JP5331078B2

JP5331078B2 - 脆性材料基板のスクライブ方法

Info

Publication number: JP5331078B2
Application number: JP2010217381A
Authority: JP
Inventors: 治雄若山
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: JP2012072008A

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Ｓ_１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Ｓ_２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。

特許第３０７４１４３号公報

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。

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Ｓ_１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Ｓ_２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Ｓ_１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Ｓ_２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。

本発明のスクライブ方法に用いるスクライブ装置の一実施例を示す概略的な正面図である。本発明のスクライブ方法の手順を示す図である。本発明のスクライブ方法の手順を示す図である。脆性材料基板に対するクロススクライブ方法を示す平面図である。一般的なノーマルカッターを示すものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。一般的な溝付きカッターを示す側面図である。

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。

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。

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Ｇ_１を形成する。この破壊点Ｇ_１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Ｇ_１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Ｇ_２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Ｇ_１，Ｇ_２，・・，Ｇ_ｎ，・・・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
Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_ｎ破壊点
Ｐ破壊点ピッチ

Claims

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。