JP2016035965A - 板状部材の分割装置および板状部材の分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材が大きくなっても、分割後の板状部材の厚みを正確に調節することができる板状部材の分割装置および板状部材の分割方法を提供すること。
【解決手段】板状部材の分割装置１０は、板状部材としてのウエハＷＦの一方の面を支持する第１支持手段２０と、ウエハＷＦの一方の面または他方の面に沿って当該ウエハＷＦが脆弱になる改質層１１を形成する改質層形成手段３０と、ウエハＷＦの他方の面を支持する第２支持手段４０と、第１支持手段２０および第２支持手段４０を相対移動させて改質層１１に沿ってウエハＷＦを複数に分割する分割手段５０とを備えている。また、板状部材の分割方法は、板状部材の一方の面または他方の面に沿って当該板状部材が脆弱になる改質層１１を形成する改質層形成工程と、改質層１１に沿って前記板状部材を複数に分割する分割工程とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状部材の分割装置および板状部材の分割方法に関する。

半導体ウエハ（以下、ウエハと省略する場合がある）等の板状部材は、例えばＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格により、直径が２００ｍｍの半ものは厚みが７２５μｍになるように、直径が３００ｍｍのものは厚みが７７５μｍとなるようにと規定されている。このようなウエハは、多数のＩＣやＬＳＩ等の電子回路（以下、回路と略称する場合がある）が形成された後、例えば５０μｍ前後にまで研削されて半導体チップ（個片体）となるので、その９割以上が捨てられることになる。

特許文献１には、半導体基板（板状部材）の両面に不純物を拡散して拡散領域を形成する工程と、上記半導体基板を厚み方向で２分割する工程と、２分割されたそれぞれの半導体基板における拡散領域の反対面を研磨して鏡面化する工程とを備える半導体基板の製造方法が記載されている。

特開平１−１１４０４４号公報

しかしながら、このような従来の板状部材の分割方法では、板状部材（ウエハ）の直径が大きくなるに従って切断手段における切断部材（スライシング装置におけるダイヤモンドブレード１７）を大きくしなければならず、切断部材が大きくなるに従って当該切断部材のぶれや歪みが大きくなり、分割後の板状部材の厚みを正確に調節することができなくなるという不都合がある。

本発明の目的は、板状部材が大きくなっても、分割後の板状部材の厚みを正確に調節することができる板状部材の分割装置および板状部材の分割方法を提供することである。

上記目的を解決するために、本発明の板状部材の分割装置は、板状部材の一方の面を支持する第１支持手段と、前記板状部材の一方の面または他方の面に沿って当該板状部材が脆弱になる改質層を形成する改質層形成手段と、前記板状部材の他方の面を支持する第２支持手段と、前記第１支持手段および前記第２支持手段を相対移動させて前記改質層に沿って前記板状部材を複数に分割する分割手段とを備えている。

本発明の板状部材の分割方法は、板状部材の一方の面または他方の面に沿って当該板状部材が脆弱になる改質層を形成する改質層形成工程と、前記改質層に沿って前記板状部材を複数に分割する分割工程とを有している。

前記板状部材の少なくとも一方の面に造形物を形成する造形物形成工程を有していてもよい。

前記造形物の周囲に沿って前記板状部材が脆弱になる改質ラインを形成する改質ライン形成工程を有していてもよい。

前記造形物の周囲に沿って前記板状部材を切断し、複数の個片体に個片化する個片化工程を有していてもよい。

本発明によれば、板状部材の一方の面または他方の面に沿って当該板状部材が脆弱になる改質層を形成し、当該改質層に沿って板状部材を複数に分割するので、従来のような切断部材のぶれや歪みがなくなり、板状部材が大きくなっても、分割後の板状部材の厚みを正確に調節することができる。
造形物形成工程を有することで、分割後または分割前の板状部材に対し、所望の造形物を任意に形成することができる。
改質ライン形成工程を有することで、板状部材を任意に個片化することができる。
個片化工程を有することで、板状部材を任意に個片化することができる。

本実施形態に係る板状部材の分割装置の側面図。 上記板状部材の分割装置の部分正面図。 上記実施形態に係る板状部材の分割方法の工程の説明図。 変形例の板状部材の分割方法の工程の説明図。 変形例の板状部材の分割方法の工程の説明図。 変形例の板状部材の分割方法の工程の説明図。 変形例の板状部材の分割方法の工程の説明図。 変形例の板状部材の分割方法の工程の説明図。

以下、本発明の一実施形態に係る板状部材の分割装置を図１に基づいて説明する。なお、本明細書におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行な図１の手前方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸方向であって紙面に直交する手前方向、「後」がその逆方向とする。

図１において、本実施形態に係る板状部材の分割装置１０は、板状部材としてのウエハＷＦの一方の面を支持する第１支持手段２０と、ウエハＷＦの一方の面または他方の面に沿って当該ウエハＷＦが脆弱になる改質層１１を形成する改質層形成手段３０と、ウエハＷＦの他方の面を支持する第２支持手段４０と、第１支持手段２０および第２支持手段４０を相対移動させて改質層１１に沿ってウエハＷＦを複数に分割する分割手段５０とを備えている。

第１支持手段２０は、駆動機器としてのリニアモータ２１と、リニアモータ２１のスライダ２１Ａに支持され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によって上面２２ＡでウエハＷＦを吸着保持可能な第１支持プレート２２とを備えている。

改質層形成手段３０は、図２に示すように、Ｙ軸方向にウエハＷＦの直径よりも長い幅の帯状レーザ光３１Ａを照射可能なレーザ照射装置３１を備えている。レーザ照射装置３１は、ウエハＷＦの内部における所定の位置に焦点を合わせ、当該焦点とされた位置を脆弱にすることができる。

第２支持手段４０は、駆動機器としての直動回動モータ４１と、直動回動モータ４１の出力軸４１Ａに支持され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によって下面４２ＡでウエハＷＦを吸着保持可能な第２支持プレート４２とを備えている。

分割手段５０は、そのスライダ５１Ａで直動回動モータ４１を支持する駆動機器としてのリニアモータ５１と、第２支持プレート４２の内部に設けられた超音波振動装置や偏心モータ等の振動付与手段５２とを備えている。なお、直動回動モータ４１における回動部は、分割手段５０の構成部材である。

次に、本実施形態に係る板状部材の分割装置１０を用いた板状部材の分割方法について説明する。
先ず、各部材が初期位置に配置された図１中実線で示す状態の板状部材の分割装置１０に対し、作業者または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段が第１支持プレート２２の上面２２ＡにウエハＷＦを載置する（板状部材用意工程）。次いで、第１支持手段２０が図示しない減圧手段を駆動し、上面２２ＡでウエハＷＦを吸着保持した後、リニアモータ２１を駆動し、第１支持プレート２２を右方へ移動させる。なお、ウエハＷＦは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、一方の面に多数のＩＣやＬＳＩ等の造形物としての回路ＣＡが形成され、各回路ＣＡ間にストリートＳＴが格子状に形成されている。本実施形態の場合、ウエハＷＦは、回路ＣＡが形成された一方の面に接着シートや樹脂等の図示しない表面保護部材が積層され、当該表面保護部材が上面２２Ａに当接するように第１支持プレート２２に載置される。

第１支持プレート２２の右方への移動中、ウエハＷＦの右端部がレーザ照射装置３１のレーザ照射位置（レーザ照射装置３１の直下位置）に到達すると、改質層形成手段３０がレーザ照射装置３１を駆動し、ウエハＷＦにおける上下方向の中心に焦点をおいて帯状レーザ光３１Ａの照射を開始する。その後も第１支持プレート２２の右方への移動が継続されると、ウエハＷＦにおける上下方向の中心位置にウエハＷＦの一方の面または他方の面に沿う面状の改質層１１が形成される（改質層形成工程）。そして、ウエハＷＦの左端部がレーザ照射位置を通過し、当該ウエハＷＦが第２支持プレート４２の直下に到達すると、第１支持手段２０がリニアモータ２１の駆動を停止する。

次に、第２支持手段４０が直動回動モータ４１を駆動し、第２支持プレート４２を下降させて下面４２ＡをウエハＷＦの上面に当接させた後、図示しない減圧手段を駆動し、下面４２ＡでウエハＷＦを吸着保持する。そして、分割手段５０が振動付与手段５２を駆動するとともに、直動回動モータ４１を駆動し、下面４２Ａ内で第２支持プレート４１を回転させる。これにより、ウエハＷＦは、改質層１１に沿って２分割され、第１支持プレート２２に支持された下半ウエハＷＦ１と第２支持プレート２２に支持された上半ウエハＷＦ２とに分割される（分割工程）。その後、分割手段５０がリニアモータ５１を駆動し、上半ウエハＷＦ２を右方に移動させ、図示しない減圧手段の駆動を停止して当該上半ウエハＷＦ２を図示しない搬送手段に受け渡す。また、第２支持手段４０も図示しない減圧手段の駆動を停止して下半ウエハＷＦ１を図示しない搬送手段に受け渡すと、第１支持手段２０および分割手段５０がリニアモータ２１、５１を駆動し、第１、第２支持プレート２２、４２を初期位置に復帰させる。そして、以降上記同様の動作が繰り返される。

以上のような実施形態によれば、ウエハＷＦの一方の面または他方の面に沿って当該ウエハＷＦが脆弱になる改質層１１を形成し、当該改質層１１に沿ってウエハＷＦを複数に分割するので、従来のような切断部材のぶれや歪みがなくなり、ウエハＷＦが大きくなっても、分割後のウエハＷＦ（下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２）の厚みを正確に調節することができる。
また、本発明によれば、従来の切断部材よりも速くウエハＷＦを分割することができる。
さらに、本発明によれば、従来の切断部材によって形成される切込よりも上下方向の幅が狭い改質層１１を形成することができるので、従来の切断部材に比べて１のウエハＷＦを沢山の分割後のウエハに分割することができる。

本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことのできる限りなんら限定されるものではなく、まして、前記実施形態で示した単なる１実施形態の構成物や工程に全く限定されるものではない。例えば、改質層形成手段は、板状部材の一方の面または他方の面に沿って当該板状部材が脆弱になる改質層を形成可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせてその範囲内であればなんら限定されることはない（他の手段および工程についての説明は省略する）。

板状部材用意工程において、両面に回路ＣＡが形成されていないウエハＷＦを用意し、図４（ａ）に示すように、当該ウエハＷＦを第１支持プレート２２に載置する前の段階で、造形物形成手段としての回路形成手段６０によって当該ウエハＷＦの少なくとも一方の面に回路ＣＡを形成してもよい（造形物形成工程）。
造形物は、回路ＣＡ以外に、所定の図柄、絵、模様、文字、数字、立体図、凹凸模様またはそれらを組み合わせたもの等、何ら限定されることはなく、造形物形成手段も、それらを形成できるものであれば何ら限定されることはない。

ウエハＷＦを下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２に分割した後に、図４（ｂ）に示すように、回路形成手段６０によってそれら下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２の少なくとも一方の面に回路を形成してもよい（造形物形成工程）。

ウエハＷＦを下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２に分割した後に、図５（ａ）に示すように、改質ライン形成手段７０によって回路ＣＡの周囲に沿って（ストリートＳＴに沿って）それら下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２が脆弱になる改質ライン１２を形成してもよい（改質ライン形成工程）。改質ライン形成手段７０は、レーザ光７１Ａを照射するレーザ照射装置７１を備え、図示しない駆動機器によってＸ軸方向とＹ軸方向とに移動可能に設けられている。レーザ照射装置７１は、ウエハＷＦの内部における所定の位置に焦点を合わせ、当該焦点とされた位置を脆弱にすることができる。改質ライン形成手段７０は、下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２の回路ＣＡが形成された面からでも、回路ＣＡが形成されていない面からでも、それら両方も面からでも改質ライン１２を形成することができる。なお、レーザ照射装置７１の移動を停止させておき、下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２を移動させたり、それら両方を移動させたりして改質ライン１２を形成してもよい。改質ライン１２が形成された下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２は、図５（ｂ）に示すように、変形可能な接着シートや吸着部材等の保持手段８０で保持され、当該保持手段８０が引っ張られることで改質ライン１２で複数の個片体としての半導体チップ（以下、チップと省略する場合がある）ＣＰに個片化される。また、改質ライン１２が形成された下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２を折り曲ることで、複数のチップＣＰに個片化してもよい。

ウエハＷＦを下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２に分割した後に、図６に示すように、回路ＣＡの周囲に沿って（ストリートＳＴに沿って）それら下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２を切削ブレード、レーザ照射装置、エッチング等の切断手段ＢＬによって切断し、複数のチップＣＰに個片化してもよい（個片化工程）。切断手段ＢＬは、下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２の回路ＣＡが形成された面からでも、回路ＣＡが形成されていない面からでも、それら両方も面からでも下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２を切断することができる。
上述のように改質ライン形成手段７０によって改質ライン１２を形成した後、切断手段ＢＬによって改質ライン１２に沿って下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２を切断してもよい。

ウエハＷＦを下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２に分割した後や、下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２を複数のチップＣＰに個片化した後、図７に示すように、砥石、研削ブレードレーザ照射装置、エッチング等の研削手段９０で下半、上半ウエハＷＦ１、ＷＦ２または複数のチップＣＰの分割面を研削し、それらを３０μｍや５０μｍといった所定の厚みにまで研削してもよい（研削工程）。

第１支持手段２０は、ウエハＷＦを接着剤やメカチャック等の支持部材でウエハＷＦを支持する構成でもよい。
第１支持手段２０は、移動することなく改質層形成手段３０が移動して改質層１１を形成してもよいし、それら両方が移動して改質層１１を形成してもよい。
第１支持手段２０は、回路ＣＡが形成されていない面からウエハＷＦを支持してもよい。

レーザ照射装置３１は、ウエハＷＦの直径に応じて帯状レーザ光３１ＡのＹ軸方向の幅を変えることができる。
レーザ照射装置３１は、ウエハＷＦとの相対移動によってレーザ照射位置におけるウエハＷＦのＹ軸方向の幅が変化する場合、当該幅の変化に応じて帯状レーザ光３１ＡのＹ軸方向の幅を変更させるＹ軸方向照射領域変更手段を有してもよい。
改質層形成手段３０の代わりに、図８に示すように、駆動機器としてのリニアモータ１０１と、リニアモータ１０１のスライダ１０１Ａに支持され、Ｘ軸方向に延びた帯状レーザ光１０２Ａを照射するレーザ照射装置１０２を備えた改質層形成手段１００を採用してもよい。レーザ照射装置１０２も、ウエハＷＦの内部における所定の位置に焦点を合わせ、当該焦点とされた位置を脆弱にすることができる。この場合、第１支持手段２０がリニアモータ２１を駆動し、第１支持プレート２２を間欠送りする。そして、第１支持プレート２２が停止中に、改質層形成手段１００がリニアモータ１０１を駆動し、レーザ照射装置１０２をＹ軸方向に移動させてＸ軸方向に所定の幅を有する改質層１１を形成する。その後、第１支持手段２０がリニアモータ２１を駆動し、帯状レーザ光１０２ＡのＸ軸方向の幅分第１支持プレート２２を右方に移動させて停止する。次いで、改質層形成手段１００がリニアモータ１０１を駆動し、レーザ照射装置１０２をＹ軸方向に移動させてＸ軸方向に所定の幅を有する改質層１１を形成し、以降同様の動作が繰り返される。なお、レーザ照射装置１０２における帯状レーザ光１０２ＡのＸ軸方向の幅をウエハＷＦの直径よりも大きくし、当該レーザ照射装置１０２をＹ軸方向に１回または２回以上移動させて改質層１１を形成するようにしてもよい。このとき、レーザ照射装置１０２は、ウエハＷＦとの相対移動によってレーザ照射位置におけるウエハＷＦのＸ軸方向の幅が変化する場合、当該幅の変化に応じて帯状レーザ光１０２ＡのＸ軸方向の幅を変更させるＸ軸方向照射領域変更手段を有してもよい。
改質層形成手段３０は、回路ＣＡが形成された面側から改質層１１を形成してもよいし、ウエハＷＦの両面側から改質層１１を形成してもよい。

第２支持手段４０は、ウエハＷＦを接着材やメカチャック等の支持部材でウエハＷＦを支持する構成でもよい。

分割手段５０は、振動付与手段５２を備えていなくてもよい。
分割手段５０は、第２支持プレート４２を回転させることなく、第１支持プレート２２を左方に移動させるか、第２支持プレート４２を右方に移動させるか、それら両方を離れる方向に移動させるかしてウエハＷＦを分割してもよい。
分割手段５０は、第２支持プレート４２を回転させることなく、第１支持プレート２２を回転させてウエハＷＦを分割してもよいし、それら両方を反対方向に回転させたり、それら両方を同じ方向であっても回転量を異ならせたりしてウエハＷＦを分割してもよい。
分割手段５０は、第２支持プレート４２を回転させることなく、振動付与手段５２を駆動してウエハＷＦを分割してもよい。
分割手段５０は、ウエハＷＦを分割できる限りにおいて、リニアモータ５１、振動付与手段５２および直動回動モータ４１における回動部の内、少なくとも１つが設けられていればよい。

板状部材としては、半導体ウエハ以外に、例えば、回路基板、ベース基板、リードフレーム、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂板等、任意の形態の部材や物品等でよく、何ら限定されるものではない。従って、個片体も、それら任意の形態の部材や物品等から切断されたものでよく、何ら限定されるものではない。
ウエハＷＦは、円盤状のシリコン半導体ウエハ、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）ウエハ、サファイアウエハ、化合物半導体ウエハなどが例示できる。化合物半導体ウエハは、例えばＧａＰ（リン化ガリウム）ウエハ、ＧａＡ（ヒ化ガリウム）ウエハ、ＩｎＰ（リン化インジウムガリウム）ウエハ、ＧａＮ（窒化ガリウム）ウエハ等が挙げられる。
回路ＣＡはどのようなものでもよく、例えば回路ＣＡが、貫通電極を有する（あるいは貫通電極のみを有する）ものでもよい。この場合、貫通電極を埋め込む工程を設け、上記分割工程において当該貫通電極を埋め込んだウエハＷＦを厚み内で２分割して貫通電極付きの複数のウエハを形成することができる。
ウエハＷＦは、７２５μｍ、６２５μｍ等どんな厚みでもよいし、３００ｍｍ、４５０ｍｍ等どんな直径でもよい。
ウエハＷＦの形状は、円形、Ｄ型、楕円形、四角形、その他の多角形等どんな形でもよい。
ウエハＷＦは、少なくとも一方の面に予め回路ＣＡが形成させていてもよいし、両面とも街路ＣＡが形成されていなくてもよい。
ウエハＷＦに形成される回路は、一方の面と他方の面とで大きさやパターンが異なっていてもよい。
ウエハＷＦ少なくとも一方の面に表面保護部材が積層されていてもよいし、両面とも表面保護部材が積層されていなくてもよい。
板状部材の分割装置１０は、２分割されたウエハＷＦに、さらに改質層１１を形成して当該ウエハＷＦを３分割以上に分割してもよい。

前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１０ 板状部材の分割装置
１１ 改質層
１２ 改質ライン
２０ 第１支持手段
３０、１００ 改質層形成手段
４０ 第２支持手段
５０ 分割手段
ＷＦ 半導体ウエハ（板状部材）
ＣＡ 回路（造形物）
ＣＰ 半導体チップ（個片体）

Claims (5)

1. 板状部材の一方の面を支持する第１支持手段と、
   前記板状部材の一方の面または他方の面に沿って当該板状部材が脆弱になる改質層を形成する改質層形成手段と、
   前記板状部材の他方の面を支持する第２支持手段と、
   前記第１支持手段および前記第２支持手段を相対移動させて前記改質層に沿って前記板状部材を複数に分割する分割手段とを備えていることを特徴とする板状部材の分割装置。
2. 板状部材の一方の面または他方の面に沿って当該板状部材が脆弱になる改質層を形成する改質層形成工程と、
   前記改質層に沿って前記板状部材を複数に分割する分割工程とを有していることを特徴とする板状部材の分割方法。
3. 前記板状部材の少なくとも一方の面に造形物を形成する造形物形成工程を有していることを特徴とする請求項２に板状部材の分割方法。
4. 前記造形物の周囲に沿って前記板状部材が脆弱になる改質ラインを形成する改質ライン形成工程を有していることを特徴とする請求項３に板状部材の分割方法。
5. 前記造形物の周囲に沿って前記板状部材を切断し、複数の個片体を形成する個片化工程を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の板状部材の分割方法。

Images