JP2012072008A - 脆性材料基板のスクライブ方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ノーマルカッターを使用するものでありながら、高浸透できれいな溝面の垂直クラックを得ることのできるスクライブ方法を提供する。
【解決手段】 刃先稜線部に切り欠きが形成されていないノーマルカッターを、脆性材料基板のスクライブ予定ライン上に第一押圧荷重で押圧しながら第一距離を前進させるスクライブ工程と、ノーマルカッターを第一距離より短い第二距離を後退させる工程と、後退させた位置でノーマルカッターの刃先荷重を第二押圧荷重に上げて破壊点を形成する破壊点形成工程と、ノーマルカッターを第一押圧荷重に戻して破壊点から第一距離を前進させるスクライブ工程とを繰り返すことによって、高浸透の破壊点を所定のピッチでスクライブラインに形成する。
【選択図】 図2
【解決手段】 刃先稜線部に切り欠きが形成されていないノーマルカッターを、脆性材料基板のスクライブ予定ライン上に第一押圧荷重で押圧しながら第一距離を前進させるスクライブ工程と、ノーマルカッターを第一距離より短い第二距離を後退させる工程と、後退させた位置でノーマルカッターの刃先荷重を第二押圧荷重に上げて破壊点を形成する破壊点形成工程と、ノーマルカッターを第一押圧荷重に戻して破壊点から第一距離を前進させるスクライブ工程とを繰り返すことによって、高浸透の破壊点を所定のピッチでスクライブラインに形成する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、ガラス基板、或いは半導体ウエハやセラミックといった脆性材料基板の表面にスクライブライン(切溝)を形成するスクライブ方法に関し、さらに詳細にはカッターホイールを用いてスクライブラインを形成する方法に関する。
脆性材料基板にスクライブラインを形成し、次いでスクライブラインに沿ってブレイクすることにより基板を分断する加工において、基板表面に対して円盤状のカッターホイール(スクライビングホイールともいう)を転動させることによりスクライブラインを形成する方法は一般に知られており、例えば特許文献1などで開示されている。
液晶パネル等では、図4に示すように、大面積のガラス基板Mの表面に対してカッターホイールでX方向のスクライブラインS1を形成し、次いで、X方向と交差するY方向のスクライブラインS2を形成する。このようにしてX−Y方向に交差した複数のスクライブラインを形成したあと、基板Mをブレイク装置に送り、スクライブラインに沿って撓ませることにより、製品となる単位基板に分断する。
ガラス基板にスクライブラインを形成するためのカッターホイールとして、図5に示すような刃先稜線部に切り欠き(凹部)が形成されていないカッターホイール1aと、図6に示すような刃先稜線部2に切り欠き3(凹部)を設けたカッターホイール1bとがある。以下、ここでは、前者をノーマルカッター(ホイール)と呼び、後者を溝付きカッター(ホイール)と呼ぶこととする。
ノーマルカッター1aは、稜線の表面粗さが0.2μm以下に仕上げてある。溝付きカッター1bは、稜線に沿って一定ピッチで積極的に溝加工が施され、具体的には、三星ダイヤモンド社製のペネット(Penett(登録商標))カッターホイール、アピオ(APIO(登録商標))カッターホイールがある。
ノーマルカッター1aは、稜線の表面粗さが0.2μm以下に仕上げてある。溝付きカッター1bは、稜線に沿って一定ピッチで積極的に溝加工が施され、具体的には、三星ダイヤモンド社製のペネット(Penett(登録商標))カッターホイール、アピオ(APIO(登録商標))カッターホイールがある。
刃先の稜線に切り欠き(凹部)を設けた溝付きカッター1bでは、ガラス基板への摩擦力や食込み力が大きく、しかも凹部の角に形成された突起によってガラス基板に一定ピッチの打点衝撃(破壊点)を加えることができるので、ノーマルカッターに比べると、軽い荷重で厚み方向に深い垂直クラックを形成することができる利点がある。その反面、突起による打点衝撃によって、スクライブラインに傷痕が残りやすく、分断後の単位基板の端面強度が劣化して、小さなひび割れ等の発生原因となりやすい傾向があった。
これに対し、ノーマルカッター1aは、その刃先稜線部が滑らかに仕上げられているので、スクライブライン形成時に溝付きカッターに比べてきれいな溝面を形成することができ、形成されたスクライブラインに沿ってガラス基板をブレイクしたときに端面に傷痕が残らず、端面強度が優れているといった利点がある。
しかしその反面、ガラス基板に対する摩擦力が小さく、加工時の食込み力が小さくて滑りやすいため、溝付きカッターホイールのような深い垂直クラックを形成することができない。高浸透の垂直クラックを得るために押圧荷重(カッターによるガラス基板に対する加圧力)を高くすると、所謂「先走り」と呼ばれる不規則な水平方向へのクラックが発生し、加工不良となってしまう。この現象は特に薄い板厚の場合に顕著にあらわれる。
しかしその反面、ガラス基板に対する摩擦力が小さく、加工時の食込み力が小さくて滑りやすいため、溝付きカッターホイールのような深い垂直クラックを形成することができない。高浸透の垂直クラックを得るために押圧荷重(カッターによるガラス基板に対する加圧力)を高くすると、所謂「先走り」と呼ばれる不規則な水平方向へのクラックが発生し、加工不良となってしまう。この現象は特に薄い板厚の場合に顕著にあらわれる。
また、ノーマルカッター1aを使用してガラス基板MにX−Y方向のクロススクライブを行うと、最初に形成したX方向のスクライブラインS1をノーマルカッター1aが通過する交差点でY方向のスクライブラインS2が部分的に形成されない現象、すなわち、「交点飛び」と呼ばれる現象が発生することがある。この交点飛びの現象は、最初に形成されたX方向のスクライブラインS1の溝両側に応力が残存し、次のY方向のスクライブラインS2を形成するときに、応力が残存している交差点で、垂直クラックを生成させるための押圧力が削がれてしまうからであると考えられる。このような「交点飛び」の現象が生じると、次の工程でガラス基板をスクライブラインに沿ってブレイクするときに、分断面がスクライブラインから外れたり、分断面に傷痕が発生して高品質の製品が得られない。
そこで本発明は、ガラス基板等の脆性材料基板にスクライブラインを形成する際にノーマルカッターを使用するものでありながら、高浸透できれいな溝面の垂直クラックを得ることのでき、かつ「交点飛び」などの不都合な現象の生じない新規なスクライブ方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明のスクライブ方法では、刃先稜線部に切り欠きが形成されていないノーマルカッターホイールを用いて、脆性材料基板上で転動させることによりスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、ノーマルカッターを脆性材料基板のスクライブ予定ライン上に第一の押圧荷重で押圧しながら第一の距離を前進させるスクライブ工程と、ノーマルカッターを第一の距離より短い第二の距離を後退させる工程と、後退させた位置でノーマルカッターの刃先荷重を第一の押圧荷重よりも上げた第二の押圧荷重にして破壊点を形成する破壊点形成工程と、ノーマルカッターを第一の押圧荷重に戻して破壊点から第一の距離を前進させるスクライブ工程とを繰り返すことによって、破壊点を所定のピッチでスクライブラインに形成するようにした。
ここで、スクライブ工程におけるノーマルカッターの第一の押圧荷重は、一般に行われているノーマルカッターによるスクライブ加工時の通常の押圧荷重と同じ程度の荷重であって、約0.05〜0.08MPaの範囲で、好ましくは0.07MPaとするのが好ましい。また、第二の押圧荷重である破壊点形成荷重は約0.24〜0.28MPaとするのが好ましい。スクライブ工程におけるノーマルカッターの前進距離である第一の距離は、破壊点のピッチに応じて適切に設定するのが好ましい。例えば、破壊点のピッチを500μm〜700μmにしたいときは、一例として前進距離である第一の距離を800μmとし、後退距離である第二の距離を約100〜300μmとするのが好ましい。なお、ノーマルカッターの外径に依存して、加工に適した破壊点のピッチがあるので、所望の破壊点のピッチに合わせて最適な外径のノーマルカッターを選択すればよい。
また、ノーマルカッターのその刃先角度は100度〜160度が一般的であるが、本発明方法を実施する際には、鋭角にしたものを使用する方が破壊点の範囲が狭くなり、優れた溝加工ができやすい。具体的には100度から130度程度が好ましい。
本発明のスクライブ方法によれば、高浸透の破壊点が一定ピッチでスクライブラインに形成されるので、ノーマルカッターを使用するものでありながら溝付きカッターを使用した場合と同じような深い垂直クラックを形成することができる。
これにより次工程での分断作業を確実に行うことができるとともに、クロススクライブ時の「交点飛び」等の不都合な現象をなくすことができる。またノーマルカッターを使用しているので、スクライブラインの溝面をきれいに形成することができ、端面強度の劣化を防ぐことができるといった効果がある。
以下において、本発明にかかるスクライブ方法の詳細を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明方法を実施するための一般的なスクライブ装置を示す概略的な正面図である。
スクライブ装置Aは、ガラス基板等の脆性材料基板Mを上面に保持する水平回転可能なテーブル4と、このテーブル4を一方向に移動可能に保持するレール5と、テーブル4の上方でレール5と直交する方向(図1の左右方向)に橋架されたガイドバー6と、このガイドバー6に沿って移動可能に設けられたスクライブヘッド7と、スクライブヘッド7の下端に昇降可能に装着されたカッターホルダ8とを備えている。このカッターホルダ8に、先の図5で示したノーマルカッター1aが取り付けられる。脆性材料基板Mにスクライブラインを加工するときは、ノーマルカッター1aを脆性材料基板M上に降下させ、以下の方法でスクライブする。
図1は、本発明方法を実施するための一般的なスクライブ装置を示す概略的な正面図である。
スクライブ装置Aは、ガラス基板等の脆性材料基板Mを上面に保持する水平回転可能なテーブル4と、このテーブル4を一方向に移動可能に保持するレール5と、テーブル4の上方でレール5と直交する方向(図1の左右方向)に橋架されたガイドバー6と、このガイドバー6に沿って移動可能に設けられたスクライブヘッド7と、スクライブヘッド7の下端に昇降可能に装着されたカッターホルダ8とを備えている。このカッターホルダ8に、先の図5で示したノーマルカッター1aが取り付けられる。脆性材料基板Mにスクライブラインを加工するときは、ノーマルカッター1aを脆性材料基板M上に降下させ、以下の方法でスクライブする。
図2は本発明のスクライブ方法の手順を示す説明図である。
先ず、図2の(a)に示すように、ノーマルカッター1aを脆性材料基板M上に降下させる。ノーマルカッター1aは、その刃先角度を鋭角にしたものが好ましく、ここでは115度としている。また本実施例では直径2mmのノーマルカッターを使用した。
先ず、図2の(a)に示すように、ノーマルカッター1aを脆性材料基板M上に降下させる。ノーマルカッター1aは、その刃先角度を鋭角にしたものが好ましく、ここでは115度としている。また本実施例では直径2mmのノーマルカッターを使用した。
次いで図2(b)に示すように、第一の押圧荷重で押圧しながらノーマルカッター1aをスクライブ予定ラインに沿って第一の距離だけ前進させてスクライブを行う。この前進距離は約800μmとしている。
ここでのスクライブ工程におけるノーマルカッター1aの第一の押圧荷重は、一般に行われている通常のノーマルカッター1aによるスクライブ加工時の押圧荷重と同じ程度に設定するのがよく、具体的には約0.05〜0.08MPaの範囲で選択される。本実施例では第一の押圧荷重を0.07MPaに設定している。従ってこの段階では、通常のノーマルカッターで加工されたスクライブ溝と同程度の比較的浅い垂直クラックのスクライブ溝が形成される。この垂直クラックの浸透深さは板厚の10〜20%程度である。
ここでのスクライブ工程におけるノーマルカッター1aの第一の押圧荷重は、一般に行われている通常のノーマルカッター1aによるスクライブ加工時の押圧荷重と同じ程度に設定するのがよく、具体的には約0.05〜0.08MPaの範囲で選択される。本実施例では第一の押圧荷重を0.07MPaに設定している。従ってこの段階では、通常のノーマルカッターで加工されたスクライブ溝と同程度の比較的浅い垂直クラックのスクライブ溝が形成される。この垂直クラックの浸透深さは板厚の10〜20%程度である。
次いで図2の(c)に示すように、ノーマルカッター1aを前進時の第一押圧荷重を維持させた状態で第二の距離(ただし第一の距離より短い)だけ後退させる。この第二の距離(後退距離)は、約100〜300μmの範囲で選択することとし、本実施例では200μmとした。
そして後退させた位置で、ノーマルカッター1aの刃先荷重を第二押圧荷重である荷重約0.24〜0.28MPaの範囲に上げて破壊点G1を形成する。この破壊点G1には、厚み方向に深い垂直クラックが伸展する。実験によれば、板厚の80%に及ぶ高浸透の垂直クラックが得られた。
そして後退させた位置で、ノーマルカッター1aの刃先荷重を第二押圧荷重である荷重約0.24〜0.28MPaの範囲に上げて破壊点G1を形成する。この破壊点G1には、厚み方向に深い垂直クラックが伸展する。実験によれば、板厚の80%に及ぶ高浸透の垂直クラックが得られた。
次いで、図2の(d)に示すように、破壊点G1からノーマルカッター1aを先のスクライブ時と同じ第一押圧荷重の0.07MPaに戻して、先のスクライブと同じ第一の距離(前進距離)である800μmだけ前進させてスクライブする。
このあと、図2の(e)並びに(f)に示すように、ノーマルカッター1aを前進時の第一押圧荷重を維持させた状態で、先行の第二の距離(後退距離)と同じ距離だけ後退させ、前回と同じように後退させた位置で高浸透のための破壊点G2を形成する。
このようにして、ノーマルカッター1aの第一の距離だけ前進によるスクライブ工程と、第二の距離だけ後退して破壊点を形成する破壊点形成工程を繰り返すことによって、図3に示すように、高浸透のための破壊点G1,G2,・・,Gn,・・・がピッチPでスクライブライン上を形成することができる。この破壊点のピッチPは、ノーマルカッター1aの第一の距離(前進距離)と第二の距離(後退距離)との差である。
このように本スクライブ方法では、ノーマルカッター1aを使用するものでありながら、図6の溝付きカッター1bと同じような高浸透の破壊点が所定のピッチでスクライブラインに形成されるので、深い垂直クラックを形成することができる。これによりクロススクライブ時の「交点飛び」等の不都合な現象をなくすことができるとともに、次工程での分断作業を確実に行うことができる。またノーマルカッター1aを使用しているので、スクライブラインの溝面をきれいに形成することができ、脆性材料基板を分断したときの分断端面の傷痕をなくして端面強度の劣化を防ぐことができる。
上記の通り、ノーマルカッター1aの第一の距離(前進距離)並びに第二の距離(後退距離)は使用されるノーマルカッター1aの直径によって好ましい値を設定できる。すなわち、ノーマルカッター1aの直径を小さくすれば、第一距離並びに第二距離は上述した実施例の数値より小さくなり、直径を大きくすれば上記数値より大きくなる。
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
本発明のスクライブ方法は、ガラス基板、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる基板をスクライブする場合に利用することができる。
M 脆性材料基板
1a ノーマルカッター
G1,G2,Gn 破壊点
P 破壊点ピッチ
1a ノーマルカッター
G1,G2,Gn 破壊点
P 破壊点ピッチ
Claims (2)
- 刃先稜線部に切り欠きが形成されていないノーマルカッターホイールを用いて、脆性材料基板上で転動させることによりスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、
ノーマルカッターを脆性材料基板のスクライブ予定ライン上に第一の押圧荷重で押圧しながら第一の距離を前進させるスクライブ工程と、
ノーマルカッターを第一の距離より短い第二の距離を後退させる工程と、
後退させた位置でノーマルカッターの刃先荷重を第一の押圧荷重よりも上げた第二の押圧荷重にして破壊点を形成する破壊点形成工程と、
ノーマルカッターを第一の押圧荷重に戻して破壊点から第一の距離を前進させるスクライブ工程とを繰り返すことによって、破壊点を所定のピッチでスクライブラインに形成するようにしたことを特徴とする脆性材料基板のスクライブ方法。 - 前記スクライブ工程におけるノーマルカッターの第一押圧荷重が0.05〜0.08MPaであり、第二の押圧荷重が0.24〜0.28MPaであり、スクライブ工程におけるノーマルカッターの第一の距離が800μmであり、ノーマルカッターの第二の距離が100〜300μmである請求項1に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
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