支持桿104及限制彈簧105設置為：於設脆性材料基板1之直徑為D時，處於非抵接狀態時之自分斷對象位置(按壓刃102之配置位置)至抵接部104b之前端為止的水平面內之垂直距離Y為Y>D/2。
另一方面，於抵接部104b與開口部103h之端部103e抵接之狀態(抵接狀態)下，輔助支持桿104之水平姿勢根據載台101a、101b之位
置而不同，但此時輔助支持桿104與所對應之載台101a、101b所成之角度β，小於非抵接狀態下之兩者所成之角度α。譬如亦可說，於抵接狀態下，輔助支持桿104向載台101a或者101b之側摺疊。藉由實現該摺疊狀態，即便成為抵接狀態，輔助支持桿104與支持平台103亦不會干涉。另外，圖2中例示其中之一(以實線圖示之)輔助支持桿104處於抵接狀態，且另一(以虛線圖示之)輔助支持桿104處於非抵接狀態之情形。惟，圖2中，為便於圖示而省略按壓刃102。
此外，於該抵接狀態下，限制彈簧105根據輔助支持桿104之姿勢而伸展。此時之限制彈簧105之恢復力對於輔助支持桿104作為用以使其姿勢恢復至原樣(非抵接狀態時之姿勢)之賦能力而發揮作用。由於以該態樣作用賦能力，故而於分斷裝置100中，自該抵接狀態轉移(恢復)至非抵接狀態時之輔助支持桿104之姿勢變化快速地進行。
進而此外，分斷裝置100於由一對載台101a、101b形成之間隙G之下方具備觀察用之相機110。相機110如圖1中箭頭AR所示可透過間隙G而拍攝上方。於分斷裝置100中，根據該相機110之拍攝圖像而調整分斷時之一對載台101a、101b及按壓刃102之配置位置。
當於具有以上構成之分斷裝置100中分斷脆性材料基板1時，首先，將貼附有脆性材料基板1之基板保持構件以使脆性材料基板1為上側之姿勢，且以可貼附區域與支持平台103之開口部103h一致(開口部與框體3之內側端部一致)之方式載置固定於支持平台103上。而且，於以該態樣載置基板保持構件之狀態下，以設置於進行最初之分斷之位置上之劃線S之水平位置與一對載台101a、101b所形成之間隙G之位置一致之方式，調整一對載台101a、101b及按壓刃102之配置位置。於該調整中使用相機110之拍攝圖像。
當調整一對載台101a、101b及按壓刃102之配置位置後，使按壓刃102自上方朝劃線S之形成位置下降而使其前端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。由此，實現一對載台101a、101b成為下刃、且按壓刃102成為上刃之3點彎曲之狀態，裂痕自劃線S向基板厚度方向伸展，從而將脆性材料基板1分斷。
當於該態樣下對一個分斷對象位置之分斷結束後，繼而進行下一分斷對象位置之分斷。具體而言，保持基板保持構件之載置固定狀態，以設置於下一分斷對象位置上之劃線S之水平位置與一對載台101a、101b所形成之間隙G之位置一致之方式，調整一對載台101a、101b及按壓刃102之配置位置。以下，重複此動作直至所有分斷對象位置之分斷結束為止。
此時，例如如圖1所示，於脆性材料基板1之中央部分附近為分斷對象位置之情形時(於形成於中央部分附近之劃線S之地方進行分斷之情形時)，附設於一對載台101a、101b之各者之輔助支持桿104之水平姿勢相同。具體而言，2個輔助支持桿104均處於與開口部103h之端部103e非接觸之狀態。於該情形時，脆性材料基板1成為不僅由一對載台101a、101b支持，亦由附設於一對載台101a、101b之各者之輔助支持桿104隔著黏著膜2而自下方支持之狀態。由此，於分斷時，脆性材料基板1被穩定地支持。
另一方面，例如如圖2所示，於脆性材料基板1之端部附近成為分斷對象位置之情形時，必須使一對載台101a、101b對準該分斷對象位置而配置於開口部103h之端部103e附近。圖2中例示載台101b接近於端部103e之情形時。於該情形時，附設於載台101b之輔助支持桿104與端部103e抵接而成為摺疊之狀態，不會產生與支持平台103之干涉。另一方面，附設於另一載台101a之輔助支持桿104保持非抵接狀態而自下方支持脆性材料基板1。如上述般，輔助支持桿104以形成Y>D/2之關係之方式設置，因此儘管一對載台101a、101b之配置位置自脆性材料基板1之重心位置即中心位置偏移，脆性材料基板1於分斷
時仍會被穩定地支持。
另外，於處於抵接狀態之情形時，輔助支持桿104之水平姿勢根據一對載台101a、101b之配置位置而變化，由此端部103e之抵接部104b之抵接位置亦變化，但於如上述般抵接部104b旋轉自如地設置之情形時，該抵接位置之移位藉由抵接部104b抵接於端部103e並滾動而實現，因此輔助支持桿104之水平姿勢之變化亦順利地進行。
於分斷裝置未包括該輔助支持桿104之情形時，於如圖2之情形般一對載台101a、101b位於開口部103h之端部103e附近之情形時，脆性材料基板1之支持失去平衡，於遠離載台101a或者101b之部分，黏著膜2因脆性材料基板1之自重而撓曲，進而因該影響而有時於分斷對象位置之附近產生脆性材料基板1自黏著膜2浮起等不良情況。此外，藉由產生該浮起，亦有時產生於利用相機110拍攝時焦點無法對準，從而無法進行位置調整等不良情況。
與此相對，於本實施方式之分斷裝置100中包括輔助支持桿104，由此不管分斷對象位置如何，脆性材料基板1均被穩定地自下方支持，因此於所有分斷對象位置上均可將脆性材料基板1較佳地分斷。
以上如說明般，根據本實施方式，於將脆性材料基板分斷之分斷裝置中於成為下刃之一對載台附設有輔助支持桿，於分斷時對於脆性材料基板不僅由載台支持亦由輔助支持桿自下方支持，由此不管分斷對象位置為脆性材料基板之何種位置，均可將脆性材料基板較佳地分斷。此外，將輔助支持桿預先設定為於其一端部抵接於周圍之情形時向載台側摺疊，並且預先將於該抵接狀態下伸展之彈簧附設於輔助支持桿，由此於輔助支持桿自抵接狀態恢復至非抵接狀態時，可快速地恢復其姿勢。
Claims (3)
- 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：支持平台，其將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之基板保持構件，以使符合上述框體之形狀而設置之圓形之開口部與上述框體之內側端部一致之態樣載置於上表面；一對載台，其等於上述開口部於水平面內移動自如，並且於水平面內相互隔開而設置，於分斷時以使上述脆性材料基板之分斷預定位置與相互之間隙之形成位置一致之態樣，隔著上述黏著膜而自下方支持上述脆性材料基板；按壓刃，其與上述一對載台一同於水平面內移動自如，並且設置為於上述基板保持構件載置於上述支持平台上之狀態下可抵接於上述脆性材料基板之另一主面側之分斷預定位置；及輔助支持桿，其相對於上述一對載台之各者於水平面內形成規定角度而附設，且與上述一對載台一同自下方支持上述脆性材料基板；且上述輔助支持桿於上述水平面內旋動自如地設置，且於抵接於上述開口部之情形時，一面保持該抵接狀態一面向附設之上述載台側摺疊。
- 如請求項1之分斷裝置，其還包括藉由以如下方式設置而限制上述輔助支持桿之旋動動作之限制彈簧，該限制彈簧於上述輔助支持桿處於未與上述開口部抵接之非抵接狀態時成為自然長度，且於上述輔助支持桿處於上述抵接狀態時伸展。
- 如請求項1或2之分斷裝置，其中於設上述脆性材料基板之直徑 為D，且設上述輔助支持桿處於未與上述開口部抵接之非抵接狀態時之自分斷對象位置至上述輔助支持桿之前端為止的水平面內之垂直距離為Y時為Y>D/2。
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