JP2006128211A - ウエーハの分割装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 分割予定ラインに沿って強度が低下せしめられたウエーハを、分割予定ラインに沿って正確且つ確実に分割することができるウエーハの分割装置を提供する。
【解決手段】 分割予定ラインに沿って強度が低下せしめられているウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割装置であって、ウエーハの一方の面に貼着した保護テープを保持するテープ保持手段と、テープ保持手段に保護テープを介して保持されたウエーハを分割予定ラインの両側において保護テープを介してそれぞれ吸引保持する保持面を備えた第１の吸引保持部材および第２の吸引保持部材と、第１の吸引保持部材と第２の吸引保持部材を離反する方向に移動せしめる移動手段とからなるウエーハ破断手段とを具備し、第１の吸引保持部材の保持面と第２の吸引保持部材の保持面は、互いに対向する側縁に向けてそれぞれ下方または上方に向けて傾斜して形成されている。
【選択図】 図１６

Description

本発明は、表面に分割予定ラインがウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも所定の分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。

しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度のデバイスの場合には、ストリートの占める面積比率が１４％にもなり、生産性が悪いという問題がある。

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
特許第３４０８８０５号公報

上述したように分割予定ラインに沿って変質層が連続的に形成されたウエーハの分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを個々のチップに分割する方法として、本出願人はウエーハが貼着された保護テープを拡張してウエーハに引っ張り力を付与することにより、ウエーハを個々のチップに分割する技術を特願２００３−３６１４７１号として提案した。

しかしながら、ウエーハが貼着された保護テープを拡張してウエーハに引張力を付与する方法は、ウエーハが貼着された保護テープを拡張するとウエーハには放射状に引っ張り力が作用するため、格子状に形成された分割予定ラインに対してランダムな方向に引張力が作用することになるので、ウエーハは不規則に分割され、分割されない未分割領域が残存するという問題がある。また、分割予定ライン上に回路の機能をテストするためのテスト エレメント グループ（ＴEG）と称するテスト用の金属パターンが配設されているウエーハを上述したように保護テープを拡張して分割予定ラインに沿って分割すると、上記金属パターンに不規則な力が作用することに起因して、金属パターンが鋸刃状に破断され、コンタミの原因となるとともにデバイスの品質を低下させるという問題がある。

このような問題を解消するために、本出願人はウエーハの一方の面に貼着した保護テープを保持するテープ保持手段と、テープ保持手段に保護テープを介して支持されたウエーハを分割予定ラインの両側において保護テープを介して吸引保持する第１の吸引保持部材および第２の吸引保持部材と、該第１の吸引保持部材と第２の吸引保持部材を互いに離反する方向に移動せしめる移動手段とを具備するウエーハの分割装置を特願２００４−２１５１１１号として提案した。

而して、上記特願２００４−２１５１１１号として提案したウエーハの分割装置においても、ウエーハを分割予定ラインに沿って分割できない場合があり、必ずしも満足し得るものではない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、分割予定ラインに沿って強度が低下せしめられたウエーハを、分割予定ラインに沿って正確且つ確実に分割することができるウエーハの分割装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、分割予定ラインに沿って強度が低下せしめられているウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割装置において、
ウエーハの一方の面に貼着した保護テープを保持するテープ保持手段と、
該テープ保持手段に該保護テープを介して保持されたウエーハを分割予定ラインの両側において保護テープを介してそれぞれ吸引保持する保持面を備えた第１の吸引保持部材および第２の吸引保持部材と、該第１の吸引保持部材と該第２の吸引保持部材を離反する方向に移動せしめる移動手段とからなるウエーハ破断手段とを具備し、
該第１の吸引保持部材の保持面と該第２の吸引保持部材の保持面は、互いに対向する側縁に向けてそれぞれ下方または上方に向けて傾斜して形成されている、
ことを特徴とするウエーハの分割装置が提供される。

ウエーハの分割装置は、上記ウエーハ破断手段を上記移動手段による移動方向に移動せしめるインデックス手段を備えていることが望ましい。上記第２の吸引保持部材は上記第１の吸引保持部材に移動可能に配設されており、上記移動手段は第２の吸引保持部材を移動せしめ、上記インデックス手段は第１の吸引保持部材を移動せしめる。また、ウエーハの分割装置は、上記テープ保持手段に保護テープを介して保持されたウエーハの分割予定ラインを検出する検出手段を備えていることが望ましい。上記保護テープは環状のフレームに装着されており、上記テープ保持手段は環状のフレームを支持するフレーム保持手段からなっている。

本発明においては、ウエーハを分割予定ラインの両側において保護テープを介してそれぞれ吸引保持する保持面を備えた第１の吸引保持部材および第２の吸引保持部材を備え、第１の吸引保持部材の保持面と第２の吸引保持部材の保持面が互いに対向する側縁に向けてそれぞれ下方または上方に向けて傾斜して形成されているので、第１の吸引保持部材の保持面と第２の吸引保持部材の保持面にウエーハを吸引保持することにより、ウエーハには曲げ応力が発生し分割予定ラインに沿って破断される。そして、第１の吸引保持部材と第２の吸引保持部材を離反する方向に移動することにより、分割予定ラインに沿って破断されたウエーハは個々のチップに分離されるとともに、ウエーハの分割予定ライン上に回路の機能をテストするためのテスト エレメント グループ（ＴEG）と称するテスト用の金属パターンが配設されていても、この金属パターンも分割予定ラインに沿って正確に破断される。

以下、本発明によるウエーハの分割装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された分割装置によって分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが３００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａには複数の分割予定ライン１０１が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ１０の表面１０aには、複数の分割予定ライン１０１によって区画された複数の領域に機能素子としての回路１０２が形成されている。

上述した半導体ウエーハ１０を分割予定ラインに沿って分割するには、半導体ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を分割予定ライン１０１に沿って照射し、半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って変質層を形成することにより分割予定ラインに沿って強度を低下せしめる変質層形成加工を実施する。この変質層形成加工は、図２乃至図４に示すレーザー加工装置１を用いて実施する。図２乃至図４に示すレーザー加工装置１は、被加工物を保持するチャックテーブル１１と、該チャックテーブル１１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１２と、チャックテーブル１１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段１３を具備している。チャックテーブル１１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図２において矢印Ｘで示す加工送り方向および矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記レーザー光線照射手段１２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング１２１を含んでいる。ケーシング１２１内には図３に示すようにパルスレーザー光線発振手段１２２と伝送光学系１２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段１２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器１２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段１２２ｂとから構成されている。伝送光学系１２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング１２１の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容した集光器１２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段１２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系１２３を介して集光器１２４に至り、集光器１２４から上記チャックテーブル１１に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。この集光スポット径Ｄは、図４に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器１２４の対物レンズ１２４ａを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物レンズ１２４ａに入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物レンズ１２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

上記レーザー光線照射手段１２を構成するケーシング１２１の先端部に装着された撮像手段１３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置１を用いて実施する変質層形成加工について、図２、図５および図６を参照して説明する。
この変質層形成加工は、先ず上述した図２に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル１１上に半導体ウエーハ１０を裏面１０ｂを上にして載置し、該チャックテーブル１１上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル１１は、図示しない移動機構によって撮像手段１３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル１１が撮像手段１３の直下に位置付けられると、撮像手段１３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段１３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１と、該分割予定ライン１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１２の集光器１２４との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ１０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されている分割予定ライン１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段１３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面１０ｂから透かして分割予定ライン１０１を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル１１上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１０１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図５の（ａ）で示すようにチャックテーブル１１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１２の集光器１２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１０１の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段１２の集光器１２４の直下に位置付ける。そして、集光器１２４から透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル１１即ち半導体ウエーハ１０を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段１２の集光器１２４の照射位置が分割予定ライン１０１の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル１１即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の表面１０ａ（下面）付近に合わせる。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ（下面）に露出するとともに表面１０ａから内部に向けて変質層１１０が形成される。この変質層１１０は、溶融再固化層として形成され、強度を低下せしめられる。

上記変質層形成加工における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４スレーザー
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
パルス出力 ：１０μＪ
集光スポット径 ：φ１μｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

なお、半導体ウエーハ１０の厚さが厚い場合には、図６に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述した変質層形成加工を複数回実行することにより、複数の変質層１１０を形成する。例えば、上述した加工条件においては１回に形成される変質層の厚さは約５０μｍであるため、上記変質層形成加工を例えば３回実施して１５０μmの変質層２１０を形成する。また、厚さが３００μｍのウエーハ１０に対して６層の変質層を形成し、半導体ウエーハ２の内部に分割予定ライン１０１に沿って表面１０ａから裏面１０ｂに渡って変質層を形成してもよい。また、変質層２１０は、表面１０ａおよび裏面１０ｂに露出しないように内部だけに形成してもよい。

上述した変質層形成加工によって半導体ウエーハ１０の内部に全ての分割予定ライン１０１に沿って変質層１１０を形成したならば、図７に示すように環状のフレーム１５の内側開口部を覆うように外周部が装着された保護テープ１６の表面に半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを貼着する。なお、上記保護テープ１６は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さが５μｍ程度塗布されている。なお、半導体ウエーハ１０の保護テープ１６への貼着は、上記変質層形成加工を実施する前に実施してもよい。即ち、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを上側にして表面１０ａを保持テープ１６に貼着し、環状のフレーム１５に支持された状態で上述した変質層形成加工を実施する。

次に、上述したように分割予定ライン１０１に沿って変質層１１０が形成され強度が低下せしめられた半導体ウエーハ１０を、分割予定ライン１０１に沿って分割する分割装置について、図８および図９を参照して説明する。
図８には本発明に従って構成されたウエーハの分割装置の斜視図が示されており、図９には図８に示す分割装置の要部を分解して示す斜視図が示されている。図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、基台３と、該基台３上に配設され上記図７に示す環状のフレーム１５を保持するフレーム保持手段４と、該フレーム保持手段４によって保持された環状のフレーム１５に保護テープ１６を介して支持された半導体ウエーハ１０を分割予定ライン１０１に沿って破断する第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bを具備している。

フレーム保持手段４は、一対の支持部材４１、４１と、該一対の支持部材４１、４１上に配設される保持テーブル４２を具備している。一対の支持部材４１、４１は所定の曲率半径を有する円弧状に形成されており、所定の間隔を置いて互いに対向して配設されている。この一対の支持部材４１、４１の上面には複数のボールベアリング４３がそれぞれ配設されている。保持テーブル４２は、円板状に形成されており、その中央部には矩形状の開口４２１が設けられている。保持テーブル４２の上面には、開口４２１を挟んで互いに対向する位置に４個のクランプ４４が配設されている。また、保持テーブル４２の下面には、上記一対の支持部材４１、４１の曲率半径と同一の半径を有する環状の被案内溝４２２が設けられている。このように構成された保持テーブル４２は、環状の被案内溝４２２を一対の支持部材４１、４１の上端部に嵌合せしめ、ボールベアリング４３によって支持される。従って、保持テーブル４２は、一対の支持部材４１、４１の曲率に沿って回転可能に支持される。このように構成されたフレーム保持手段４によって上記環状のフレーム１５を保持する。即ち、上記図７に示すように保護テープ１６を介して半導体ウエーハ１０を支持した環状のフレーム１５を保持テーブル４２上に載置し、この載置されたフレーム１５をクランプ４４によって固定する。従って、フレーム保持手段４は、環状のフレーム１５を介して上記半導体ウエーハ１０に貼着された保護テープ１６を保持するテープ保持手段として機能する。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、図８に示すように上記保持テーブル４２を回動せしめる回動手段４５を具備している。この回動手段４５は、上記基台２に配設されたパルスモータ４５１と、該パルスモー４５１の回転軸に装着されたプーリ４５２と、該プーリ４５２と保持テーブル４２の外周面とに捲回された無端ベルト４５３とからなっている。このように構成された回動手段４５は、パルスモータ４５１を駆動することにより、プーリ４５２および無端ベルト４５３を介して保持テーブル４２を回動せしめる。

次に、上記第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bについて説明する。
図示の実施形態における第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bは、上記フレーム保持手段４の一対の支持部材４１、４１間において基台３に配設され矢印Ｙ方向に互いに所定の間隔を置いて平行に延びる一対の案内レール５０、５０上に直列に配設されている。第１のウエーハ破断手段５aと第２のウエーハ破断手段５bは、一対の案内レール５０、５０上に互いに対向して配設され、一対の案内レール５０、５０に沿って移動可能に構成されている。なお、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bは、実質的に同一の構成であり、従って同一部材には同一符号を付して説明する。

第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bは、それぞれ第１の吸引保持部材５１と第２の吸引保持部材５２を備えている。第１の吸引保持部材５１はL字状に形成され、矩形状の第１の支持部５１１と該第１の支持部５１１の一端から上方に延びる第１の保持部５１２とからなっている。第１の吸引保持部材５１を構成する第１の支持部５１１は、その下面に上記一対の案内レール５０、５０と対応する一対の被案内溝５１３が形成されており、この一対の被案内溝５１３、５１３を一対の案内レール５０、５０に嵌合することにより、一対の案内レール５０、５０に沿って移動可能に支持される。なお、第１の吸引保持部材５１を構成する第１の支持部５１１の上面には、矢印Ｙ方向に延びる一対の案内レール５１４、５１４が配設されている。第１の吸引保持部材５１を構成する第１の保持部５１２は、上記保持テーブル４２の開口４２１内に配置され、その上端にそれぞれ上記矢印Ｙ方向に対して垂直な方向に延びる細長い長方形の第１の保持面５１５を備えている。この第１の保持面５１５は上記半導体ウエーハの直径より僅かに大きい長さを有しており、上記保持テーブル４２の上面と略同一の高さに位置付けられている。第１の保持部５１２の第１の保持面５１５には、複数の吸引孔５１６が形成されている。この複数の吸引孔５１６は、図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段を作動すると複数の吸引孔５１６に負圧が作用し、第１の保持面５１５上に上記保護テープ１６を介して半導体ウエーハ１０を吸引保持することができる。

次に、第２の吸引保持部材５２について説明する。
第２の吸引保持部材５２はL字状に形成され、矩形状の第２の支持部５２１と該第２の支持部５２１の一端から上方に延びる第２の保持部５２２とからなっている。第２の吸引保持部材５２を構成する第２の支持部５２１は、その下面に上記第１の吸引保持部材５１を構成する第１の支持部５１１に設けられた一対の案内レール５１４、５１４と対応する一対の被案内溝５２３、５２３が形成されており、この一対の被案内溝５２３、５２３を一対の案内レール５１４、５１４に嵌合することにより、一対の案内レール５１４、５１４に沿って移動可能に支持される。第２の吸引保持部材５２を構成する第２の保持部５２２は、上記保持テーブル４２の開口４２１内に配置され、その上端にそれぞれ上記矢印Ｙ方向に対して垂直な方向に延びる細長い長方形の第２の保持面５２５を備えている。この第２の保持面５２５は、上記第１の保持面５１５と同じ長さ即ち上記半導体ウエーハの直径と略同じ長さを有しており、上記保持テーブル４２の上面と略同一の高さに位置付けられている。第２の保持部５２２の第２の保持面５２５には、複数の吸引孔５２６が形成されている。この複数の吸引孔５２６は、図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段を作動すると複数の吸引孔５２６に負圧が作用し、第２の保持面５２５上に上記保護テープ１６を介して半導体ウエーハ１０を吸引保持することができる。

上記第１のウエーハ破断手段５aと第２のウエーハ破断手段５bは、図示の実施形態においては第１の吸引保持部材５１の第１の保持部５１２が互いに対向するように配設されている。従って、第１の吸引保持部材５１、５１に配設された第２の吸引保持部材５２、５２は、それぞれ外側に移動することにより第１の吸引保持部材５１、５１と離反するようになっている。

ここで、上記第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bを構成する第１の吸引保持部材５１の第１の保持面５１５および第２の吸引保持部材５２の第２の保持面５２５について説明する。なお、第１のウエーハ破断手段５aと第２のウエーハ破断手段５bは線対称に構成されるため、図１０には第１のウエーハ破断手段５aを構成する第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２が示されている。従って、第２のウエーハ破断手段５bを構成する第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２については、左右が逆となる。第１の吸引保持部材５１の第１の保持面５１５および第２の吸引保持部材５２の第２の保持面５２５は、図１０に示すように互いに対向する側縁に向けてそれぞれ下方に向けて傾斜して形成されている。第１の保持面５１５と第２の保持面５２５とのなす角度αは、１７０〜１７８度が適当である。

上記第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bを構成する第１の吸引保持部材５１の第１の保持面５１５および第２の吸引保持部材５２の第２の保持面５２５の他の実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、第１のウエーハ破断手段５aと第２のウエーハ破断手段５bは線対称に構成されるため、図１１には第１のウエーハ破断手段５aを構成する第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２が示されている。従って、第２のウエーハ破断手段５bを構成する第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２については、左右が逆となる。図１１に示す第１の吸引保持部材５１の第１の保持面５１５と第２の吸引保持部材５２の第２の保持面５２５は、互いに対向する側縁に向けてそれぞれ上方に向けて傾斜して形成されている。第１の保持面５１５と第２の保持面５２５とのなす角度θは、１８２〜１９０度が適当である。

図８および図９に戻って説明を続けると、図示の実施形態における第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bは、それぞれ第２の吸引保持部材５２、５２を上記一対の案内レール５１４、５１４に沿って矢印Ｙで示す方向に移動する移動手段５３を具備している。この移動手段５３は、図９に示すように第１の吸引保持部材５１の第１の支持部５１１上に配設された２本のエアシリンダ５３１、５３１からなっており、そのピストンロッド５３２、５３２が第２の吸引保持部材５２の第２の支持部５２１に連結されている。このエアシリンダ５３１、５３１は、図示しない一方の作動室に圧縮空気を供給することにより第２の吸引保持部材５２を第１の吸引保持部材５１から離反する方向に０．５〜２mm程度作動し、図示しない他方の作動室に圧縮空気を供給することにより第２の吸引保持部材５２を第１の吸引保持部材５１と接近する方向に作動せしめる。

また、図示の実施形態における第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bは、それぞれ第１の吸引保持部材５１を上記一対の案内レール５０、５０に沿って矢印Ｙで示す方向に移動するインデックス手段５４を具備している。このインデックス手段５４は、図９に示すように一対の案内レール５０、５０と平行に配設された雄ネジロッド５４１と、該雄ネジロッド５４１の一端に連結され雄ネジロッド５４１を回転駆動するためのパルスモータ５４２と、雄ネジロッド５４１の他端部を回転可能に支持するための基台３に配設された軸受５４３（図１２参照）とからなっており、雄ネジロッド５４１が第１の吸引保持部材５１を構成する第１の支持部５１１に形成された雌ネジ穴５１７に螺合せしめられる。従って、パルスモータ５４２を正転又は逆転駆動することにより、第１の吸引保持部材５１を上記一対の案内レール５０、５０に沿って矢印Ｙで示す方向に移動することができる。

図８に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、上記フレーム保持手段４を構成する保持テーブル４２に保持された図７に示す環状のフレーム１５に保護テープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１を検出するための検出手段６を具備している。検出手段６は、基台３に配設された回動機構６１に連結されたＬ字状の支持柱６２に取り付けられている。この検出手段６は、光学系および撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、上記張力付与手段４の上方位置に配置されている。このように構成された検出手段６は、上記保持テーブル４２に保持された環状のフレーム１５に保護テープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１を撮像し、これを電気信号に変換して図示しない制御手段に送る。なお、検出手段６を支持したL字状の支持柱６２は、回動機構６１によって矢印で示す方向に揺動せしめられる。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は以上のように構成されており、以下その作動について主に図８、図１２乃至図１４を参照して説明する。
上記図７に示すように分割予定ライン１０１に沿って強度が低下せしめられた半導体ウエーハ１０を保護テープ１６を介して支持した環状のフレーム１５を、図１２に示すようにフレーム保持手段４を構成する保持テーブル４２の上面に載置し、クランプ４４によって保持テーブル４２に固定する。

半導体ウエーハ１０を保持テープ１６を介して支持した環状のフレーム１５をフレーム保持手段４に保持したならば、図１２に示すように第１のウエーハ破断手段５aのインデックス手段５４を作動して第１のウエーハ破断手段５aの第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２を半導体ウエーハ１０に所定方向に形成された図において最右端の分割予定ライン１０１と対応する位置に位置付けるとともに、第２のウエーハ破断手段５bのインデックス手段５４を作動して第２のウエーハ破断手段５bの第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２を半導体ウエーハ１０の所定方向に形成された図において真中の分割予定ライン１０１と対応する位置に位置付ける。そして、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bにおける第１の吸引保持部材５１を構成する第１の保持部５１２の第１の保持面５１５と、第２の吸引保持部材５２を構成する第２の保持部５２２の第２の保持面５２５を、それぞれ分割予定ライン１０１の両側に位置付ける。このとき、検出手段６によって分割予定ライン１０１を撮像し、それぞれ第１の保持面５１５および第２の保持面５２５との位置合わせを行う。

このようにして、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bの第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２をそれぞれ図１２に示す位置に位置付けたならば、第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２にそれぞれ形成された複数の吸引孔５１６および５２６と連通している図示しない吸引手段を作動する。この結果、図１３の(a)に示すように吸引孔５１６および５２６に負圧が作用し、第１の保持部５１２の第１の保持面５１５および第２の保持部５２２の第２の保持面５２５上に保護テープ１６を介して半導体ウエーハ１０が吸引保持される。このとき、図１０に示す第１の保持部５１２の第１の保持面５１５および第２の保持部５２２の第２の保持面５２５は、互いに対向する側縁に向けてそれぞれ上方に向けて傾斜して形成されているので、図１４に示すように第１の保持面５１５と第２の保持面５２５との間に位置する分割予定ライン１０１部が下方に吸引されるため分割予定ライン１０１に沿って曲げ応力が発生し、半導体ウエーハ１０は強度が低下せしめられている分割予定ライン１０１沿って破断力が付与される（破断力付与工程）。このとき、図１４に示すように半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿って形成されているテスト エレメント グループ（TEG）と称するテスト用の金属パターン１０３は破断されないで残っている。

また、図１１に示す第１の吸引保持部材５１の第１の保持面５１５と第２の吸引保持部材５２の第２の保持面５２５が互いに対向する側縁に向けてそれぞれ上方に向けて傾斜して形成されている場合には、上述した破断工程を実施することにより図１５に示すように第１の保持面５１５と第２の保持面５２５との間に位置する分割予定ライン１０１部が上方に押し上げられるため分割予定ライン１０１に沿って曲げ応力が発生し、半導体ウエーハ１０は強度が低下せしめられている分割予定ライン１０１沿って破断力が付与される。この場合でも半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿って形成されているテスト エレメント グループ（ＴEG）と称するテスト用の金属パターン１０３は破断されないで残る場合がある。

次に、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bの移動手段５３を構成するエアシリンダ５３１を作動し、図１３の(b)に示すように第１の張力付与手段５aの第２の吸引保持部材５２を矢印Y１で示す方向に移動し、第２の５b の第２の吸引保持部材５２をY２で示す方向に移動する。即ち、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bの第２の吸引保持部材５２をそれぞれ第１の吸引保持部材５１から外側に離反する方向に移動せしめる（テープ引張工程）。この結果、保護テープ１６に貼着されている半導体ウエーハ１０は上述したように分割予定ライン１０１に沿って破断力が付与されているので、図１６または図１７に示すように分割予定ライン１０１に沿って容易に分割され隙間Sが形成される。従って、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿って形成されているテスト用の金属パターン１０３には引張力が作用し、金属パターン１０３は分割予定ライン１０１に沿って正確かつ確実に破断される。なお、第２の吸引保持部材５２を第１の吸引保持部材５１から外側に離反する距離、即ち上記隙間Sは、０．５〜１．０mmでよい。

このように、図示の実施形態においては、分割予定ライン１０１の両側に位置付けられる第１の吸引保持部材５１の第１の保持面５１５および第２の保持部５２２の第２の保持面５２５は、互いに対向する側縁に向けてそれぞれ下方または上方に向けて傾斜して形成されているので、保護テープ１６を介して半導体ウエーハ１０を吸引することにより、半導体ウエーハ１０には第１の保持面５１５と第２の保持面５２５との間に位置する分割予定ライン１０１に沿って曲げ応力が発生する。この結果、半導体ウエーハ１０は強度が低下せしめられている分割予定ライン１０１沿って破断力が付与される。そして、第２の吸引保持部材５２を第１の吸引保持部材５１から離反する方向に移動せしめることにより、保護テープ１６に貼着されている半導体ウエーハ１０は上述したように分割予定ライン１０１に沿って破断力が付与されているので、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿って形成されているテスト用の金属パターン１０３には引張力が作用し、金属パターン１０３は分割予定ライン１０１に沿って正確かつ確実に破断される。また、図示の実施形態においては、第１のウエーハ破断５aと第２のウエーハ破断５bを備えているので、同時に２本の分割予定ライン１０１に沿って分割することができるため、生産性が向上する。更に、図示の実施形態においては、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bの第２の吸引保持部材５２は、上記テープ引張工程においてそれぞれ第１の吸引保持部材５１から外側に離反する方向に移動するように構成されているので、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bの第１の吸引保持部材５１間に位置する領域のウエーハには圧縮力が作用しないためウエーハを破損することはない。

上述したように所定方向に形成された分割予定ライン１０１に沿って破断する破断力付与工程およびテープ引張工程を実施したならば、第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bの第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２による半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、第１のウエーハ破断手段５aのインデックス手段５４および第２のウエーハ破断手段５bのインデックス手段５４を作動して、第１の吸引保持部材５１および第２の吸引保持部材５２を分割予定ライン１０１の間隔に相当する分だけそれぞれ図１０において左方に移動し、上記破断工程およびテープ引張工程を実施した分割予定ライン１０１の図において左隣の分割予定ライン１０１と対応する位置に位置付ける。そして、上記破断工程およびテープ引張工程を実施する。

以上のようにして、所定方向に形成された全ての分割予定ライン１０１に対して上記破断工程およびテープ引張工程を実施したならば、回動手段４５を作動してフレーム保持手段４の保持テーブル４２を９０度回動せしめる。この結果、フレーム保持手段４の保持テーブル４２に保持された半導体ウエーハ１０も９０度回動することになり、所定方向に形成され上記破断工程およびテープ引張工程が実施された分割予定ライン１０１と直交する方向に形成された分割予定ライン１０１が第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５bの第１の吸引保持部材５１の第１の保持面５１５と第２の吸引保持部材５２の第２の保持面５２５と平行な状態に位置付けられる。次に、上記破断力付与工程およびテープ引張工程が実施された分割予定ライン１０１と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン１０１に対して上述した破断力付与工程およびテープ引張工程を実施することにより、半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１０１に沿って個々の半導体チップに分割される。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、図示の実施形態においては２個のウエーハ破断手段（第１のウエーハ破断手段５aおよび第２のウエーハ破断手段５b）を備えた例を示したが、ウエーハ破断手段は１個でもよい。

本発明に従って構成されるウエーハの分割装置によって分割される半導体ウエーハの斜視図。 図１に示す半導体ウエーハに変質層形成加工を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 図２に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。 パルスレーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。 図２に示すレーザー加工装置により半導体ウエーハの分割予定ラインに沿って変質層形成加工を実施している状態を示す説明図。 図５に示す変質層形成加工において半導体ウエーハの内部に変質層を積層して形成した状態を示す説明図。 変質層形成加工が実施された半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。 本発明に従って構成されたウエーハの分割装置の斜視図。 図８に示すウエーハの分割装置の要部を分解して示す斜視図。 図８に示すウエーハの分割装置に装備されるウエーハ破断手段を構成する第１の吸引保持部材および第２の吸引保持部材の一実施形態を示す断面図。 図８に示すウエーハの分割装置に装備されるウエーハ破断手段を構成する第１の吸引保持部材および第２の吸引保持部材の他の実施形態を示す断面図。 図８に示す分割装置を構成するフレーム保持手段に保護テープを介して半導体ウエーハを支持した環状のフレームを保持し破断量付与工程を実施した状態を示す要部断面図。 図８に示す分割装置により破断力付与工程を実施した後にテープ引張工程を実施した状態を示す説明図。 図８に示す分割装置により破断力付与工程を実施した状態の一実施形態を示す要部断面図。 図８に示す分割装置により破断力付与工程を実施した状態の他の実施形態を示す要部断面図。 図８に示す分割装置によりテープ引張工程を実施した状態の一実施形態を示す要部断面図。 図８に示す分割装置によりテープ引張工程を実施した状態の他の実施形態を示す要部断面図。

符号の説明

１：レーザー加工装置
１１：レーザー加工装置のチャックテーブル
１２：レーザー光線照射手段
１３：撮像手段
２：ウエーハの分割装置
３：基台
４： フレーム保持手段
４１、４１：一対の支持部材
４２：保持テーブル
４３：ボールベアリング
４４：クランプ
４５：回動手段
５a：第１のウエーハ破断手段
５b：第２のウエーハ破断手段
５１：第１の吸引保持部材
５２：第２の吸引保持部材
５３：移動手段
５４：インデックス手段
６：検出手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：分割予定ライン
１０２：回路
１１０：変質層
１５：環状のフレーム
１６：保護テープ

Claims (5)

1. 分割予定ラインに沿って強度が低下せしめられているウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割装置において、
   ウエーハの一方の面に貼着した保護テープを保持するテープ保持手段と、
   該テープ保持手段に該保護テープを介して保持されたウエーハを分割予定ラインの両側において保護テープを介してそれぞれ吸引保持する保持面を備えた第１の吸引保持部材および第２の吸引保持部材と、該第１の吸引保持部材と該第２の吸引保持部材を離反する方向に移動せしめる移動手段とからなるウエーハ破断手段とを具備し、
   該第１の吸引保持部材の保持面と該第２の吸引保持部材の保持面は、互いに対向する側縁に向けてそれぞれ下方または上方に向けて傾斜して形成されている、
   ことを特徴とするウエーハの分割装置。
2. 該ウエーハ破断手段を該移動手段による移動方向に移動せしめるインデックス手段を備えている、請求項１記載のウエーハの分割装置。
3. 該第２の吸引保持部材は該第１の吸引保持部材に移動可能に配設されており、該移動手段は該第２の吸引保持部材を移動せしめ、該インデックス手段は該第１の吸引保持部材を移動せしめる、請求項２記載のウエーハの分割装置。
4. 該テープ保持手段に該保護テープを介して保持されたウエーハの分割予定ラインを検出する検出手段を備えている、請求項１から３のいずれかに記載のウエーハの分割装置。
5. 該保護テープは環状のフレームに装着されており、該テープ保持手段は該環状のフレームを支持するフレーム保持手段からなっている、請求項１から４のいずれかに記載のウエーハの分割装置。

Images