专利名称：工件的截断方法和装置、划线和截断方法、以及带截断功能的划线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及截断由半导体晶片、玻璃等脆性材料构成的工件的工件的 截断方法和装置、划线和截断方法、以及带截断功能的划线装置。
背景技术：
作为将由半导体晶片、玻璃等脆性材料构成的工件截成规定形状的方 法，采用了将工件送入旋转刀片上并将其截成方块状的切割方法。在该切 割方法中，工件中被送入旋转刀片的部分被全部去掉。
近年来，代替切割方法，采用一种在通过划线装置在工件的表面上刻 出划线后，通过截断装置使裂纹沿着刻线发展来截断工件的截断方法(例
如，参考专利文献1中的
[0004p。
图29示出了传统截断方法的原理图。在该截断方法中，将工件2置 于两个支承点la、 lb之间，并用截断头3从上方向支承点la、 lb之间施 加压力。压力从刻有分划线的一侧的相反侧施加。通过向支承点la、 lb 之间施加压力，工件2上产生弯曲力矩，通过该弯曲力矩，在刻有分划线 的部分产生拉伸应力。通过该拉伸应力，分划线的裂纹从表面向背面发展 (在该图29中，从上向下发展)。 一旦裂纹到达工件的背面，工件就被截 断。
但是，对于图29所示的传统的截断方法来说，当进行截断时，被截 断的两个工件在工件的背面彼此摩擦，从而会在图中用A部表示的工件的 背面发生碎裂(缺少细小片的现象)。此外，如果增大截断头的加压力， 还会引起工件扭曲。
作为解决上述问题的技术，如图30所示，在专利文献2中公开了"一 种方法，该方法将接合一对玻璃基板S1、 S2而成的玻璃基板接合体W置 于球形的支承头71上，并使其中沿着每个液晶晶元的截断线而形成有切
口槽的玻璃基板si表面朝上，在该玻璃基板接合体w上覆盖足够柔软的
压制薄片73，并通过排气管71b来排出用压制薄片73和支承头表面71a 等围成的容纳玻璃基板接合体W的空间内的空气，从而使玻璃基板接合 体W紧贴在呈球面的支承头表面71a上，由此沿着切口槽截断玻璃基板 SI"(参考专利文献2的权利要求1)。
专利文献1:日本专利文献特开平9-202635号公报； 专利文献2:日本专利文献特开2004-354836号公报。
发明内容
但是，就专利文献2中记载的截断方法来说，由于在玻璃基板接合体 W上覆盖压制薄片73，因而该压制薄片73的弹性力阻碍玻璃基板SI的 切口槽d张开。因此，仍然会有玻璃基板S1的截断面摩擦而发生碎裂的 可能性。另外，如果拆掉压制薄片73，最终被截断的玻璃基板接合体W 就会散乱，从而玻璃基板接合体W的处理也变得很困难。
因此，本发明的目的在于，提供一种当截断刻有分划线的工件时，能 够防止在工件的截断面因摩擦而发生碎裂的工件的截断方法以及装置。
为了解决上述问题，发明的第一方面是一种将表面刻有分划线的工件 (5)沿着分划线(5c)截断的工件的截断方法，其特征在于，包括工 件粘合工序，将所述工件(5)的背面粘贴到可伸縮的薄片(9)上；薄片 拉伸工序，拉伸粘贴有所述工件(5)的所述薄片(9);以及工件截断工 序，在拉伸所述薄片(9)的状态下，使所述分划线(5c)到达所述工件 的背面；被截断的所述工件(5)通过所述薄片(9)的拉伸力而分离。
根据本发明，由于在被截断的同时工件被拉开，因而被截断的工件彼 此的摩擦减少，能够防止在背面发生碎裂。此外，通过向工件施加拉伸力， 拉伸力辅助工件的截断，因此能够以较小的力截断工件。而且，由于将工 件粘贴到薄片上，因而在截断工件之后，被截断的工件既不会散乱也不会 摩擦。由此，工件的处理变得容易。
本发明第二方面是上述第一方面所述的工件的截断方法，其特征在 于，在所述工件截断工序中，在拉伸所述薄片(9)的状态下，以使所述 工件(5)的表面一侧成为弯曲的外侧的方式使所述工件(5)弯曲，由此 使所述分划线(5c)到达所述工件(5)的背面。
根据本发明，通过并用弯曲力矩和拉伸力，即便较厚的工件也能够在 不发生碎裂的情况下进行截断。
本发明第三方面是上述第一或第二方面所述的工件的截断方法，其特 征在于，在所述薄片拉伸工序中，在拉伸所述薄片(9)后，将框架部件 (12)粘贴在所述薄片(9)上并在所述工件(5)的周围空出间隙，从而 将所述薄片(9)的拉力锁在所述框架部件(12)内。
根据本发明，在拉伸工件之后，即便除去了拉伸力，也能够向工件继 续提供拉伸力。
本发明第四方面是一种将表面刻有分划线的工件(5)沿着分划线(5c) 截断的工件的截断装置，其特征在于，包括薄片拉伸单元(IO、 11、 14a、 14b)，拉伸与所述工件(5)的背面粘贴的可伸縮的薄片(9);和工件截 断单元(16)，在拉伸所述薄片(9)的状态下，以使所述工件(5)的表 面成为弯曲的外侧的方式使所述工件(5)弯曲，由此使所述分划线(5c) 到达所述工件(5)的背面；其中，被截断的所述工件(5)通过所述薄片 (9)的拉伸力而分离。
根据本发明，在被截断的同时工件被拉开，因而被截断的工件彼此的 摩擦减少，能够防止在背面发生碎裂。此外，通过并用弯曲力矩和拉伸力， 即便较厚的工件也能够在不发生碎裂的情况下进行截断。而且，由于将工 件粘贴到薄片上，因而在截断工件之后，被截断的工件既不会散乱也不会 摩擦。由此，工件的处理变得容易。
本发明第五方面是一种一边在工件(5)的表面刻出分划线(5c) — 边沿着分划线(5c)截断工件(5)的工件的划线及截断方法，其特征在 于，包括工件粘合工序，将工件(5)粘贴到可伸縮的薄片(9)上；薄
片拉伸工序，拉伸粘贴有所述工件(5)的所述薄片(9);以及工件截断
工序，在拉伸所述薄片(9)的状态下，向所述工件(5)的表面刻上分划 线(5c)，并使所述工件(5)的表面的分划线(5c)到达所述工件(5) 的背面；其中，被截断的所述工件(5)通过所述薄片(9)的拉伸力而分 离。
根据本发明，由于在被截断的同时工件被拉开，因而被截断的工件彼 此的摩擦减少，能够防止在背面发生碎裂。此外，通过向工件施加拉伸力， 拉伸力辅助工件的截断，因此能够在对工件进行划线的同时进行截断。而 且，由于将工件粘贴到薄片上，因而在截断工件之后，被截断的工件既不 会散乱也不会摩擦。由此，工件的处理变得容易。
本发明第六方面是一种一边在工件(5)的表面刻出分划线(5c) — 边沿着分划线截断工件(5)的带划线功能的截断装置，其特征在于，包
括薄片拉伸单元(22)，拉伸粘贴有所述工件(5)的可伸縮的薄片(9);
以及工件截断单元(20)，在拉伸所述薄片(9)的状态下，向所述工件(5) 的表面刻上分划线(5c)，并使所述工件(5)的表面的分划线(5c)到达 所述工件(5)的背面，由此来截断所述工件(5);其中，被截断的所述 工件(5)通过所述薄片(9)的拉伸力而分离。
根据本发明，由于在被截断的同时工件被拉开，因而被截断的工件彼 此的摩擦减少，能够防止在背面发生碎裂。此外，通过向工件施加拉伸力， 拉伸力辅助工件的截断，因此能够在对工件进行划线的同时进行截断。而 且，由于将工件粘贴到薄片上，因而在截断工件之后，被截断的工件既不 会散乱也不会摩擦。由此，工件的处理变得容易。
本发明第七方面是一种将表面刻有分划线(52)的工件(51)沿着分 划线(52)截断的工件(51)的截断方法，其特征在于，包括工件粘合 工序，将所述工件(51)的背面粘贴到薄片(53)上；以及工件截断工序， 将所述薄片(53)紧贴到截断台(55、 65)上，并以使所述工件(51)的 表面成为弯曲的外侧的方式使所述工件(51)弯曲，由此使所述工件(51) 的表面的所述分划线(52 )到达所述工件(51)的背面来截断所述工件(51)。
根据本发明，由于薄片位于工件的背面一侧，因而薄片不会妨碍工件 表面一侧的分划线扩展从而工件被劈开。因此，能够防止因为工件的截断 面摩擦而发生碎裂。而且，通过将工件粘贴到薄片上，截断后的工件也不 会散乱。
本发明第八方面是上述第七方面所述的工件的截断方法，其特征在 于，所述工件截断工序包括长条形截断工序，使纵横刻有多条分划线(52) 的所述工件(51)沿着半圆柱形的截断台(55)弯曲，将所述工件(51) 截成多个长条形；相对旋转工序，在所述长条形截断工序之后，使从所述 截断台(55)撤出的所述薄片(53)相对于所述截断台(55)，在包含所 述薄片(53)的平面内相对旋转90度；以及小片截断工序，使截成长条 形的所述工件(51)沿着所述截断台(55)再次弯曲，从而将所述工件(51) 截成多个小片。
根据本发明，能够将纵横刻有分划线的工件在不发生碎裂的情况下分 割成小片。此外，由于使用半圆柱形的截断台通过两个工序来截断工件， 因而与使用球面形状的截断台通过一个工序来截断工件的场合相比，当沿 着截断台弯曲时沿着分划线的力难以起作用，工件的截断面也不会摩擦。
本发明第九方面是上述第七或第八方面所述的工件的截断方法，其特 征在于，在所述工件截断工序中，利用吸引空气的吸附孔(56、 66)，将 粘贴有所述工件(51)的所述薄片(53)吸附到所述截断台(55、 65)上， 由此使所述工件(51)沿着所述截断台(55、 65)弯曲。
根据本发明，通过从吸附孔吸引空气，能够使工件沿着截断台弯曲。
本发明第十方面是上述第七或第八方面所述的工件的截断方法，其特 征在于，在所述工件截断工序中，在与包含所述薄片(53)的平面垂直的 方向上相对于所述薄片(53)而相对移动所述截断台(55、 65)，从而将 所述截断台(55、 65)按压到粘贴所述工件(51)的所述薄片(53)上， 由此来使所述工件(51)沿着所述截断台(55、 65)弯曲。
根据本发明，通过将粘贴工件的薄片压到截断台上，能够使工件沿着 截断台弯曲。而且，由于在截断工件之前向工件施加拉伸力，因而在工件 被截断时截断的工件彼此将分离。从而，工件的截断面不会发生摩擦。
本发明第十一方面是一种将表面刻有分划线(52)的工件(51)沿着 分划线(52)截断的工件的截断装置，其特征在于，包括截断台(55、 65)，用于使所述工件(51)弯曲；以及薄片紧贴单元(56、 66、 64)，使 粘贴了所述工件(51)的背面的薄片(53)紧贴到所述截断台(55、 65) 上，从而以使所述工件(51)的表面成为弯曲的外侧的方式使所述工件(51) 弯曲；其中，使所述工件(51)的表面的所述分划线(52)到达所述工件 (51)的背面来截断所述工件(51)。
根据本发明，由于薄片位于工件的背面一侧，因而薄片不会妨碍工件
表面一侧的分划线扩展从而工件被劈开。因此，能够防止因为工件的截断 面摩擦而发生碎裂。而且，通过将工件粘贴到薄片上，截断后的工件也不 会散乱。
本发明第十二方面是上述第十一方面所述的工件的截断装置，其特征
在于，所述紧贴单元(56、 66)具有吸引空气的多个吸附孔(56、 66)， 所述多个吸附孔(56、 66)从所述截断台(55、 65)的高的位置向低的位 置具有高低差地排列，通过由所述吸附孔(56、 66)吸附所述薄片(53)， 使所述工件(51)紧贴到所述截断台(55、 65)上。
根据本发明，能够从截断台的高的位置向低的位置依次将工件紧贴到 截断台上。由于工件从高的位置向低的位置依次截断，因而能够防止由于 工件的截断面摩擦而发生碎裂。
本发明第十三方面是上述第十二方面所述的工件的截断装置，其特征 在于，所述紧贴单元还包括多个电磁阀(63)，所述多个电磁阀(63)使 高位置至低位置上的所述吸附孔(56、 66)顺次吸引空气。
根据本发明，能够从工件的高的位置向低的位置可靠地将工件紧贴到 截断台上。
本发明第十四方面是上述第十一方面所述的工件的截断装置，其特征 在于，所述紧贴单元包括薄片固定台(64)，隔着所述截断台(55、 65) 而配置，用于保持所述薄片(53)的端部；推压机构，在与包含所述薄片 (53)的平面垂直的方向上相对于所述薄片固定台(64)而相对移动所述 截断台(55、 65);其中，通过将所述截断台(55、 65)按压到粘贴所述 工件(51)的所述薄片(53)上，使所述工件(51)沿着所述截断台(55、 65)弯曲。
根据本发明，通过将粘贴工件的薄片压到截断台上，能够使工件沿着 截断台弯曲。而且，由于在截断工件之前向工件施加拉伸力，因而在工件 被截断时截断的工件彼此将分离。从而，工件的截断面不会发生摩擦。
本发明第十五方面是上述第十一至第十四方面中任一方面所述的工 件的截断装置，其特征在于，所述截断装置使纵横刻有多个分划线的所述 工件(51)沿着半圆柱形的截断台(55)弯曲，将所述工件(51)截成多 个长条形，然后，使从所述截断台(55)撤出的所述薄片(53)相对于所
述截断台(55)，在包含所述薄片(53)的平面内相对旋转90度，然后， 使截成长条形的所述工件(51)沿着所述截断台(55)再次弯曲，将所述 工件(51)截成多个小片。
根据本发明，能够将纵横刻有分划线的工件在不发生碎裂的情况下分 割成小片。此外，由于使用半圆柱形的截断台通过两个工序来截断工件， 因而与使用球面形状的截断台通过一个工序来截断工件的场合相比，当沿 着截断台弯曲时沿着分划线的力难以起作用，工件的截断面也不会摩擦。
发明效果
根据以上发明的第一方面至第十五方面，当截断刻有分划线的工件 时，能够防止在工件的截断面因摩擦而发生碎裂。
图1是本发明第一实施方式中的工件的截断方法的原理图。
图2是示出由弯曲力矩引起的弯曲应力的图。
图3是本发明第二实施方式中的工件的截断方法的原理图。
图4是使用薄片向工件施加拉伸力的方法的模式图。
图5是示出本发明第一实施方式中的截断装置的立体图。
图6是示出用于向工件施加拉伸力的拉力施加机构的立体图。
图7是通过截断装置而产生的裂纹的示意图(图中的(A)示出了使
用本实施方式的截断装置的情形，图中的(B)示出了作为比较例而使用
传统截断装置的情形)。
图8是示出本发明第二实施方式中的带截断功能的划线装置的立体图。
图9是示出上述图8的带截断功能的划线装置的图(图中的(A)是 俯视图，图中的(B)是侧视图)。
图10是通过上述图8的带截断功能的划线装置而产生的裂纹的示意 图(图中的(A)示出了使用本实施方式的划线装置的情形，图中的(B) 示出了作为比较例而使用传统划线装置的情形)。
图11是示出本发明第三实施方式中的带截断功能的划线装置的立体图。图12是通过上述图11的带截断功能的划线装置而产生的裂纹的示意 图(图中的(A)示出了使用本实施方式的带截断功能的划线装置的情形，
图中的(B)示出了作为比较例而使用传统划线装置的情形)。 图13是扩展工具外观的示意图。
图14是示出通过试制工具得到的薄片拉伸状态的照片。 图15是扩展状态下的硅晶片截断的照片。 图16是示出交叉划线件的截断(D-650)的图。 图17是示出截断后的工件的面性状(D-675)的图。 图18是示出本发明第四实施方式中的截断装置的立体图。 图19是示出将工件粘贴到薄片上的状态的截面图(图中的(A)示出 了弯曲工件前的状态，图中的(B)示出了弯曲工件后的状态)。 图20是半圆柱形截断台的俯视图。 图21是图20所示截断台的仰视图。
图22是示出在将工件粘贴在薄片上的状态下拉伸可伸缩的薄片的例 子的立体图。
图23是示出形成于截断台上的吸附孔的其他例子的俯视图。 图24是示出用箱子将截断台围起来的例子的立体图。 图25是示出在吸引路径上设置电磁阀的例子的立体图。 图26是示出本发明第五实施方式中的截断装置的立体图(图中的(A) 示出了上推薄片前的状态，图中的(B)示出了上推薄片的状态)。 图27是示出球面形状的截断台的侧视图。 图28是示出球面形状的截断台的俯视图。 图29是传统的截断方法的原理图。
图30是示出传统的截断装置的截面图(图中的(A)示出了吸附工件 前的状态，图中的(B)示出了吸附工件后的状态)。 标号说明 5…工件 5c.,.分划线 5d…裂纹 9...薄片
10、 ll...由固定侧和移动侧构成的扩展工具(薄片拉伸单元)
14a、 14b…由平台构成的拉力施加机构(薄片拉伸单元)
12...环(框架部件)
16...截断头(工件截断单元)
20...划线头(工件截断单元)
22...夹具(薄片拉伸单元)
P...拉伸力
M...弯曲力矩
51…工件
52...分划线
53...薄片
55、 65…截断台
56、 66...吸附孔(薄片紧贴单元) 63...电磁阀
64...薄片固定台(薄片紧贴单元)
具体实施例方式
图1示出了本发明第一实施方式中的工件的截断方法的原理图。预先 使用划线装置在半导体晶片或玻璃等片状工件的表面上刻出分划线。划线 装置将顶端尖锐的尖端或自由旋转的薄板圆盘(轮子)作为刀具压在工件 的表面上，并沿着工件的表面移动刀具，由此在工件的表面刻出分划线。
在向工件的表面刻上分划线后，将工件5置于截断装置上。截断装置 向工件5施加弯曲力矩，以使刻有分划线的一侧5a成为弯曲的外侧。具 体来说，将工件5置于两个支承点6a、 6b (工作台)之间，用截断头7从 上方向支承点6a、 6b之间的工件5施加压力。压力从刻有分划线的一侧 5a的相反侧施加。通过向支承点6a、 6b之间施加压力，工件5上产生弯 曲力矩，通过该弯曲力矩，在刻有分划线的部分产生作为弯曲应力的拉伸 应力。通过拉伸应力，裂纹从表面向背面发展(在该图1中，从下向上发 展)。
在向工件5施加弯曲力矩的同时，朝着与分划线垂直的方向向工件5
施加拉伸力P。通过向工件5施加拉伸力P，工件5在被截断的同时被拉
开，因此被截断的工件5彼此之间的摩擦减小，能够抑制在背面(与划线 侧相反的一侧)发生碎裂。此外，通过向工件5施加拉伸力P，拉伸力P 还辅助截断工件，因此，能够用更小的截断头7的加压力来截断工件5。
在只向工件5施加拉伸力就能够截断工件5的情况下，有时不向工件 5施加弯曲力矩。此外，当向工件5施加弯曲力矩时，也可以替代截断头 7而使用截断辊，还可以在工作台上形成呈直线状延伸的突起，并在工作 台的突起两侧设置吸引工件的吸引装置，然后将突起的部分作为顶点弯曲 工件。
图2示出了由弯曲力矩引起的弯曲应力。如果向工件5作用弯曲力矩 M，则通过弯曲力矩M，会在工件上产生弯曲应力(j。弯曲应力cj的分布 如图所示，在中性轴5e的下侧产生了拉伸应力，在上侧产生了压縮应力。 在工件5上侧产生的压縮应力cj是导致工件5发生摩擦的原因。即便向工 件施加的拉伸力P小于压縮应力ct，也由于能够在截断的同时拉开工件5， 因此，能够减少工件5的摩擦。此外，如果将工件5的拉伸力P增大到通 过弯曲力矩M而在工件5的上侧产生的压縮应力a以上，则不会在工件5 上产生压缩应力，因此能够消除导致工件5摩擦的原因。
图3是本发明第二实施方式中的工件的截断方法的原理图。在该实施 方式中， 一边向工件5的表面刻上分划线， 一边朝着与分划线垂直的方向 向工件5施加拉伸力P，由此来截断工件5。 g卩，在该实施方式中，同时 进行向工件5刻上分划线的划线工序和截断工件的截断工序。
通过一边向工件5刻上分划线， 一边向工件5施加拉伸力P，裂纹5d 向工件的厚度方向(在图3中从上向下)发展。 一旦裂纹5d到达背面5b， 工件5就被截断。此外，通过向工件5施加拉伸力，工件在被截断的同时 被拉开，因此，被截断的工件5的摩擦减少，从而能够抑制在工件5的背 面5b发生碎裂。
当工件5的厚度较厚时，有时仅向工件5施加拉伸力，裂纹是不会发 展到背面5b上的。此时，在施加拉伸力的同时，还向工件5施加弯曲力 矩，以使刻有分划线的一侧5a成为弯曲的外侧。
图4示出了使用薄片9向工件5施加拉伸力的方法的原理图。首先，
如图4 (A)所示，将工件5粘贴到可伸縮的薄片9上。预先向薄片9赋 予了粘性。薄片9的两端夹在作为薄片拉伸单元的扩展工具上，该扩展工 具例如由固定侧10和相对于固定侧10可活动的可动侧11构成。在将工 件5粘贴在薄片9上的状态下，移动扩展工具的可动侧11来向规定的方 向拉伸薄片9，由此向薄片9施加拉伸力(拉力)。在该例子中示出了只向 X方向拉伸工件5的例子，但不只局限于X方向，也可以向X方向和与X 方向垂直的Y方向这两个方向拉伸。
接着，如图4 (B)所示，在保持拉力的状态下向工件5的周围粘贴 作为框架部件的环12，并切断环12外侧的薄片。在图4 (C)中示出了切 断环12外侧的薄片的状态。在工件5的周围和环12之间留有间隙，拉力 被锁在工件5和环12之间的薄片9上。另一方面，由于工件5在施加拉 力之前被贴到薄片9上，因而拉力不会施加到薄片9中粘贴了工件5的部 分。
接着，将施加了拉力的工件5运送到截断装置或者带截断功能的划线 装置，并如图4 (D)所示，用截断装置或者带截断功能的划线装置截断 工件5。由于向工件5施加了拉力，因而在截断的同时工件5彼此被拉开， 从而在工件5之间产生间隙。最后，通过UV照射等来去除薄片9的粘性， 从薄片9剥离工件5。
如上所述，利用薄片9向工件5施加拉力的方法能够很好地应用于工 件5的尺寸小的半导体晶片中。
对实现上述截断原理的工件5的截断方法以及截断装置进行说明。图 5示出了本发明第一实施方式中的截断装置。在截断装置的工作台23上以 使刻有分划线5c的工件5的表面为下侧的方式放置了工件5。在分划线 5c的正上方配置了作为工件截断单元的向分划线5c的方向延伸的棒状截 断头16。截断装置从工件5的上面按压截断头16，从而以使刻有分划线 的一侧成为外侧的方式弯曲工件5。 (工件粘合工序/薄片拉伸工序)
将表面刻有分划线5c的工件5的背面粘贴到可伸縮的薄片9上。然 后，拉伸粘贴有工件5的薄片9，以能够向工件5施加拉伸力P。图6示 出了作为用于向工件5施加拉伸力的薄片拉伸单元的拉力施加机构。将工
件5粘贴到薄片9上，并通过真空装置等来将薄片9固定到一对平台14a、 14b上。之后，使双方的平台14a、 14b向相反的方向移动来拉伸薄片9。 既可以使双方的平台14a、 14b向相反方向移动，也可以固定一方的平台 14a并只移动剩余一方的平台14b。另外，也可以如图9所示，将工件5 粘贴到薄片9上，然后通过夹住薄片9两端的夹具22来拉伸薄片9。此外， 只向工件的X方向施加了拉伸力，但也可以设置两组拉力施加机构并向相 互垂直的X方向和Y方向施加拉伸力。当然，也可以使用图4所示的环 12。
(工件截断工序)
如图5所示，在拉伸薄片9的状态下，通过作为工件截断单元的截断 头16来以使工件5的表面一侧成为弯曲的外侧的方式弯曲工件5。然后， 通过弯曲工件5，使工件5表面的分划线5c到达工件5的背面。图7 (A) 示出了工件5上产生的裂纹5d。由于可通过向工件5施加拉伸力P来使裂 纹5d发展，因而从截断头16施加小的加压力就能够截断工件5。此外， 在截断之后，工件5彼此分离，因此能够抑制工件边缘发生碎裂，并且能 够在不对截断面施加多余的负荷(伤害)的情况下截断。图7 (B)示出 了不向工件5施加拉伸力的情形下的比较例。在不向工件5施加拉伸力的 情况下，由于在水平方向上没有释放场所，因而，当向工件5按压截断头 16时，会在背面的A部发生碎裂，并且工件5的截断面也由于摩擦而受 损伤。当工件较薄时，不施加弯曲力矩M，只通过拉伸力P就能够截断。 此时，不需要施加弯曲力矩M的截断头16。
图8及图9示出了本发明第二实施方式中的带截断功能的划线装置。 图8示出了带截断功能的划线装置的立体图，图9 (A)示出了带截断功 能的划线装置的俯视图，图9 (B)示出了带截断功能的划线装置的侧视 图。所述带截断功能的划线装置同时进行划线工序和截断工序，并包括 支承工件5的平台18、具有用于与工件5抵接的刀具19的截断头20 (工 件截断单元)、以及使截断头20直线移动的移动机构21。在截断头20中 例如设有磁致伸縮振动器或压电元件等振动器。通过来自发射器的电流使 磁致伸縮振动器振动，并通过该振动器使刀具19振动。当刀具19振动时， 由于从刀具19向工件5施加冲击力，因而裂纹就会向工件5的厚度方向
发展。使截断头20移动的移动机构21是滚珠螺杆机构等公知的移动机构。
一旦移动与工件抵接的刀具9，就会在工件5的表面刻出分划线5c。
(工件粘合工序/薄片拉伸工序) 将表面刻有分划线5c的工件5的背面粘贴到可伸缩的薄片9上。然 后，拉伸粘贴有工件5的薄片9，以能够向工件5施加拉伸力P。即，如 图9所示，将工件5粘贴到薄片9上，然后通过夹住薄片9两端的夹具22 来拉伸薄片9。当然，也可以替代夹具22而使用图6所示的拉力施加机构 拉伸薄片9。
(工件截断工序)
如图8所示，在拉伸薄片9的状态下，通过作为工件截断单元的截断 头20在工件5的表面刻出分划线5c，并使工件5表面上的分划线5c到达 工件5的背面。图10 (A)示出了所产生的裂纹5d。通过向工件5施加拉 伸力P，能够使通过截断头20的刀具19而产生的垂直裂纹5d进一步发展， 最终也能够完全切断。通过向工件5施加拉伸力P，即便刀具19施加的负 载小，也能够形成很大的垂直裂纹5d。此外，由于可创造出垂直裂纹5d 的释放场所，因而也不会向截断面施加多余的负荷(损伤)。图10 (B) 示出了不向工件5施加拉伸力P的情形下的比较例。在不向工件5施加拉 伸力的情况下，由于垂直裂纹5d难以发展，并且没有垂直裂纹5d的释放 场所，因而工件5的截断面会受到多余的负荷(损伤)。如果为了形成长 的垂直裂纹5d而增大刀具19的负载，则也会有大的负荷施加到截断面上， 从而会降低截断制品的品质和破坏强度。
图11示出了本发明第三实施方式中的带截断功能的划线装置。本实 施方式的特点在于除了上述第二实施方式的带截断功能的划线装置之外， 还向工件施加弯曲力矩M。以使刻有分划线5c的一侧成为弯曲外侧的方 式施加弯曲力矩M。如果工件5的厚度较厚，则仅通过施加拉伸力P是难 以截断工件的。因此，通过还向工件5施加弯曲力矩M来容易地截断工 件。向工件施加弯曲力矩的方式可采用通过3点弯曲来施加弯曲力矩的 方式；以分划线为界，将保持工件的一对工作台中的一个工作台相对于另 一个工作台倾斜规定角度的方式；或者以分划线为界，将保持工件的一对 夹紧装置中的一个夹紧装置相对于另一个夹紧装置倾斜规定角度的方式。 划线头20、移动机构21与上述第二实施方式的划线装置中的相同，因此 标以相同的标号并省略其说明。
图12 (A)示出了使用第三实施方式的带截断功能的划线装置时产生 的裂纹。通过向工件5施加拉伸力P和弯曲力矩M，能够使通过划线装置 而产生的垂直裂纹5d进一步发展，最终能够完全切断。图12 (B)示出 了没有向工件5施加拉伸力P和弯曲力矩M的情形下的比较例。在不向 工件5施加拉伸力和弯曲力矩的情况下，由于垂直裂纹5d难以发展，并 且没有垂直裂纹5d的释放场所，因而工件5的截断面会受到多余的负荷 (损伤)。如果为了形成长的垂直裂纹而增大刀具19的负载，则会有大的 负荷施加到截断面上，从而会降低截断制品的品质和破坏强度。 实施例
(1) 装置概要
为了调查扩展效果，仅试制了扩展机构的试验工具(图13)。其外观 尺寸为410mmx450mm。在该试验工具中，可只朝着X方向、以及朝着 X-Y方向的复合方向向工件施加拉力。薄片的夹紧通过组合带槽板并用螺 栓进行固定来实现。通过该带槽板能够夹紧薄片的整个范围。 一边观看刻 度一边用图中的"拉伸部"的螺栓来调节拉力。
(2) 适于扩展的薄片的概要
所使用的切割胶带是通常在切割硅晶片时使用的D-650以及扩展用胶 带D-675(琳得科(lintec)(Adwill)公司制，宽度为300mm，厚度为80|am)。 将这些胶带切成适当的长度来使用。
(3) 截断晶片时的扩展效果
将硅晶片粘贴到切割胶带(D-675)上并分别向X、 Y方向拉伸了 15mm。当只向薄片拉伸方向(X方向)拉伸工件时，在薄片拉伸方向(X 方向)和垂直方向(Y方向)上出现了褶皱(图14 (a))，但同时还向垂 直方向扩展相同距离时，褶皱消失了 (图14 (b))。
当截断(用手劈开)工件时，在截断的位置出现了间隙(图15)。间 隙约为340pm。截断时出现的间隙随着时间的经过而表现出逐渐扩大的倾 向，在经过数小时后，当重新截断其他的位置时，可以确认间隙比先前的 开口宽度变窄了。
(4) 交叉划线的工件的情况 用交叉划线的工件调查了扩展的效果。扩展距离均为15mm。当沿X
方向截断(用手劈开)时(图16)，脱离了分划线，并在截断位置出现了 间隙。此外，在交叉方向同样也出现了间隙，并且其宽度比第一截断位置 的宽度宽。可以认为扩展的顺序有影响。当从薄片卸下环并放置数小时时， 间隙收縮，但并不完全消失。
(5) 切割胶带D-675的情况 将切割胶带的材料换成扩展用的D-675并进行了扩展截断试验。X、
Y方向的扩展距离均为20mm。截断的结果，两个方向上的拉力均在截断 位置释放，从而出现了间隙。由拉伸方向引起的间隙的宽度与先前的D-650 胶带一样，在X方向上变宽，在Y方向上稍稍变窄。由划线引起的垂直 裂纹较浅，手动截断的影响大，因此脱离刻线位置的情况减少。当沿刻线 位置成功截断时，可呈一条直线地截断，在边缘部没有发现大的碎裂，并 在截断后的工件表面没有发现微粒的附着(图17)。由于是用手劈开的， 所以分割面性状虽不能说良好，但垂直度大致可以说良好。
(6) 总结 将在本试验中得到的结果总结如下。 确认了以往使用的切割胶带也能够充分扩展。 在截断工件的同时，在截断位置产生了间隙。
当交叉扩展时，按拉伸顺序(X、 Y)，拉力的大小发生了变化，但在 所有方向出现了扩展的效果。
由于在刚截断后以及运送过程中工件之间不相互摩擦，因而不会发生 碎裂，在硅表面上没有发现微粒的附着。
由于可以想到在划线试验中也可获得充分的扩展效果，因而认为可实 现高质量的截断。
下面，对本发明第四实施方式的截断装置进行说明。图18至图21示 出了本发明第四实施方式中的截断装置。如图18所示，事先通过划线器 在作为工件51的薄板状半导体晶片上纵横地刻出了栅格状的分划线52。 例如，通过将顶端尖锐的角锥结构(尖端)或自由旋转的薄板圆盘(轮子) 压在工件的表面上，并沿着工件51的表面移动这些工具，来在工件51的
表面刻出分划线52。当沿着工件51移动工具时，也可以使工件振动。
(工件粘合工序)
在向工件51的表面刻上分划线52之后，如图19 (A)所示，将工件 51的刻有分划线52的一侧作为表面一侧，将工件51的背面粘贴到薄片 53上。薄片53使用具有粘性的树脂薄片。例如使用与运送时粘贴小片状 半导体晶片的运送用薄片相同的薄片。该第四实施方式的截断装置与第一 实施方式的截断装置不同，既有向工件53施加拉伸力的情况，也有不施 加的情况。
如图18所示，粘贴到薄片53上的工件51将薄片53作为背面一侧被 置于中间高的截断台55上。截断台55呈半圆柱形，在其表面上开有作为 薄片紧贴单元的多个吸附孔56。吸附孔56与吸引路径57相连，吸引路径 57最终通过一个吸引口 58。在该图18中，省略了截断台55中央部分的 吸附孔56，但实际上沿着截断台55的圆周方向设置了多个所述吸附孔56。 图中没有示出的真空泵连接在吸引口 58上，从吸引口 58吸引空气。
图20示出了半圆柱形截断台55的俯视图，图21示出了其背面图。 多个吸附孔56被排列在截断台55的最高部(线hl以上)，另外，不仅在 截断台55的最高部，还从最高部朝着低的位置(线h2)设置高低差来排 列多列。在图20中，横方向的一列为相同高度的吸附孔56。图中的W1、 W2示出了大小不同的圆形工件的平面形状。吸附孔56避开工件51的周 围或工件51的下面而排列，以便仅吸引薄片53。此外，低位置上的吸附 孔56的列比高位置上的列排列了更多的吸附孔56。这些吸附孔56与形成 于截断台55的背面上的吸引槽59相连。如图21所示，吸引槽59向纵方 向以及横方向延伸，并最终与吸引口58连接。截断台55被置于图中没有 示出的具有平坦表面的底台上，底台的表面与截断台的吸引槽59之间的 空间构成了吸引空气的通道。 (工件截断工序)
在将粘贴有工件51的薄片53置于截断台55上之后，如果从吸引口 58吸引空气，则与吸引口 58相连的吸附孔56吸引空气，从而薄片53被 紧贴到截断台55上。薄片53和截断台55之间的距离越窄，压力越容易 下降，因此，薄片53很自然地按照从截断台55的高的位置向低的位置的
顺序，即从工件51的中央部向两端侧顺序紧贴到截断台55上。当薄片53 紧贴到截断台55上时，粘贴在薄片53上的工件51也如图19 (B)所示， 沿着截断台55并以分划线52成为弯曲的外侧的方式弯曲。于是，在工件 51上产生弯曲力矩，在工件51的刻有分划线52的一侧产生拉伸应力。通 过该拉伸应力，裂纹54从工件51的表面向背面发展，从而工件51被截 断。这里，在工件51沿着截断台55弯曲的阶段，工件51被截断。由此， 工件51从中央部朝着两端侧逐渐被截断(以图18来说，截断从半圆柱的 截断台55的最高部向左右沿着分划线52发生并发展)。
将薄片53作为工件51的背面一侧是为了如图19所示那样使裂纹54 容易向工件51发展的缘故。假如将薄片53粘贴到工件51的表面一侧， 则薄片53会通过其弹性力而阻碍分划线52的槽的打开，因此难以断开。 此外，由于将截断台55制成半圆柱形，并与截断台的中心线55a平行地 配置工件51的分划线52，应力在弯曲的工件51的法线方向上起作用。因 此，能够防止由于工件51的断面摩擦而发生碎裂。
在以上的截断工序中，工件51只沿着纵向和横向的分划线52中的纵 向，即只沿着与截断台55的中心线55a平行的分划线52而被截断。在纵 横方向中的一个方向上的截断结束的阶段，工件51在薄片53上被截成长 条形(长条形截断工序)。接着，解除吸附孔56的吸附，使薄片53从截 断台55撤出。然后，使薄片53或截断台55的任一方在包含薄片53的平 面、例如在水平面内旋转90度(相对旋转工序)。于是，纵横方向中的剩 余一方的分划线52与截断台55的中心线55a平行。然后，再次从吸附孔 56吸引空气，使截成长条形的工件51沿着截断台55再次弯曲，从而将工 件51截成多个小片(小片截断工序)。通过将工件截断工序分为长条形截 断工序和小片截断工序，能够在不发生的碎裂的情况下将纵横刻有分划线 的工件51截成小片。
图22示出了在将工件51粘贴在薄片53上的状态下拉伸可伸缩的薄 片53的例子。当截断工件51时，如果向工件51施加拉伸力，则在工件 51被截断的同时工件51彼此被拉开，在工件51之间出现间隙，因此能够 进一步防止工件51的截断面之间接触。从而，如图22所示，在截断工件 51之前，也可以在将工件51粘贴在薄片53上的状态下向可伸缩的薄片
53施加拉伸力。具体来说，将薄片53的周围向X方向以及Y方向拉伸， 从而向X方向以及Y方向对薄片53施加拉伸力(拉力t)。在保持该拉力 t的情况下，在工件51的周围粘贴框架部件60。在工件51的周围和框架 部件60之间空出间隔，从而拉力被锁在暴露于工件51的周围的薄片53 中。当向工件51施加拉伸力时，吸附孔56最好避开工件51的下面配置 在只吸引薄片53的位置上。这是因为，如果在工件51的下面配置吸附孔 56，则本来是想通过薄片53的拉伸力来将截断的工件彼此拉开，但由于 吸附孔56的吸附，工件51彼此却变得难以分离。
以往不存在能够将刻有纵横的分划线52的半导体晶片截成小片的截 断装置。这是因为，在将工件51加工成长条形的阶段，剩余的分划线52 不在一条直线上排列。在利用刀片的截断中，对准是不可欠缺的，分划线 52和刀片以及底刀刀片之间的位置关系要求一定的精度，因此，当将工件 51旋转90度时，不能按分划线落刀，从而不能切成小片。但是，在本实 施方式中，不管在将工件51容易地截成长条形的长条形截断工序中，还 是在旋转90度来截成小片的小片截断工序中，分划线52都不需要位于一 条直线上。因此，可截成小片。
图23示出了形成于截断台55上的吸附孔56的其他例子。在该例子 中，在截断台55的表面上形成了向与截断台55的中心线55a平行的方向 延伸的槽61。吸附孔56与槽61相连， 一列的吸附孔56通过槽61而构成 一组。如果用槽61对吸附孔56进行分组，则能够在截断台55的中心线 方向上均匀地吸附工件51。此外，如图24所示，为了进一步加强薄片53 向截断台55的吸附，用箱子62包围截断台55的周围也是有效的。
图25示出了为了使高位置至低位置处的吸附孔56依次吸引空气而在 吸引路径57上设置电磁阀63的例子。从中央的最高位置向左右的低位置 排列了多个吸附孔56。此外，根据吸附孔56的高度设置了多个吸引路径 57，并在一个吸引路径57上连接了相同高度的吸附孔56。在每个吸引路 径57上设置了电磁阀63。按照从与高位置处的吸附孔56连接的吸引路径 57向与低位置处的吸附孔56连接的吸引路径57的顺序打开电磁阀63。 例如，在该图25中，按l、 2、 3、 ...、 7等的顺序打开电磁阀63。如果设 置电磁阀63，则能够从工件51的中央部向外侧即使目视也很清楚的确切
的顺序将工件51紧贴到截断台55上。
图26示出了本发明第五实施方式中的截断装置。在该实施方式中， 用薄片固定台14和薄片推压机构构成了将薄片53紧贴到截断台55上的 薄片紧贴单元。g卩，如图26 (A)所示，隔着截断台55而配置一对薄片 固定台14，并用薄片固定台14夹紧薄片53的两端部。然后，如图26 (B) 所示，通过推压机构将截断台55从下朝着薄片53提升，从而使薄片53 紧贴在截断台55上。推压机构可使用滚珠螺杆等公知的单轴移动机构。 因为截断台55对于薄片53的移动是相对移动，所以代替提升截断台55， 也可以下压薄片固定台.14。
薄片53通过截断台55的上推而被截断台55推压，从而沿着截断台 55的表面而弯曲。 一旦薄片53紧贴到截断台55上，则粘贴在薄片53上 的工件51也沿着截断台55而弯曲。由于在工件51沿着截断台55弯曲的 阶段工件51被截断，因而在工件51从中央部向两端侧逐渐被截断的同时， 被截断的工件51依次紧贴到截断台55上。由此，工件51被截成长条形。 在将工件51分割成长条形后，使截断台55从薄片53退避到下方，从薄 片固定台14拆下薄片51的两端部。接着，在使薄片53在水平面内旋转 90度后，再次将薄片53保持在薄片固定台14上。当然，代替将薄片53 再次保持到薄片固定台14上，也可以设置使截断台55在水平面内旋转90 度的旋转机构。最后，再次提升截断台55，将分割成长条形的工件51分 割成小片。
根据本第五实施方式的截断装置，即使不在截断台55设置吸附孔56， 也能够将薄片53紧贴到截断台55上。而且，当用截断台55上推薄片53 时，自然会有拉伸力作用于薄片53，因此能够防止被截断的工件51彼此 的截断面摩擦。
图27和图28示出了截断台65的其他例子。图27示出了截断台65 的侧视图，图28示出了截断台65的侧视图。当将工件51—次性地分割 为小片时，可以如本例那样将截断台65形成为球面的一部分。此时，在 图28所示的截断台的俯视图中，吸附孔66排列在以截断台65的最高部C 为中心的同心圆上。并且，吸附孔66与吸引路径67相连，吸引路径67 通过一个吸引口 68。如果从吸附孔66吸引空气，则能够从工件51的中央 部向外周侧顺次将工件51紧贴到截断台65上。
本发明不限于上述实施方式，可在不改变本发明宗旨的范围内进行各 种变更。例如，工件还可以替代半导体晶片而使用薄的玻璃基板。此外， 在工件粘合工序中，既可以在向工件刻上分划线后将工件粘贴到薄片上， 也可以在将工件粘贴到薄片上之后向工件刻上分划线。另外，半圆柱形的 截断台也可以是半圆筒形。
本发明的申请文件以2005年1月5日申请的日本特愿2005-000554、 2005年5月19日申请的日本特愿2005-146551、 2005年12月26日申请 的日本特愿2005-373460为基础。该内容全部包含在这里。
权利要求
1.一种工件的截断方法，将表面刻有分划线的工件沿着分划线截断，其特征在于，包括工件粘合工序，将所述工件的背面粘贴到可伸缩的薄片上；薄片拉伸工序，拉伸粘贴有所述工件的所述薄片；以及工件截断工序，在拉伸所述薄片的状态下，使所述分划线到达所述工件的背面；其中，被截断的所述工件通过所述薄片的拉伸力而分离。
6、 一种带截断功能的划线装置， 一边在工件的表面刻出分划线一边 沿着分划线截断工件，其特征在于，包括薄片拉伸单元，拉伸粘贴有所述工件的可伸縮的薄片；以及工件截断单元，在拉伸所述薄片的状态下，，f;f述工件的表面刻上分划线，同时使所述工件的表面的所述分划线到达所述工件的背面，由此来 截断所述工件；其中，被截断的所述工件通过所述薄片的拉伸力而分离。
7、 一种工件的截断方法，将表面刻有分划线的工件沿着分划线截断， 其特征在于，包括-工件粘合工序，将所述工件的背面粘贴到薄片上；以及 工件截断工序，将所述薄片紧贴到截断台上，并以使所述工件的表面成为弯曲的外侧的方式使所述工件弯曲，由此使所述工件的表面的所述分划线到达所述工件的背面而截断所述工件。
8、 如权利要求7所述的工件的截断方法，其特征在于，所述工件截 断工序包括长条形截断工序，使纵横刻有多条分划线的所述工件沿着半圆柱形的 截断台弯曲，将所述工件截成多个长条形；相对旋转工序，在所述长条形截断工序之后，使从所述截断台撤出的 所述薄片相对于所述截断台，在包含所述薄片的平面内相对旋转90度； 以及小片截断工序，使截成长条形的所述工件沿着所述截断台再次弯曲， 将所述工件截成多个小片。
9、 如权利要求7或8所述的工件的截断方法，其特征在于，在所述 工件截断工序中，利用吸引空气的吸附孔，将粘贴有所述工件的所述薄片 吸附到所述截断台上，由此使所述工件沿着所述截断台弯曲。
10、 如权利要求7或8所述的工件的截断方法，其特征在于，在所述 工件截断工序中，在与包含所述薄片的平面垂直的方向上，相对于所述薄 片相对移动所述截断台，从而将所述截断台按压到粘贴所述工件的所述薄 片上，由此使所述工件沿着所述截断台弯曲。
11、 一种工件的截断装置，将表面刻有分划线的工件沿着分划线截断， 其特征在于，包括截断台，用于使所述工件弯曲；以及薄片紧贴单元，使粘贴了所述工件的背面的薄片紧贴到所述截断台上，以使所述工件的表面成为弯曲的外侧的方式使所述工件弯曲；使所述工件的表面的所述分划线到达所述工件的背面而截断所述工件。
12、 如权利要求ll所述的工件的截断装置，其特征在于， 所述紧贴单元具有吸引空气的多个吸附孔，所述多个吸附孔从所述截断台的高的位置向低的位置具有高低差地排列，通过由所述吸附孔吸附所述薄片，使所述工件紧贴到所述截断台上。
13、 如权利要求12所述的工件的截断装置，其特征在于，所述紧贴 单元还包括多个电磁阀，所述多个电磁阀使高位置至低位置上的所述吸附 孔顺次吸引空气。
14、 如权利要求ll所述的工件的截断装置，其特征在于， 所述紧贴单元包括薄片固定台，隔着所述截断台而配置，用于保持所述薄片的端部；和 推压机构，在与包含所述薄片的平面垂直的方向上相对于所述薄片固定台相对移动所述截断台；通过将粘贴所述工件的所述薄片推压到所述截断台上，使所述工件沿着所述截断台弯曲。
15、 如权利要求11至14中任一项所述的工件的截断装置，其特征在 于，所述截断装置使纵横刻有多条分划线的所述工件沿着半圆柱形的截断 台弯曲，将所述工件截成多个长条形，然后，使从所述截断台撤出的所述 薄片相对于所述截断台，在包含所述薄片的平面内相对旋转90度，然后， 使截成长条形的所述工件沿着所述截断台再次弯曲，将所述工件截成多个 小片。
全文摘要
本发明提供一种当截断刻有分划线的工件时能够防止在工件的背面因摩擦而发生碎裂的工件的截断方法。本发明的工件(5)的截断方法包括工件粘合工序，将工件(5)的背面粘贴到可伸缩的薄片(9)上；薄片拉伸工序，拉伸粘贴有工件(5)的薄片(9)；以及工件截断工序，在拉伸薄片(9)的状态下，使分划线(5c)到达工件(5)的背面。由于在薄片(9)的拉伸力的作用下，工件(5)被截断的同时工件(5)被拉开，因而被截断的工件(5)的摩擦减少，能够防止在背面发生碎裂。并且，通过向工件(5)施加拉伸力，拉伸力辅助工件的截断，因此能够以更小的力截断工件(5)。
文档编号C03B33/00GK101099228SQ20058004597
公开日2008年1月2日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年1月5日
发明者三户雅德, 下土敬由, 中泽东治, 宍户善明, 星野京延, 河野贵哉, 羽生明夫 申请人:Thk株式会社;株式会社贝尔德克斯