JPH1074712A - ウェハーブレーク装置 - Google Patents

ウェハーブレーク装置

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JPH1074712A
JPH1074712A JP8247205A JP24720596A JPH1074712A JP H1074712 A JPH1074712 A JP H1074712A JP 8247205 A JP8247205 A JP 8247205A JP 24720596 A JP24720596 A JP 24720596A JP H1074712 A JPH1074712 A JP H1074712A
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JP
Japan
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wafer
break
break ball
ball
chip
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JP8247205A
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English (en)
Inventor
Norihisa Yanaga
徳久 彌永
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレーク処理時間が長くなり、シリコンダス
トがウェハー1の表面に残る従来のウェハーブレーク装
置問題点を解消する。 【解決手段】 支持台11によりウェハー1主面が鉛直
下方に向くように支持し、ブレークボール5の直径D
(mm)はチップの短辺をL(mm)、ウェハー1が該
ウェハーの最大降伏応力を超えて破断する時の曲げ角度
をθ(度)とすると、0.8L/tan(90−θ/
2)≦D≦1.2L/tan(90−θ/2)となるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクライブ済みウ
ェハーを自動的にチップ単位に分離するウェハーブレー
ク装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において、拡散、
メタライズ、ウェハーテスト工程を経た後、ウェハーを
ダイアタッチできるようにチップ単位に分離する作業を
ダイシングと呼んでいる。ウェハーブレーク装置は上記
ダイシング工程においてチップ分離に使用され、ダイヤ
モンドポイントスクライバー、レーザースクライバー、
ダイシングソー等でスクライブラインに沿って形成され
た加工溝にウェハーの最大降伏応力を超えるような曲げ
応力を掛けてウェハを破壊分離する装置である。
【0003】従来よりウェハーブレーク装置には、加圧
治具としてゴムローラーを使用するものと、鋼球等のブ
レークボールを使用するものの2つがある。
【0004】ゴムローラーを使用したウェハーブレーク
装置では、ほぼウェハー径と同じ長さのゴムローラーが
装備されている。このゴムローラーによるブレーキング
工程においては、まずゴムローラーの長手方向を縦横に
網目状に直交して並んだ加工溝のどちらか一方向に一致
させる。次に、ゴムローラーを粘着シートを介してウェ
ハーに押し当てながらウェハーの径の全長にわたり転が
し、同一方向に平行に並んだ加工溝の全てをブレークす
る。その後、ブレーク済の加工溝に直交して並んだ加工
溝を前記同様にブレークする。
【0005】図6はブレークボールを使用したウェハー
ブレーク装置を示す図であり、本図において1はセミフ
ルカットされたウェハー、2は1のウェハーを固着する
粘着シート、3は2の粘着シートを支えるウェハーリン
グ、4は3のウェハーリングを脱着自在に固定できるホ
ルダー、7はブレークボールである。
【0006】本図を参照して従来のブレークボールを使
用した装置によるブレーク動作を以下に簡単に説明す
る。まず、図6に示すようにセミフルカット(切り残し
量5〜15μm)されたウェハー1を鉛直上方に向くよ
うホルダー4に固着する。次に加工溝とブレークボール
7の進行方向が合うようにブレークボール7の位置を合
わせる。この時、ブレークボール7は粘着シート2をわ
ずかに突き上げる高さに設定する。そして一条の加工溝
をなぞるようにウェハーを押圧しながらブレークボール
7を図の点線で示す位置まで移動させ、ウェハーをブレ
ークする。一条の加工溝に沿ってブレーク完了後、引き
続き隣の加工溝へブレークボール7を移動させ、以上の
動作を繰り返す。このようにして一方向の全加工溝をブ
レーク終了後、それと直交する全加工溝についても同様
にブレークし、ブレーク動作を終了する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記したゴムローラー
を使用したウェハーブレーク装置では、ゴムローラー自
体がしなって(変形して)割れない部分が出たり、正確
に加工溝に沿って割れない場合もあるので、工程の管理
が容易でない。従って、図6に示すようなブレークボー
ルを使用したウェハーブレーク装置によれば、加工溝を
1条ずつブレークしてゆくので確実であるが、加工溝の
総数分ブレークボールを動かさなくてはならず、ブレー
ク処理時間が長くなるという問題があった。また、下か
らブレークボール7を突き上げてブレークするので、シ
リコンダストが鉛直上方へ舞い上がり、ウェハー1の表
面に落ち、ウェハー1上に残留するという問題点があっ
た。
【0008】上記問題に鑑み、本発明はブレーク処理時
間の短縮とシリコンダストによるウェハーの汚損防止を
目的とする
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は裏面が粘着シートに固着されたスクライブ
済みウェハーを支持する支持台と、球面を有するブレー
クボールと、前記ウェハーと前記ブレークボールの相対
位置を移動させる移動機構とを有し、前記ブレークボー
ルを前記粘着シートを介して前記ウェハーに押し当て、
前記ウェハー上の加工溝に沿って前記ブレークボールを
移動し、前記ウェハーをチップ単位に分離するウェハー
ブレーク装置において、前記支持台は前記ウェハー主面
を鉛直下方に向けて支持し、前記ブレークボールの直径
D(mm)はチップの短辺をL(mm)、前記ウェハー
が該ウェハーの最大降伏応力を超えて破断する時の曲げ
角度をθ(度)とすると、0.8L/tan(90−
θ)≦D≦1.2L/tan(90−θ)となるように
構成した。
【0010】なお、前記ブレークボールはケーシングに
回動自在に支持されていてよい。
【0011】従来装置の小径ブレークボールではウェハ
ーを押圧すると局部的に押圧力が高くなり、加工溝を外
れた箇所で押圧するとその箇所に応力が集中し易いが、
本発明では、ブレークボールの曲率を大きくしたので、
そのブレークボールを押し当てる時に、ウェハーのしな
りによってウェハーと接触する面積が増え、単位面積当
たりの押圧力が小さくなる。また、ブレークボールの曲
率により、一度の押圧で応力が複数条の加工溝に集中
し、一度に複数条の加工溝に沿ってブレークができるた
め、ブレーク完了までにブレークボールを移動させる距
離が短くなる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、全図を通じて同一符号のも
のは同一または相当するものを示す。
【0013】図1は本発明に係るウェハーブレーク装置
の要部を説明する図である。本図において5はブレーク
ボール、6はチップ、10はブレークボール5を回動自
在に支持するケーシング、11はウェハーリングを支持
する支持台を示す。
【0014】従来例で示したものと同様に、粘着シート
2はウェハーリング3に貼り付けられ、その粘着シート
2上にスクライブ済のウェハー1が固着されている。ウ
ェハー1の表面は鉛直下方へ向けられて支持台11に配
設され、ケーシング10により回動自在に支持されたブ
レークボール5を粘着シートの上面から荷重を掛けるた
めに沈み込ませる機能とブレークボール5を水平面上で
直線的に移動できる機能を装備している。具体的には、
図2に示すように、サーボモーター等の回転数制御可能
なモーター13の主軸とアーム12をボールネジを介し
て螺合し、モーター13の正逆回転により図示しないガ
イドに沿ってアーム12を上下動させる。アーム12の
先にはブレークボールを回動自在に支持するケーシング
10が取り付けられ、モーター13はXYテーブル14
に固定されている。よって、ブレークボール5の上下縦
横の移動が可能となっている。また、モーター13やX
Yテーブル14は図示しないマイコンやシーケンサ或い
はコンピュータ等に繋がれ、そこから送信される信号に
より動作する。一連のブレーク作業のプログラミングは
予めオペレーターや技術者が入力しておき、実作業者が
動作スイッチを押すことにより自動的に作業が開始され
る。
【0015】このような構成であるため、ブレークボー
ル5がウェハー1に押し付けられているにも関わらず回
動自在に支持されているため粘着テープ2上を滑らかに
移動する。
【0016】図3にブレーキング時のブレークボール5
の動きを示す。図3(a)はウェハー1を横に見た場
合、図3(b)はウェハー1を上面から見た場合を示し
ている。
【0017】図3(a)に示すように、ブレークボール
5はウェハー1を押圧しながらウェハ1の一端から他端
に移動し、その移動の軌跡は、図3(b)の矢印に示す
ような形を描く。即ち、一定のピッチPを取りながら往
復運動を行う。図示した軌跡はオリエンテーションフラ
ットに垂直な加工溝の全てをブレークする。同様に、こ
の後ブレークボール5はオリエンテーションフラットに
平行な加工溝の全てを定ピッチ往復運動の軌跡を描いて
ブレークし、ブレーキングを完了する。
【0018】図4は本発明に係るブレークボール5の上
下動を時系列的に描いた図であり、(a)〜(c)にか
けてブレークボール5が沈み込み、ウェハー1を押圧し
てゆく様子が描かれている。
【0019】図4(a)ではウェハー1にブレークボー
ル5が当接した状態を示す。本図に示すように、ブレー
クボール5は加工溝を外れ、チップ6の中央付近に当接
している。ウェハー1は未分割であるので、ウェハー1
全体として掛かる外力の垂直成分は概ね図示するような
ベクトルで表すことができる。なお、図4のブレークボ
ール5の直径Dは57mm、チップの辺Lが4mmであ
る例を示している。
【0020】図4(b)に示すように、さらにブレーク
ボール5を沈み込ませるとウェハー1がブレークボール
5から受ける抗力により、その抗力の近辺の加工溝に応
力が集中し、例えば加工溝8aがブレークされる。この
時のウェハーの曲げ角度はθ(度)であり、この角度で
ウェハーの最大降伏応力を超える曲げ応力が掛かる。こ
こで分割されたウェハーの一方を見てみると、ウェハー
とブレークボール5の当接位置が左に移動し、その分割
されたウェハー全体として掛かる外力の垂直成分は概ね
図示するようなベクトルで表すことができる。即ちブレ
ークボール5から受ける抗力の掛かる箇所が左に移動し
て加工溝8b近傍となっている。そのため図4(c)に
示すように、加工溝8bに応力が集中し、その箇所でブ
レークされる。また、更にブレークボール5を沈み込ま
せてゆくと、加工溝8a、8bの更に隣の加工溝に応力
が集中し、ブレークされる。適度な沈み込み量を取った
後に、ブレークボール5を加工溝の長手方向に沿って動
かし、複数条の加工溝の全長にわたりブレークしてゆ
く。
【0021】同様に、ブレークボール5が当初ウェハー
1の加工溝の位置に当接している場合も、沈み込み量が
増すにつれ、その加工溝を初めに、続いて両隣の加工溝
のどちらかという順にウェハーがブレイクされてゆく。
即ち、ブレークボールを加工溝に位置合わせせずともブ
レークが行える。
【0022】同様に小径のブレークボールを使用して一
度に複数条の加工溝に沿ってブレークしようとした場
合、以下のような理由で不可能である。
【0023】図5は従来のウェハーブレーク装置による
ウェハーブレークの状態を時系列的に描いた図であり
(a)〜(c)にかけてブレークボール7が沈み込み、
ウェハー1を押圧してゆく様子が描かれている。
【0024】図5(a)ではウェハー1にブレークボー
ル7が当接した状態を示す。本図に示すように、図4
(a)同様ブレークボールは加工溝を外れ、チップ6の
中央付近に当接している。この時、未分割のウェハー1
には概ね図示ベクトルのような外力の垂直成分が掛か
る。なお、図5のブレークボール7の直径dは10m
m、チップの辺Lが4mmである時を示している。
【0025】図5(b)に示すように、さらにブレーク
ボール7を沈み込ませるとウェハー1がブレークボール
7から受ける抗力により、その抗力の近辺の加工溝に応
力が集中し、例えば加工溝9aがブレークされる。この
時の曲げ角度θは図4(b)の曲げ角度θと同一であ
る。同一のウェハーなので最大降伏応力も同一であるた
めである。
【0026】分割されたウェハーの一方を見てみると、
ウェハー1とブレークボール7の当接位置が左に移動す
るため、ウェハー1がブレークボール7から受ける抗力
の位置も左に移動していることが判る。結果、分割され
たウェハーの一方はベクトルで図示するような外力の垂
直成分が掛かっている。しかし、ブレークボール7の曲
率がブレークボール5より小さいため、ブレークボール
7から受ける抗力の掛かる箇所が左に移動しても本発明
のようにブレークされた加工溝の隣の加工溝にあまり近
づかない。
【0027】よって、図5(b)の時点では加工溝9b
への応力集中は不十分であり、加工溝9bはブレークさ
れない。ブレークボール7からの抗力が加工溝9b上に
移るのは図5(c)に示すように、ブレークボール7を
かなり沈み込ませた状態にあるときである。即ち、従来
の装置では、一度のブレークで複数条の加工溝に沿って
ブレークするには沈み込み量を多く取らねばならず、そ
の結果チップに悪影響を及ぼしかねない。
【0028】本実施の形態に係るウェハーブレーク装置
は、このような構成であるため、ブレークボールの曲率
を生かすとともにブレークボールの沈み込み量(チップ
サイズにより設定)を調整することで、一度に複数条の
加工溝に沿ってブレークできるため、チップサイズより
大きい移動ピッチ(図3(b)参照)でブレークするこ
とができる。
【0029】また、従来の小径ブレークボールの局部的
に高い押圧力によるブレークでは、チップにクラックや
欠けが発生することがあるが、本発明ではブレークボー
ルのウェハーへの当接が加工溝を外れてもそのような問
題は起きない。
【0030】なお、沈み込み量を大きくとればそれだけ
多くの加工溝に沿ってブレークがなされるが、適正な沈
み込み量はチップサイズによって異なる。即ち、チップ
が小さい場合、ウェハー全体に柔軟性があり、チップが
大きい場合その逆になるため、チップサイズが大きい場
合にテープ剥離が起こりやすい。チップサイズが小さく
なるほど沈み込み量を大きく、チップサイズが大きくな
るほど逆に小さくなるよう調整することが肝要である。
従って、沈み込み量は実験等により好適な数値を設定し
なければならないが、実施にあたって、一例を挙げる
と、シリコンウェハー径4インチ、切り残し量10μ
m、ブレークボール径19mm、チップサイズ1.13
mm×1.16mmの場合、ブレークボールをウェハー
を押圧する方向にウェハー表面から2mm〜6mm沈み
込ませてブレーキングして好適である。なお、この場合
のピッチPは3mm〜4mmとなる。
【0031】本発明に係るブレークボールの大きさはチ
ップサイズとウェハーの最大降伏応力を超えて破断する
ときの曲げ角度により適宜選択されるものであるが、発
明者の実験によれば、図4に示すように、直径をD(m
m)、チップの短辺をL(mm)、ウェハーの曲げ角度
(ブレーク角)をθ(度)とすると、0.8L/tan
(90−θ)≦D≦1.2L/tan(90−θ)の関
係を満たすことが望ましい。
【0032】以上、実施の形態について説明したが、本
発明はこれに限らず種々の変更が可能である。例えば、
上記実施の形態ではブレークボールの上下動にモーター
を採用したが、特定のウェハーに特定の品種のチップを
作り込んだもののみ専用にブレークする装置であるのな
ら、一定の沈み込み量を得られれば良いので、所定のス
トロークを持ったシリンダーやソレノイドを使用しても
よい。また、ブレークボールの移動機構は必ずしもXY
テーブルとアクチュエータの組み合わせではなくて、例
えば直交座標系を持った産業用ロボットでも可能であ
る。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、ブレークボールの
曲率を生かしてブレークするために、チップサイズより
大きい移動ピッチでブレークすることができるので、ブ
レーク処理時間が短くなる。また、加工溝とブレークボ
ールの位置を合わせる必要がない。さらにウェハー主面
を鉛直下方に向け、ブレークボールを粘着シートを介し
てウェハー裏面に当接させているので、シリコンダスト
が重力に任せて鉛直下方へ落ち、ウェハー主面に付着し
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る装置の要部を示す説明図である。
【図2】本発明に係る装置の概要を示す説明図である。
【図3】本発明に係る装置のブレークボールの動作を示
す説明図である。
【図4】本発明に係る装置の作用を示す説明図である。
【図5】従来のウェハーブレーク装置のブレーク時動作
を示す説明図である。
【図6】従来のウェハーブレーク装置の要部を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 ウェハー 2 粘着シート 3 ウェハーリング 4 ホルダー 5 ブレークボール 6 チップ 7 ブレークボール 8a、8b、9a、9b 加工溝 10 ケーシング 11 支持台 12 アーム 13 モーター 14 XYテーブル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏面が粘着シートに固着されたスクライ
    ブ済みウェハーを支持する支持台と、球面を有するブレ
    ークボールと、前記ウェハーと前記ブレークボールの相
    対位置を移動させる移動機構とを有し、前記ブレークボ
    ールを前記粘着シートを介して前記ウェハーに押し当
    て、前記ウェハー上の加工溝に沿って前記ブレークボー
    ルを移動し、前記ウェハーをチップ単位に分離するウェ
    ハーブレーク装置において、前記支持台は、前記ウェハ
    ー主面を鉛直下方に向けて支持し、前記ブレークボール
    の直径D(mm)は、チップの短辺をL(mm)、前記
    ウェハーが該ウェハーの最大降伏応力を超えて破断する
    時の曲げ角度をθ(度)とすると、0.8L/tan
    (90−θ)≦D≦1.2L/tan(90−θ)であ
    ることを特徴とするウェハーブレーク装置。
  2. 【請求項2】 前記ブレークボールはケーシングに回動
    自在に支持されていることを特徴とする請求項1に記載
    のウェハーブレーク装置。
JP8247205A 1996-08-29 1996-08-29 ウェハーブレーク装置 Pending JPH1074712A (ja)

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