JP2016043503A - 脆性材料基板の分断方法、脆性材料基板分断用の基板保持部材、および、脆性材料基板の分断時に使用する粘着フィルム張設用の枠体 - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料基板を分断する際のコストを抑制できるとともに後工程におけるエキスパンドの実施に支障を与えない方法を提供する。
【解決手段】脆性材料基板を分断する方法が、脆性材料基板の一方主面側の分断対象位置にスクライブラインを形成するスクライブライン形成工程と、スクライブラインが形成されてなる脆性材料基板の前記一方主面を、枠体に粘着フィルムを張設してなる基板保持部材の粘着フィルムに貼り付ける基板貼付工程と、脆性材料基板を下方から支持した状態で、上刃の先端をスクライブラインの形成位置に対応する他方主面側の分断予定位置に当接させるようにしながら下降させることによって脆性材料基板を分断する分断工程と、を備え、枠体が矩形環状をなしており、基板保持部材における脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下であるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、脆性材料基板を分断する方法に関し、特にその分断に用いる粘着フィルム張設用の枠体に関する。

電子デバイスや光デバイスなどの半導体デバイスは、通常、半導体基板などの円形もしくは矩形状の脆性材料基板である母基板の上に、個々のデバイスを構成する回路パターンを二次元的に繰り返し形成した後、当該デバイス形成後の母基板を分断して多数の素子（チップ）単位に個片化（チップ化）するというプロセスによって作製される。

半導体基板などの脆性材料基板を分割（チップの個片化）する手法として、ストリートと呼ばれる分割予定ラインに円形ホイールなどの刃先もしくはレーザにて分割起点となるスクライブラインを形成し、その後ブレーク装置で脆性材料基板に対し３点曲げの手法にて曲げ応力を加えて分割起点からクラック（亀裂）を伸展させることによって基板を分断する態様がすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

係る分断は、円形環状の枠体であるダイシングフレームに張設された粘着性を有するダイシングテープの被接着面に分断対象たる脆性材料基板を貼付固定した状態で行うのが一般的である。

特開２０１４−８３８２１号公報

個片化に際し脆性材料基板の分断を３点曲げ方式によって行う場合、分断直後の個々の個片は互いに接触した状態にあるので、脆性材料基板が貼付されていたダイシングテープを伸張させる（エキスパンドする）ことによって個々の個片が離間させられることがある。係る伸張に際しては、ダイシングテープを等方的に伸張する必要があることから、枠体としては円形環状のものを用いる必要がある。

一方で、基板が分断に用いる上刃（ブレーク刃）がダイシングテープを張設してなる枠体と接触しないようにする必要がある。

また、ダイシングフレームとしては通常、ＳＥＭＩ規格に準拠したものが用いられる。

これらの要請から、従来、分断対象たる脆性材料基板よりも一回り大きなサイズのダイシングフレームが用いられている。例えば、１２インチ基板には、ＳＥＭＩ規格準拠の１８インチサイズのダイシングフレームが使用される。

しかしながら、このような脆性材料基板とのサイズ差があるダイシングフレームを用いる場合、脆性材料基板のサイズに比して大きなサイズのダイシングテープを用いる必要がある。また、デバイスの量産過程などで多数の脆性材料基板を連続的に分断する場合、それらをカセット等の搬送手段にて搬送する必要があるが、ダイシンググレフレームが大きいと係る搬送手段のサイズも大きくなり、重量化してしまう。さらには、分断に使用するブレーク装置のサイズも大型化する必要が生じる。これらはいずれも、デバイス作製プロセスにおけるコスト高の要因となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、脆性材料基板を分断する際のコストを抑制できるとともに後工程におけるエキスパンドの実施に支障を与えない脆性材料基板の分断方法およびこれに使用する分断用の基板保持部材さらにはこれを構成する枠体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１または請求項５の発明は、脆性材料基板を分断する方法であって、脆性材料基板の一方主面側の分断対象位置にスクライブラインを形成するスクライブライン形成工程と、前記スクライブラインが形成されてなる前記脆性材料基板の前記一方主面を、枠体に粘着フィルムを張設してなる基板保持部材の前記粘着フィルムに貼り付ける基板貼付工程と、前記脆性材料基板を下方から支持した状態で、上刃の先端を前記スクライブラインの形成位置に対応する他方主面側の分断予定位置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脆性材料基板を分断する分断工程と、を備え、前記枠体が矩形環状をなしており、好ましくは前記基板保持部材における前記脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが前記脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下である、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、脆性材料基板を分断する方法であって、脆性材料基板の一方主面側の分断対象位置にスクライブラインを形成するスクライブライン形成工程と、前記スクライブラインが形成されてなる前記脆性材料基板の前記一方主面を、枠体に粘着フィルムを張設してなる基板保持部材の前記粘着フィルムに貼り付ける基板貼付工程と、前記脆性材料基板を下方から支持した状態で、上刃の先端を前記スクライブラインの形成位置に対応する他方主面側の分断予定位置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脆性材料基板を分断する分断工程と、を備え、前記枠体が矩形環状をなしており、前記脆性材料基板が前記粘着フィルムに貼付された状態において、前記脆性材料基板と前記枠体との間に円形環状の第２の枠体が貼付可能な領域が設けられる、ことを特徴とする。

請求項３または請求項５の発明は、脆性材料基板を分断する方法であって、あらかじめ一方主面側の分断対象位置にスクライブラインが形成されてなる脆性材料基板の前記一方主面を、矩形環状の枠体に粘着フィルムを張設してなり、前記脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが前記脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下とされてなる基板保持部材の前記粘着フィルムに貼り付けたうえで、保護フィルムが配置されてなる前記脆性材料基板を下方から支持し、上刃の先端を前記スクライブラインの形成位置に対応する前記他方主面側の分断予定位置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脆性材料基板を分断する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、脆性材料基板を分断する方法であって、あらかじめ一方主面側の分断対象位置にスクライブラインが形成されてなる脆性材料基板の前記一方主面を、矩形環状の枠体に粘着フィルムを張設してなる基板保持部材の前記粘着フィルムに、前記脆性材料基板と前記枠体との間に円形環状の第２の枠体が貼付可能な領域が設けられるように貼り付けたうえで、前記保護フィルムが配置されてなる前記脆性材料基板を下方から支持し、上刃の先端を前記スクライブラインの形成位置に対応する前記他方主面側の分断予定位置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脆性材料基板を分断する、ことを特徴とする。

請求項６または請求項７の発明は、脆性材料基板を上方から上刃を当接させる３点曲げ方式によって分断する際に前記脆性材料基板を貼付保持するために使用する基板保持部材であって、矩形環状の枠体に粘着フィルムを張設してなり、好ましくは前記脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが前記脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下とされてなる、ことを特徴とする。

請求項８または請求項９の発明は、脆性材料基板を上方から上刃を当接させる３点曲げ方式によって分断する際に使用する、前記脆性材料基板を貼付保持するための粘着フィルムを張設する枠体であって、矩形環状をなしており、前記脆性材料基板を貼付保持するための粘着フィルムが張設された状態における前記脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが前記脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下である、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項９の発明によれば、分断の際に上刃（ブレーク刃）と枠体との干渉を生じさせることなく、粘着フィルムの使用面積を従来よりも低減することができ、分断に要するコストを低減することが可能となる。

脆性材料基板１を分断する様子を示す図である。 脆性材料基板１を粘着フィルム２に貼付した様子を示す平面図である。 比較のために示す、円形環状の枠体３ａを用いた基板保持部材に図２と同じサイズの脆性材料基板１を貼付した様子を示す平面図である。 比較のために示す、円形環状の枠体３ｂを用いた基板保持部材に図２と同じサイズの脆性材料基板１を貼付した様子を示す平面図である。 移し替え処理の手順を示す図である。

図１は、脆性材料基板１を分断する様子を示す図である。本実施の形態は、脆性材料基板１をブレーク装置によりいわゆる３点曲げ方式にて分断する場合を対象とする。

脆性材料基板１としては、例えば、半導体基板（シリコン基板など）やガラス基板などが例示される。半導体基板の一方主面には、所定のデバイス（例えば、ＣＭＯＳセンサなど）用の回路パターンが形成されていてもよい。

３点曲げ方式にて脆性材料基板１を分断するにあたっては、まず、図１に示すように、あらかじめその一方主面の分断予定位置にスクライブラインＳを形成しておいた脆性材料基板１を、ダイシングテープとも称される粘着フィルム２に貼付する。粘着フィルム２は、その一方主面が粘着面となっており、ダイシングフレームとも称される枠体３に張設されてなる。脆性材料基板１を貼付するにあたっては、矢印ＡＲ１にて示すようにスクライブラインＳが形成されてなる側の主面を粘着フィルム２に当接させ、他方主面が上面となるようにする。以降、粘着フィルム２が枠体３に張設されたものを、基板保持部材と総称する。枠体３の材質としては、例えば、金属（アルミニウム、ステンレス鋼等）、樹脂などが例示される。

図１においては、図面に垂直な方向に分断予定位置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、脆性材料基板１の厚み方向に伸展するクラック（微小クラック）が脆性材料基板１の一方主面において線状に連続したものである。

なお、図１においては図示の簡単のため一のスクライブラインＳのみを示しているが、本実施の形態においては、脆性材料基板１を複数箇所で分断して短冊状もしくは格子状の多数の個片を得るものとする（図２参照）。それゆえ、実際には、脆性材料基板１は、全ての分断予定位置に対してスクライブラインＳが形成されたうえで粘着フィルム２に貼付される。

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る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。

図２は、脆性材料基板１を粘着フィルム２に貼付した様子を示す平面図である。本実施の形態においては、枠体３として、粘着フィルム２の貼付可能領域（枠体３の内側の領域）が矩形状となった矩形環状のものを用いるようにする。なお、脆性材料基板１の最大平面サイズ（外径）をｄとし、粘着フィルム２の貼付可能領域の一辺の長さをＬとすると、枠体３としては、Ｌ＝１．２ｄ〜１．４ｄをみたすものを用いるのが好適である。

図２に示す態様にて脆性材料基板１が貼付された基板保持部材がブレーク装置による分断に供される。具体的には、図１に示すように、水平方向において離隔させた２つの下刃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がそれぞれと平行となるように、さらには上刃１０２の延在方向とも平行となるように配置させる態様にて、脆性材料基板１が貼付された状態の基板保持部材を２つの下刃１０１Ａ、１０１Ｂによって下方から支持させる。なお、下刃１０１Ａ、１０１Ｂは脆性材料基板１に比して十分に剛性を有する部材にて設けられる。また、上刃１０２は、脆性材料基板１の最大外形サイズｄよりも大きく、貼付可能領域の一辺の長さＬよりも小さな刃渡りを有してなる。なお、分断に際し、脆性材料基板１の上面に保護フィルムを配置する態様であってもよい。

上述の支持状態とした後、図１に矢印ＡＲ１にて示すように、上刃（ブレーク刃）１０２を上方からスクライブラインＳの形成位置に向けて下降させてその先端を脆性材料基板１に当接させ、さらに上刃１０２を押し込むように下降させる。これにより、スクライブラインＳから基板厚み方向にクラックが伸展して、脆性材料基板１が分断される。

図２に示すように、複数のスクライブラインＳが設定されてなる場合（図２においては格子状に設定されてなる）、一のスクライブラインＳの形成箇所での分断が終了すると、次の分断箇所に上刃１０２を配置すべく、上刃１０２と脆性材料基板１が貼付された基板保持部材とを相対移動させる必要がある。それゆえ、図２に示す一辺の長さｄの矩形領域ＲＥが、基板保持部材に対する上刃１０２の相対移動範囲となる。

図３および図４は、比較のために示す、サイズの相異なる円形環状の枠体３ａ、３ｂを用いた基板保持部材に図２と同じサイズ（最大外形サイズｄ）の脆性材料基板１を貼付した様子を示す平面図である。脆性材料基板１のサイズが同じである限り、矩形領域ＲＥのサイズは同じとなるが、図３に示すように、内径が脆性材料基板１のサイズよりも一回り大きい程度（より具体的には内径がｄの２^{（１／２）}倍以下）の円形環状の枠体３ａを用いた場合、矩形領域ＲＥと枠体３ａとが干渉する干渉領域Ｉ１〜Ｉ４が生じてしまう。これはすなわち、分断のために上刃１０２を下降させたときに上刃１０２が枠体３ａと接触・衝突してしまうことを意味する。それゆえ、分断に際してこのような干渉が生じる枠体３ａを用いることはできない。

一方で、図４に示す枠体３ｂのように、貼付可能領域が十分大きい（より具体的には内径がｄの２^{（１／２）}倍より大きい）枠体を使用すれば、円形環状をなしている場合であっても、矩形領域ＲＥとの間に干渉を生じさせないようにすることは可能である。それゆえ、従来は係る枠体３ｂが使用されていた。しかしながら、係る枠体３ｂを使用した場合、粘着フィルム２において脆性材料基板１が貼り付けられない領域の面積が大きくなり過ぎてしまう。通常、粘着フィルム２は消耗品であって、分断を行う脆性材料基板１ごとに新しく枠体に貼付されるものであるので、大きな面積の粘着フィルム２の使用は、コスト高の要因となる。

これに対し、本実施の形態の場合、上述のようにＬ＞ｄを満たす矩形環状の枠体３を用いるようにしている。これにより、矩形領域ＲＥのサイズは貼付可能領域のサイズよりも小さくなっている。そして、上刃１０２の刃渡りが長さＬより小さいことから、上刃１０２と枠体３との間に干渉を生じさせることなく、良好に分断を行うことができる。また、枠体３ｂを用いる場合に比して、粘着フィルム２の面積は小さくて済むため、コストも抑制される。

次に、分断後の脆性材料基板１をエキスパンド処理に供するための移し替え処理について説明する。図５は、係る移し替え処理の手順を示す図である。エキスパンド処理は、分断直後の互いに接触した状態にある個々の個片を離間させるべく、脆性材料基板１を貼付してなる粘着フィルム２を裏面側から突き上げることで伸張させる（エキスパンドする）ために公知のエキスパンド装置で行われる処理であるが、係る伸張に際しては、粘着フィルム２を等方的に伸張させる必要があるため、円形環状のものを用いる必要がある。すなわち、矩形環状をなしている枠体３に粘着フィルム２が張設されてなる状態の基板保持部材をそのままエキスパンド装置に供することはできない。そこで行うのが、移し替え処理である。

まず、図５（ａ）に示しているのは、基板保持部材に分断後の脆性材料基板１が保持されてなる様子を示す平面図である。分断後の脆性材料基板１においては、その上面にまでクラックＣＲが伸展してなるが、分断によって得られた個片は互いに接触したままである。

次に、図５（ａ）において分断後の脆性材料基板１と枠体３の間に存在している領域に、図５（ｂ）に示すようにエキスパンド用枠体４を配置し、粘着フィルム２に貼付する。エキスパンド用枠体４は、その内径が脆性材料基板１の最大外形サイズｄよりも大きいもののその外径が粘着フィルム２の貼付可能領域の一辺の長さＬ以下であるという円形環状の枠体である。なお、図５（ｂ）に示すようにその外周端部４ｅが枠体３と当接する態様であってもよい。

上述のように、枠体３がＬ＝１．２ｄ〜１．４ｄという要件を満たしていることから、このようなエキスパンド用枠体４を好適に選択し、適用することができる。例えば、脆性材料基板１が１２インチ径のものであった場合、エキスパンド用枠体４として、ＳＥＭＩ規格に準拠した１２インチ用のダイシングフレームを用いることができる。

図５（ｂ）に示すようにエキスパンド用枠体４を貼付した後、枠体３を粘着フィルム２から引きはがし、続いて、エキスパンド用枠体４の外周端部４ｅに沿って粘着フィルム２を切り取る。すると、図５（ｃ）に示すように、円形環状のエキスパンド用枠体４に、脆性材料基板１が貼付された（厳密に分断後の多数個の個片が貼付された）粘着フィルム２が円形環状のエキスパンド用枠体４に張設された状態のものが得られる。換言すれば、円形環状のエキスパンド用枠体４に粘着フィルム２が張設されてなる新たな基板保持部材（エキスパンド用基板保持部材）に、分断後の脆性材料基板１が移し替えられた状態が実現される。

係るエキスパンド用基板保持部材をエキスパンド装置に供することで、好適なエキスパンド処理が可能となる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、３点曲げ方式によって脆性材料基板を多数の個片に分断するにあたって、脆性材料基板を貼付保持する基板保持部材として、脆性材料基板を貼付可能な貼付可能領域の一辺の長さが脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下の環状枠体に粘着フィルムを張設してなるものを用いるようにすることで、分断の際に上刃（ブレーク刃）と枠体との干渉を生じさせることなく、粘着フィルムの使用面積を従来よりも低減することができ、分断に要するコストを低減することが可能となる。

加えて、分断後の脆性材料基板をエキスパンド処理に供するにあたっては、脆性材料基板と分断の際に使用した矩形環状の枠体との間の領域に円形環状のエキスパンド用枠体を貼付し、該エキスパンド用枠体の外周に沿って延着フィルムを切り取ることで、分断後の脆性材料基板を、円形環状のエキスパンド用枠体に粘着フィルムが張設された構成のエキスパンド用基板保持部材に移し替えた状態を得ることができる。これにより、多数の個片が互いに接触した状態にある分断後の脆性材料基板を、各々の個片を離間させるエキスパンド処理に好適に供することができる。

１ 脆性材料基板
２ 粘着フィルム
３、３ａ、３ｂ 枠体
４ エキスパンド用枠体
４ｅ （エキスパンド用枠体の）外周端部
１０１Ａ、１０１Ｂ 下刃
１０２ 上刃
ＣＲ クラック
Ｉ１〜Ｉ４ （矩形領域と枠体との）干渉領域
ＲＥ 矩形領域
Ｓ スクライブライン
ｄ 最大外形サイズ

Claims (9)

1. 脆性材料基板を分断する方法であって、
   脆性材料基板の一方主面側の分断対象位置にスクライブラインを形成するスクライブライン形成工程と、
   前記スクライブラインが形成されてなる前記脆性材料基板の前記一方主面を、枠体に粘着フィルムを張設してなる基板保持部材の前記粘着フィルムに貼り付ける基板貼付工程と、
   前記脆性材料基板を下方から支持した状態で、上刃の先端を前記スクライブラインの形成位置に対応する他方主面側の分断予定位置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脆性材料基板を分断する分断工程と、
   を備え、
   前記枠体が矩形環状をなしている、
   ことを特徴とする、脆性材料基板の分断方法。
2. 前記脆性材料基板が前記粘着フィルムに貼付された状態において、前記脆性材料基板と前記枠体との間に円形環状の第２の枠体が貼付可能な領域が設けられる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の脆性材料基板の分断方法。
3. 脆性材料基板を分断する方法であって、
   あらかじめ一方主面側の分断対象位置にスクライブラインが形成されてなる脆性材料基板の前記一方主面を、矩形環状の枠体に粘着フィルムを張設してなる基板保持部材の前記粘着フィルムに貼り付けたうえで、
   前記脆性材料基板を下方から支持し、上刃の先端を前記スクライブラインの形成位置に対応する他方主面側の分断予定位置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脆性材料基板を分断する、
   ことを特徴とする、脆性材料基板の分断方法。
4. 脆性材料基板の前記一方主面を、前記粘着フィルムに、前記脆性材料基板と前記枠体との間に円形環状の第２の枠体が貼付可能な領域が設けられるように貼り付けたうえで、
   前記脆性材料基板を下方から支持し、上刃の先端を前記スクライブラインの形成位置に対応する他方主面側の分断予定位置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脆性材料基板を分断する、
   ことを特徴とする、脆性材料基板の分断方法。
5. 前記基板保持部材における前記脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが前記脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下である、
   ことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の脆性材料基板の分断方法。
6. 脆性材料基板を上方から上刃を当接させる３点曲げ方式によって分断する際に前記脆性材料基板を貼付保持するために使用する基板保持部材であって、
   矩形環状の枠体に粘着フィルムを張設してなる、
   ことを特徴とする、脆性材料基板分断用の基板保持部材。
7. 前記脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが前記脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下とされてなる、ことを特徴とする、請求項６記載の脆性材料基板分断用の基板保持部材。
8. 脆性材料基板を上方から上刃を当接させる３点曲げ方式によって分断する際に使用する、前記脆性材料基板を貼付保持するための粘着フィルムを張設する枠体であって、
   矩形環状をなしていることを特徴とする、脆性材料基板の分断時に使用する粘着フィルム張設用の枠体。
9. 前記脆性材料基板を貼付保持するための粘着フィルムが張設された状態における前記脆性材料基板の貼付可能領域の一辺の長さが前記脆性材料基板の最大外形サイズの１．２倍以上１．４倍以下である、ことを特徴とする、請求項８記載の脆性材料基板の分断時に使用する粘着フィルム張設用の枠体。

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