JP2004186635A

JP2004186635A - Cutting device for semiconductor substrate and cutting method

Info

Publication number: JP2004186635A
Application number: JP2002355045A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Oishi; 隆一大石
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutting device for a semiconductor substrate and a cutting method with reduced occurrence of cracks, fractures, etc. at the time of cutting the semiconductor substrate. <P>SOLUTION: The cutting device for a semiconductor substrate is provided with a cutting means for cutting a semiconductor substrate 1, supporting boards 5 and 6 for supporting the semiconductor substrate 1, and fixing means 7 and 8 fixing both sides of a region to be the cutting line of the semiconductor substrate 1. The above fixing means 7 and 8 include workpiece holders 7 and 8 in the region at least on one side to the cutting line, and include a pinching means fixing the semiconductor substrate 1 in such a manner as to sandwich it between the supporting boards 5 and 6 and the workpiece holders 7 and 8. Preferably, the above cutting means has an irradiating function of a laser beam 20. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板の切断装置および切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板を切断する際は、裏面を真空吸着によって加工ステージに固定した上で切断を行なっていた。特に、被加工物が反りを有しているような場合、真空吸着の吸着力で半導体基板を弾性変形させ、吸着力の範囲内で半導体基板を平坦化するなどして切断を行なっていた。
【０００３】
図８に従来の技術による半導体基板の切断装置の説明図を示す。半導体基板には、ポリシリコン基板など半導体を製造するための材料としての基板や基板表面にトランジスタなどが形成された製造途中の基板が含まれる。図８は半導体基板のうち、シリコン板をレーザ光線によって切断する装置および方法を説明する図である。そのうち図８（ａ）はシリコン板を切断する様子を示す斜視図である。シリコン板１を支持する支持台は、第１支持台５および第２支持台６から構成され、互いに離間して配置されている。この離間した空間はシリコン板１の切断線となるべき直線や曲線の形状に沿って形成されている。この空間を通過するようにレーザ光線２０が照射され、シリコン板１を切断する。図８（ｂ）に半導体基板の切断装置の概略断面図を示す。第１支持台５には第１支持台５を貫通するように複数本の吸着用真空配管３１が配置されており、吸着用真空ポンプ３０で真空引きが行なわれて、シリコン板１が吸着保持される。第１支持台５と第２支持台６との間には、ドロス吸引用配管３３が配置されている。レーザ光切断に伴って発生するドロスは、ドロス吸引用排気ポンプ３２によってドロス吸引用配管３３を通じて吸引される。シリコン板１の保持は、第１支持台５における吸着によってのみ行なわれている。
【０００４】
なお、以上本発明についての従来の技術を、出願人の知得した一般的技術情報に基づいて説明したが、出願人の記憶する範囲において、出願前までに先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、半導体基板を切断する際、切断を行なった切断線の両側のうち一方または両方において、シリコン板１が支持台から浮き上がり、矢印５０に示すようにシリコン板１の振動（以下、「ばたつき」という。）が生じることがあった。その結果、切断された片側の部分は大きく振動するのに対して、切断されていない反対側の部分は小さく振動し、それらの境界である切断面に大きな負荷がかかってしまい、図８（ｃ）に示すように切断面５６にクラック５５が生じることがあった。特に、反りを有するシリコン板１を切断する場合には、もともと有していた反りのために、切断面５６に不規則な力がかかり、クラック５５が発生しやすく、クラック５５が発生したまま切断を継続すると、シリコン板１が割れたり、破断して飛散したりするという問題があった。
【０００６】
切断線の両側を真空吸着した場合においても、切断面５６付近においてシリコン板１がばたつき、結果的には切断線の片側を吸着保持する状態と同様の状態になってしまい、クラック５５が生じるなどの問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、切断する際のクラックの発生や割れなどを低減した半導体基板の切断装置および切断方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体基板の切断装置は、半導体基板を切断するための切断手段と、上記半導体基板を支えるための支持台と、上記半導体基板の切断線となるべき領域の両側を固定する固定手段とを備える。上記固定手段は、上記切断線に対して少なくとも片側の領域に加工物押えを含み、上記支持台と上記加工物押えとで上記半導体基板を挟むように固定する挟持手段を含む。この構成を採用することにより、クラックの発生や割れなどを低減した上記半導体基板の切断装置を提供することができる。
【０００９】
上記発明において好ましくは、上記切断手段は、レーザ光線照射機能を有する。この構成を採用することにより、切断に際して溶融する幅を小さくすることができ、また切断速度も速くすることができる。
【００１０】
上記発明において好ましくは、上記加工物押えは、レーザ光線を透過する部材を含む。この構成を採用することにより、上記加工物押えの構成を簡単にすることができる。
【００１１】
上記発明において好ましくは、上記切断手段は、ウォータージェット噴射機能を有し、ウォータージェットをレーザ光線の導波路として用いる。この構成を採用することにより、上記ウォータージェットの水流に沿って上記レーザ光線を集光することができ、焦点ずれを防止することができる。
【００１２】
上記発明において好ましくは、上記切断手段は、ウォータージェット噴射機能、または、サンドブラスト噴射機能を有する。この構成を採用することにより、切断面における変質層の発生を伴わず、上記半導体基板を切断することができる。
【００１３】
上記発明において好ましくは、上記切断手段は、ダイシングブレードを含む。この構成を採用することにより、切断面の変質層の発生を伴わず、上記半導体基板を切断することができる。
【００１４】
上記発明において好ましくは、上記切断手段は、プラズマ噴射機能を有する。この構成を採用することにより、上記レーザ光線による切断装置などと比較して、安価に装置を形成することができる。
【００１５】
上記発明において好ましくは、上記挟持手段は、上記支持台と上記加工物押えとが、磁力によって互いに引力を生じる磁力発生手段を含む。この構成を採用することにより、円板形などの挟持しにくい形状の半導体基板を容易に挟持することができる。
【００１６】
上記発明において好ましくは、上記磁力発生手段は、電磁石を有する。または、上記磁力発生手段は、励磁状態と非励磁状態との切替えが可能なマグネットベースを含む。この構成を採用することにより、容易に上記半導体基板の固定と解放とを行なうことができる。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体基板の切断方法は、半導体基板の切断線となるべき領域の両側を、半導体基板を支えるための支持台に固定する基板固定工程と、上記半導体基板を切断する切断工程とを含む。上記基板固定工程は、上記切断線となるべき領域の両側のうち、少なくとも片側を挟持する基板挟持工程を含む。この方法を採用することにより、切断する際のクラックの発生や割れなどを低減することができる。
【００１８】
上記発明において好ましくは、上記基板挟持工程は、上記支持台に押し当てる向きに上記半導体基板を圧接させる工程を含む。この方法を採用することにより、上記半導体基板を容易に上記支持台に固定することができる。
【００１９】
上記発明において好ましくは、上記基板挟持工程は、磁力を用いて行なう。この方法を採用することにより、円板形などの挟持しにくい形状の上記半導体基板を容易に挟持することができる。
【００２０】
上記発明において好ましくは、上記磁力の発生源として、電磁石を用いる。または、上記磁力の発生源として、励磁状態と非励磁状態との切替えが可能なマグネットベースを用いる。この方法を採用することにより、容易に半導体基板の固定と解放とを行なうことができる。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記切断工程は、レーザ光線を照射して行なう。この方法を採用することにより、切断に際して溶融させる幅を小さくすることができ、また切断速度も速くすることができる。
【００２２】
上記発明において好ましくは、上記基板挟持工程は、上記レーザ光線に対して透過性を有する透過部材を、上記半導体基板に押し当てる工程を含み、上記切断工程は、上記レーザ光線が上記透過部材を通過するように行なう。この方法を採用することにより、上記半導体基板を押し当てる部材を２つ以上準備する必要はなく、１つの部材で上記半導体基板を押し当てて固定することができる。
【００２３】
上記発明において好ましくは、上記切断工程は、ウォータージェットを噴き当てて行なう。または、サンドブラストを噴き付けて行なう。この方法を採用することにより、切断面の変質層の発生を伴わず、上記半導体基板の切断を行なうことができる。
【００２４】
上記発明において好ましくは、上記切断工程は、上記ウォータージェットの水流の中を通過するようにレーザ光線を照射する工程を含む。この方法を採用することにより、上記ウォータージェット水流に沿って、上記レーザ光線を照射位置に導くことができる。
【００２５】
上記発明において好ましくは、上記切断工程は、ダイシング加工によって行なう。この方法を採用することにより、切断面の変質層の発生を伴わず、上記半導体基板を切断することができる。
【００２６】
上記発明において好ましくは、上記切断工程は、プラズマ切断によって行なう。この方法を採用することにより、比較的安価に上記半導体基板の切断を行なうことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における半導体基板の切断装置および切断方法について説明する。
【００２８】
（装置の構成）
図１（ａ）に本発明に基づく実施の形態１における切断装置主要部の概略拡大図を示す。本実施の形態においては、切断手段としてレーザ光線を用いている。図１（ａ）に示すように、シリコン板１は、第１支持台５および第２支持台６に支持されている。第１支持台５および第２支持台６が互いに離間して配置されていることは、従来の技術に基づく切断装置と同様である。本実施の形態における切断装置は、第１加工物押え７および第２加工物押え８を備える。第１加工物押え７は、第１支持台５の上方に配置され、シリコン板１は第１支持第５および第１加工物押え７に挟持される。同様に、第２加工物押え８は第２支持台６の上方に配置されて、第２加工物押え８と第２支持台６とでシリコン板１を挟持する。すなわち、加工物押えと支持台とでそれぞれ挟むようにシリコン板を固定する。
【００２９】
図２（ａ）に本実施の形態における切断装置の概略断面図を示す。レーザ発振機３７から発振したレーザ光は、光ファイバ３８によって切断箇所まで導かれ、集光レンズ３６によって集光されて、切断の対象物であるシリコン板１に照射される。第１支持台５と第２支持台６とは連結されており（図示せず）、ＸＹＺスキャナ９によって位置が検知され、ＸＹＺスキャナ９に内蔵のモータによって切断線に対応して移動する。第１支持台５と第２支持台６との間には、ドロス吸引用排気ポンプ３２に接続されたドロス吸引用配管３３が配置され、切断と同時に発生するドロスを吸引する。
【００３０】
本実施の形態においては、レーザ光を加工部まで導くために光ファイバ３８を用いた例を示したが、ミラーなどを用いてレーザ光を加工部に導いてもよい。また、切断を行なうための半導体基板の移動は、ＸＹＺスキャナを用いる場合を図示したが、第１支持台５および第２支持台６は移動させずに、光ファイバ３８自体を移動させてもよい。また、ミラーを用いたレーザ光線の照射装置においては、ミラーの角度を変更することで切断を行なうことができる。このように、レーザ光線を照射する機構に関しては、特に限定されるものではなく、レーザ光線が相対的に半導体基板上を移動できる装置であればよい。
【００３１】
シリコン板１は、切断位置にレーザ光線２０が照射されて溶断される。シリコン板１において切断線の両側は、支持台と加工物押さえとにそれぞれ挟持されて固定されている。本実施の形態においては、固定手段として、第１支持台５および第２支持台６は鉄製のものを使用して、第１加工物押え７および第２加工物押え８にはサマリウムコバルト磁石を使用している。支持台と加工物押えとが互いに引合うことによって、シリコン板１は磁力によって支持台に押えつけられて固定されている。固定手段としては、支持台を磁石としてもよいし、支持台および加工物押えを共に磁石としてもよい。この際、被加工物の取り外し作業を考慮して、励磁状態と非励磁状態との切り替えが可能な電磁石や永久磁石の中でもマグネットベースを用いることが好ましい。
【００３２】
加工物押えが切断を行なうレーザ光の波長領域に対して透明な材質で形成された透過部材１０であれば、図２（ｂ）に示すように、加工物押えを分離して形成する必要なく、１つの部材で加工物押えを形成することができる。たとえば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波を用いて切断する場合には透過部材１０の材質として、ガラスを用いることができる。
【００３３】
本実施の形態においては、図８に示した従来の技術による切断装置のように、半導体基板の下面を吸着固定する構成は有していないが、加工物押えによる固定に加えて、半導体基板の下面を真空吸着するための構成を有していてもよい。
【００３４】
（装置の作用・効果、切断方法）
図１（ｂ）および図１（ｃ）にシリコン基板１を支持台に固定する方法を説明する図を示す。図１（ｂ）に示すように、第１支持台５および第２支持台６の上面にシリコン板１を配置する。矢印５１，５２で示すように、第１加工物押え７および第２加工物押え８によって、シリコン板１の上方からシリコン板１を押えつける。第１加工物押え７および第２加工物押え８は磁石でできており、鉄製の支持台との間に磁力が働くことによって、シリコン板１は支持台と加工物押えとに挟持されるように固定される。この際にシリコン板１に反りが生じていても、強力な挟みこまれる力によって、シリコン板１は弾性変形して反りは大幅に減少される。図１（ｃ）にシリコン板１の切断中の断面図を示す。シリコン板１の切断中においても切断線の両側は強力に固定されているため、レーザ光線によって切断を行なった場合でも、ばたつきは生じず、切断面に負荷をかけることはない。よって、シリコン基板１にクラックや割れは生じずに良好な切断を行なうことができる。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、レーザ光線２０は、光ファイバ３８の先端から発振して、集光レンズ３６を通してシリコン板１に照射される。ＸＹＺスキャナ９によって、第１支持台５および第２支持台６が移動することに伴い、シリコン板１上の照射される位置が移動して切断線となり、シリコン板１を任意の形状で切断することができる。
【００３６】
本発明の効果を確認するために、従来の技術によるシリコン板の切断試験と本発明に基づくシリコン板の切断試験とを行なって結果の比較を行なった。
【００３７】
初めに、従来の技術に基づくシリコン板の切断試験とを行なった。装置は、図８（ｂ）に示したシリコン板１の下面を吸着固定する装置を用いた。切断の対象となるシリコン板の大きさは、１７０ｍｍ×１７０ｍｍ×０．４ｍｍであり、このシリコン板の反りは約２ｍｍであった。このシリコン板から１５５ｍｍ×１５５ｍｍ×０．４ｍｍの大きさのものを切り出したときの歩留まりを求めた。レーザ光線を照射する条件としては、レーザにはＮｄ：ＹＡＧレーザを用い、このレーザの基本波である１．０６４μｍの波長の光を用いた。その他、レーザ出力２００Ｗ、パルス周波数５００Ｈｚ、パルス幅３ミリ秒、ビーム径２００μｍ、切断速度１０００ｍｍ／分、アシストガスとしてエアを吹き付けて切断を行なった。
【００３８】
シリコン板を１００枚を切断した結果、ほとんどの場合、切断中にシリコン板にばたつきが生じた。１００枚のうち３５枚が良好に切断できたものの、残りの６５枚については、クラックや割れが発生した。すなわち、歩留まりは３５％であった。
【００３９】
次に、本発明に基づく実施の形態１における切断装置を用いて、シリコン板を切断する試験を行なった。試験に用いた切断装置は図２（ａ）に示した切断装置であり、２つの加工物支持台５，６は、それぞれ鉄を材料として形成されている。２つの加工物押え７，８は、サマリウムコバルト磁石からなり、大きさは１０ｍｍ×１０ｍｍ×１４０ｍｍである。切断の対象となるものは、従来の技術に基づく切断試験と同様に、大きさが１７０ｍｍ×１７０ｍｍ×０．４ｍｍ、反りが約２ｍｍのシリコン板を選定し、このシリコン板から１５５ｍｍ×１５５ｍｍ×０．４ｍｍの大きさのものを切り出した。２つの加工物押え７，８を、加工物押えの長軸方向が加工線と平行になるように切断線から５ｍｍ程度離れた位置に配置した。レーザ光線を照射する条件も従来の技術に基づく切断試験と同様に、レーザにはＮｄ：ＹＡＧレーザを用い、レーザの基本波である１．０６４μｍの波長の光を用いた。その他の条件としては、レーザ出力２００Ｗ、パルス周波数５００Ｈｚ、パルス幅３ミリ秒、ビーム径２００μｍ、切断速度１０００ｍｍ／分、アシストガスとしてエアを吹き付ける条件で切断を行なった。
【００４０】
この試験においては、切断を安定して行なうことができ、切断中にシリコン板がばたつく現象は見られず、切断終了までシリコン板は完全に支持台に固定されたままであった。シリコン板を５００枚切断した結果、１８枚にクラックや割れが発生していたものの、残り４８２枚は所望の形状に加工されており、歩留まりは９６．４％であった。
【００４１】
このように、切断線となるべき領域の両側を固定し、さらに半導体基板の厚さ方向から挟みこむように固定することによって、反りを有する基板に対しても歩留まりよく切断を行なうことができる。特に、基板の脆性が大きくなるほど、本発明の効果は大きくなり、切断時のクラックや割れを大幅に低減することができる。レーザによる切断装置は、他の切断方法と比較して、切断部の幅を小さくすることができ、さらに、加工速度も比較的速くすることができる。
【００４２】
また、加工物押えが当該レーザ光を透過する部材から形成され、加工物押えが分離されておらず全体として１つである図２（ｂ）に示す切断装置についても同様の試験を行ない、ほぼ同等の結果が確認された。このような加工物押えの構成や方法を採用することにより、装置の構成が簡略化できて、安価に装置を製造することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態における切断装置および切断方法は多くにおいて実施の形態１と同様である。実施の形態１と異なる点は、半導体基板を固定する固定手段にある。実施の形態１においては、第１加工物押えおよび第２加工物押えともに、磁力を用いてシリコン板を固定した。本実施の形態においては、シリコン板の固定手段として、磁力によるものの他、真空吸着での固定、機械的な固定手段での固定、およびこれらの組み合わせについての切断試験を行なった。試験方法は、実施の形態１における切断試験と同様にレーザ光による切断を行ない、同様のシリコン板、レーザ照射条件で切断を行なった。磁力による固定手段としては、サマリウムコバルト磁石と鉄との組合せを用いた。真空吸着による固定手段としては、従来の技術による固定手段と同様に第１支持台に吸着用真空配管が形成されたものを使用して、吸着固定を行なった。機械的な固定手段としては、半導体基板の上方からばねを用いて押えつけて固定した。切断におけるシリコン板の歩留まりを求めて、それぞれの固定手段の良否の比較を行なった。固定手段の組合せとそれぞれの組合せに対する歩留まりを表１に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
切断試験の結果、全ての組合せに対して９０％以上の歩留まりが確保でき、良好な切断を行うことができた。特に試験番号４および５の結果に着目すると、切断線の両側のうち片側は第１支持台の下側からの真空吸着のみの固定として、シリコン板を挟みこむように固定しなくても、反対側で第２支持台と第２加工物押えとによってシリコン板を挟むように固定していれば、良好な切断を行なうことができる。この他の試験についても固定手段によって歩留まりは大差なく、いずれの方法においても良好な切断を行うことができる。
【００４６】
本実施の形態においては、挟持手段として、磁力による固定、機械的な固定方法を例示したが、とくにこれらの挟持手段に限られず、半導体基板を挟みこむように固定できればよい。たとえば、機械的な固定方法としてばねで押え付ける方法を例示したが、その他にも、ねじで押えつけて固定する方法などがあり、その挟持手段の種類が限定されるものではない。
【００４７】
ばねなどによる機械的な固定手段は構造が容易で、安価に形成することができる。一方で磁力による固定手段は、容易に固定、解放を行なうことができる。また、磁力による固定手段は、切断を行なう形状の自由度が大きい利点を有する。たとえば、円形の半導体基板を切り出すとき、機械的に固定する方法であれば、固定部材（支え棒など）が切断線となるべきところを少なくとも１箇所は横切る必要があり、連続して切断を行なうことが困難であるか、または、切断装置の構造が複雑になる。一方で磁力による固定手段は、円柱形の加工物押えを採用すれば容易に固定を行なうことができる。
【００４８】
（実施の形態３）
図３を参照して、本発明に基づく実施の形態３における半導体基板の切断装置および切断方法について説明する。本実施の形態における半導体基板の切断装置は、第１支持台５、第２支持台６、第１加工物押え７および第２加工物押え８を備えており、これらの支持台と加工物押えとで、半導体基板としてのシリコン板１を固定することや、ＸＹＺスキャナ９を備えて切断方向に対応する方向に支持台が移動することは実施の形態１と同様である。
【００４９】
本実施の形態における半導体切断装置は、切断手段として、ウォータージェット噴射装置を備える。ウォータージェット噴射装置は、噴射水を加圧するための加圧ポンプ４０および加圧水用ホース３９を含む。砥粒が混入された水が、加圧ポンプ４０で加圧されて、ノズル４５からシリコン板１に向けて噴射されることによってシリコン板１を切断する。第１支持台５と第２支持台６との間には、排水用ポンプ３４に接続された排水用配管３５が配置され、切断に使用された水は排水用配管３５内に溜まることなく排水される。
【００５０】
実施の形態１と同様に、切断試験を行なった。切断に用いた砥粒は＃１２０のガーネット、ノズルの径は０．３ｍｍ、圧力は２９４ＭＰａ、切断速度１０００ｍｍ／分でシリコン板１の切断を行なった。切断時の状況および結果は良好であり、歩留まりは９２．３％であった。
【００５１】
この切断装置と切断方法を採用することにより、レーザ光線による切断方法、プラズマによる切断方法のように切断部の変質層が生じることがなく、基板の機械的強度を損なわずに切断することができる。
【００５２】
（実施の形態４）
図４を参照して、本発明に基づく実施の形態４における半導体基板の切断装置および切断方法について説明する。本実施の形態における半導体基板の切断装置は、第１支持台５、第２支持台６、第１加工物押え７および第２加工物押え８を備えており、これらの支持台と加工物押えとで、半導体基板としてのシリコン板１を固定することや、ＸＹＺスキャナ９を備えて切断方向に対応する方向に支持台が移動することは実施の形態１と同様である。
【００５３】
本実施の形態における半導体切断装置は、切断手段としてサンドブラスト装置を備える。サンドブラスト装置は、圧力をかけるためのサンドコンプレッサ４１およびサンドブラスト導入ホース４２を含む。ノズル４６からサンドブラスト流２３がシリコン板１に向けて噴射されることによって、切断を行なう。
【００５４】
実施の形態１と同様に、切断試験を行なった。切断に用いた砥粒は＃８０のガーネット、ノズルの径０．４ｍｍ、切断速度は６００ｍｍ／分でシリコン板１の切断を行った。切断時の状況および結果は良好であり、歩留まりは９３．４％であった。
【００５５】
この切断装置と切断方法を採用することにより、レーザ光線による切断方法、プラズマによる切断方法のように切断部の変質層が生じることがなく、基板の機械的強度を損なわずに切断することができる。
【００５６】
（実施の形態５）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態５における半導体基板の切断装置および切断方法について説明する。本実施の形態における半導体基板の切断装置は、第１支持台５、第２支持台６、第１加工物押え７および第２加工物押え８を備えており、これらの支持台と加工物押えとで、半導体基板としてのシリコン板１を固定することや、ＸＹＺスキャナ９を備えて切断方向に対応する方向に支持台が移動することは実施の形態１と同様である。
【００５７】
本実施の形態における半導体切断装置は切断手段として、ウォータージェット２１の水流内にレーザ光線２０を通す装置を示す。水を加圧するための加圧ポンプ４０および加圧水用ホース３９を含み、ノズル４７からウォータージェット２１が噴射される。一方でレーザ発振機３７によってレーザ光線２０を発振し、ウォータージェット２１とレーザ光線２０とが重なるように配置して、ウォータージェット２１を導波路としてレーザ光を照射位置まで導いてシリコン板１を切断する。第１支持台５と第２支持台６との間には、排水用ポンプ３４に接続された排水用配管３５が配置され、切断に使用された水は排水用配管３５内に溜まることなく排水される。
【００５８】
実施の形態１と同様に、切断試験を行なった。切断試験においては、ウォータージェット２１を噴出するノズルの径は０．１ｍｍ、圧力は２００ＭＰａ、レーザ光線にはＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波である１．０６４μｍの波長の光を用い、レーザ出力３００Ｗ、パルス周波数１０００Ｈｚ、パルス幅３ミリ秒、ビーム径１００μｍ、切断速度２０００ｍｍ／分で切断を行なった。この切断手段の場合も切断時の状況および結果は良好で、歩留まりは９１．３％であった。
【００５９】
この切断装置と切断方法とを採用することにより、切断部の幅を小さくすることができ、さらに、加工速度も速くすることができる。また、レーザ光はウォータージェットに沿って進むため、ウォータージェットを導波路とすることによって、レーザ光の焦点のずれを防止できる。また、切断面が水に接触していることから、端面の酸化を防止することができる。
【００６０】
（実施の形態６）
図６を参照して、本発明に基づく実施の形態６における半導体基板の切断装置および切断方法について説明する。本実施の形態における半導体基板の切断装置は、第１支持台５、第２支持台６、第１加工物押え７および第２加工物押え８を備えており、これらの支持台と加工物押えで、半導体基板としてのシリコン板１を固定することや、ＸＹＺスキャナ９を備えて切断方向に対応する方向に支持台が移動することは実施の形態１と同様である。
【００６１】
本実施の形態における切断手段としては、プラズマジェットによって半導体基板を溶断する。ガス供給管４８の先端に配置されたプラズマトーチ４３からプラズマジェット２２を噴射して、シリコン板１を溶断する。レーザ切断装置と同様に、第１支持台５と第２支持台６との間の切断線となるべき空間には、ドロス吸引用配管が配置されており、切断に伴って発生するドロスをドロス吸引用ポンプによって吸引する（図示せず）。
【００６２】
実施の形態１と同様に、切断試験を行なった。切断試験は、電流２５０Ａ、切断速度３５００ｍｍ／分、酸素流量４０リットル／分、空気流量３０リットル／分の条件で行なった。この切断手段の場合も切断時の切断状況および結果は良好で、歩留まりは９０．２％であった。
【００６３】
この切断装置と切断方法は、同じ溶融による切断であるレーザ光線による切断などと比較して、構成が容易であり、安価に切断手段を形成することができる。
【００６４】
（実施の形態７）
図７を参照して、本発明に基づく実施の形態７における半導体基板の切断装置および切断方法について説明する。本実施の形態における半導体基板の切断装置は、第１支持台５、第２支持台６、第１加工物押え７および第２加工物押え８を備えており、これらの支持台と加工物押えで、半導体基板としてのシリコン板１を固定することや、ＸＹＺスキャナ９を備えて切断方向に対応する方向に支持台が移動することは実施の形態１と同様である。
【００６５】
本実施の形態における切断手段としては、ダイシング装置を用いて、機械的に切断する。円板形のダイシングブレード４４を高速回転させて、シリコン板１を切断する。切断箇所の近傍にはダイシングブレード４４を冷却するための冷却水を噴射する冷却水噴射管４９が配置されている。切断試験には＃４００のダイシングブレードを用い、回転数３０００ｒｐｍ、切断速度２０００ｍｍ／分で行なった。この切断手段の場合も切断時の切断状況および結果は良好で、歩留まりは９５．１％であった。
【００６６】
この切断装置と切断方法を採用することにより、レーザ光線による切断方法、プラズマによる切断方法のように切断部の変質層が生じることがなく、基板の機械的強度を損なわずに切断することができる。
【００６７】
上記の全ての実施の形態においては、切断される半導体基板は平面状に伸ばしたものを示したが、特に平面状である必要はなく、たとえば被加工物の反りによる曲面状の半導体基板の場合も同様の効果を有する。その他、表面が平面に限られず、凹凸を有していたり、曲面になっていてもよい。本発明は、基板が薄板であって脆性が大きい場合に効果が大きいが、半導体基板の形状や材質が限定されるわけではない。
【００６８】
また、説明においては、主にシリコン板を用いて説明を行なったが、特にシリコン板に限定されるわけではなく、基板全般にわたって適用が可能である。シリコン板としては、太陽電池用の板状シリコンの切断などに採用することができる。
【００６９】
上記の半導体切断装置の支持台は、切断線を含むように２つに分かれたものであるが、レーザ切断時のドロス吸引のために必要なドロス吸引用配管の配置など、特に必要な場合を除いて一体型の支持台であってもよい。または、切断する手段を問わずに本願発明は適用可能である。たとえば、上記のレーザ切断、ウォータージェットによる切断方法などのほか、ガス切断などにも適用することができる。切断加工される被加工物の切断線の両側を固定することが可能な機構を有し、かつ、少なくとも一方を板厚方向に挟み込むようにして固定することが可能な機構を持つことが本発明の本質であり、その他の変更は本質的なものではない。
【００７０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、切断する半導体基板の切断線の両側を固定し、さらに少なくとも一方を半導体基板を挟むように固定することによって、切断時に生じる半導体基板のばたつきなどを低減することができる。よって、クラックの発生や割れなどを低減して半導体基板を切断することができる切断装置および切断方法を提供することができる。特に、反りを有する半導体基板を歩留まりよく切断することが可能になり、製品の低コスト化、資源の有効活用に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に基づく実施の形態１における半導体基板の切断装置および切断方法を説明する図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明に基づく実施の形態１における半導体基板の切断装置の概略断面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態３における半導体基板の切断装置の概略断面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態４における半導体基板の切断装置の概略断面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態５における半導体基板の切断装置の概略断面図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態６における半導体基板の切断装置の概略断面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態７における半導体基板の切断装置の概略断面図である。
【図８】従来の技術に基づく半導体基板の切断装置および切断方法を説明する図であり、（ａ）は切断時の斜視図、（ｂ）は切断装置の概略断面図、（ｃ）は切断中の半導体基板の不具合を説明する図である。
【符号の説明】
１シリコン板、５第１支持台、６第２支持台、７第１加工物押え、８第２加工物押え、９ＸＹＺスキャナ、１０透過部材、２０レーザ光線、２１ウォータージェット、２２プラズマジェット、２３サンドブラスト流、３０吸着用真空ポンプ、３１吸着用真空配管、３２ドロス吸引用排気ポンプ、３３ドロス吸引用配管、３４排水ポンプ、３５排水用配管、３６集光レンズ、３７レーザ発振機、３８光ファイバ、３９加圧水用ホース、４０加圧ポンプ、４１サンドコンプレッサ、４２サンドブラスト導入ホース、４３プラズマトーチ、４４ダイシングブレード、４５，４６，４７ノズル、４８ガス供給管、４９冷却水噴射管、５０，５１，５２矢印、５５
クラック、５６切断面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor substrate cutting apparatus and a cutting method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when cutting a semiconductor substrate, the back surface is fixed to a processing stage by vacuum suction and then the cutting is performed. In particular, when the workpiece has a warp, the semiconductor substrate is elastically deformed by the suction force of vacuum suction, and the semiconductor substrate is flattened within the range of the suction force.
[0003]
FIG. 8 is an explanatory view of a conventional semiconductor substrate cutting apparatus. The semiconductor substrate includes a substrate as a material for manufacturing a semiconductor, such as a polysilicon substrate, and a substrate in the middle of manufacturing in which transistors and the like are formed on the surface of the substrate. FIG. 8 is a diagram for explaining an apparatus and method for cutting a silicon plate of a semiconductor substrate with a laser beam. FIG. 8A is a perspective view showing how the silicon plate is cut. The support base that supports the silicon plate 1 is composed of a first support base 5 and a second support base 6, which are arranged apart from each other. This spaced-apart space is formed along the shape of a straight line or a curve to be a cutting line of the silicon plate 1. The laser beam 20 is irradiated so as to pass through this space, and the silicon plate 1 is cut. FIG. 8B shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate cutting apparatus. A plurality of vacuum suction pipes 31 are arranged on the first support base 5 so as to penetrate the first support base 5, and vacuum suction is performed by the suction vacuum pump 30 to hold the silicon plate 1 by suction. Is done. A dross suction pipe 33 is disposed between the first support base 5 and the second support base 6. Dross generated along with the laser beam cutting is sucked through the dross suction pipe 33 by the dross suction exhaust pump 32. The silicon plate 1 is held only by suction on the first support 5.
[0004]
In addition, although the prior art about this invention was demonstrated based on the general technical information which the applicant acquired, the information which should be disclosed as prior art document information before filing in the range which an applicant memorize | stores The applicant does not have
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIGS. 8A and 8B, when the semiconductor substrate is cut, the silicon plate 1 is lifted from the support base on one or both sides of the cut cutting line, as indicated by an arrow 50. In some cases, vibration of the silicon plate 1 (hereinafter referred to as “flapping”) occurred. As a result, the cut portion on one side vibrates greatly, while the uncut portion on the opposite side vibrates slightly, and a large load is applied to the cut surface as a boundary between them, as shown in FIG. ), A crack 55 may occur in the cut surface 56 as shown in FIG. In particular, when the silicon plate 1 having warpage is cut, an irregular force is applied to the cut surface 56 due to the warp originally provided, and the crack 55 is likely to be generated. If the process is continued, there is a problem that the silicon plate 1 is broken or broken and scattered.
[0006]
Even when both sides of the cutting line are vacuum-sucked, the silicon plate 1 flutters in the vicinity of the cutting surface 56, resulting in a state similar to the state of sucking and holding one side of the cutting line, resulting in a crack 55. There was a problem.
[0007]
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor substrate cutting device and a cutting method in which generation of cracks and cracks during cutting are reduced. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor substrate cutting apparatus according to the present invention includes a cutting means for cutting a semiconductor substrate, a support for supporting the semiconductor substrate, and a region to be a cutting line for the semiconductor substrate. And fixing means for fixing the both sides. The fixing means includes a work clamp in at least one region with respect to the cutting line, and includes a clamping means for fixing the semiconductor substrate so as to sandwich the semiconductor substrate between the support base and the work clamp. By adopting this configuration, it is possible to provide the semiconductor substrate cutting device in which the occurrence of cracks and cracks are reduced.
[0009]
Preferably, in the above invention, the cutting means has a laser beam irradiation function. By adopting this configuration, it is possible to reduce the width of melting at the time of cutting, and to increase the cutting speed.
[0010]
In the above invention, preferably, the workpiece presser includes a member that transmits a laser beam. By adopting this configuration, the configuration of the workpiece presser can be simplified.
[0011]
Preferably, in the above invention, the cutting means has a water jet injection function and uses the water jet as a laser beam waveguide. By adopting this configuration, the laser beam can be condensed along the water flow of the water jet, and defocusing can be prevented.
[0012]
Preferably, in the above invention, the cutting means has a water jet injection function or a sandblast injection function. By adopting this configuration, it is possible to cut the semiconductor substrate without generating a deteriorated layer on the cut surface.
[0013]
Preferably in the above invention, the cutting means includes a dicing blade. By adopting this configuration, the semiconductor substrate can be cut without generating an altered layer on the cut surface.
[0014]
Preferably in the above invention, the cutting means has a plasma injection function. By adopting this configuration, the apparatus can be formed at a lower cost than the above-described cutting apparatus using a laser beam.
[0015]
Preferably, in the above invention, the clamping means includes a magnetic force generating means in which the support base and the workpiece presser generate an attractive force with each other by a magnetic force. By adopting this configuration, it is possible to easily hold a semiconductor substrate having a disk shape or the like that is difficult to hold.
[0016]
Preferably, in the above invention, the magnetic force generating means has an electromagnet. Alternatively, the magnetic force generating means includes a magnet base capable of switching between an excited state and a non-excited state. By adopting this configuration, the semiconductor substrate can be easily fixed and released.
[0017]
In order to achieve the above object, a semiconductor substrate cutting method according to the present invention includes a substrate fixing step for fixing both sides of a region to be a cutting line of a semiconductor substrate to a support for supporting the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate. Cutting step. The substrate fixing step includes a substrate clamping step of clamping at least one side of both sides of the region to be the cutting line. By adopting this method, it is possible to reduce the occurrence of cracks and cracks during cutting.
[0018]
Preferably, in the above invention, the substrate clamping step includes a step of pressing the semiconductor substrate in a direction in which the substrate is pressed against the support base. By adopting this method, the semiconductor substrate can be easily fixed to the support base.
[0019]
Preferably, in the above invention, the substrate clamping step is performed using magnetic force. By adopting this method, it is possible to easily clamp the semiconductor substrate having a disk shape or the like that is difficult to clamp.
[0020]
In the above invention, an electromagnet is preferably used as the magnetic force generation source. Alternatively, a magnet base capable of switching between an excited state and a non-excited state is used as the magnetic force generation source. By adopting this method, the semiconductor substrate can be easily fixed and released.
[0021]
Preferably, in the above invention, the cutting step is performed by irradiating a laser beam. By adopting this method, the width to be melted at the time of cutting can be reduced, and the cutting speed can be increased.
[0022]
Preferably, in the above invention, the substrate clamping step includes a step of pressing a transmission member having transparency to the laser beam against the semiconductor substrate, and the cutting step includes the laser beam passing through the transmission member. Do as you do. By adopting this method, it is not necessary to prepare two or more members for pressing the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate can be pressed and fixed with one member.
[0023]
Preferably in the above invention, the cutting step is performed by spraying a water jet. Alternatively, sandblasting is performed. By adopting this method, the semiconductor substrate can be cut without generating an altered layer on the cut surface.
[0024]
Preferably, in the above invention, the cutting step includes a step of irradiating a laser beam so as to pass through the water flow of the water jet. By adopting this method, the laser beam can be guided to the irradiation position along the water jet water flow.
[0025]
Preferably, in the above invention, the cutting step is performed by dicing. By adopting this method, it is possible to cut the semiconductor substrate without generating an altered layer on the cut surface.
[0026]
Preferably, in the above invention, the cutting step is performed by plasma cutting. By adopting this method, the semiconductor substrate can be cut relatively inexpensively.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the semiconductor substrate cutting device and cutting method according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0028]
(Device configuration)
FIG. 1 (a) shows a schematic enlarged view of the main part of the cutting device according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a laser beam is used as the cutting means. As shown in FIG. 1A, the silicon plate 1 is supported by the first support base 5 and the second support base 6. The fact that the first support base 5 and the second support base 6 are arranged apart from each other is the same as the cutting device based on the conventional technique. The cutting device in the present embodiment includes a first workpiece presser 7 and a second workpiece presser 8. The first workpiece presser 7 is disposed above the first support 5, and the silicon plate 1 is sandwiched between the first support fifth and the first workpiece presser 7. Similarly, the second workpiece presser 8 is disposed above the second support base 6, and the silicon plate 1 is sandwiched between the second workpiece presser 8 and the second support base 6. That is, the silicon plate is fixed so as to be sandwiched between the workpiece presser and the support base.
[0029]
FIG. 2A shows a schematic cross-sectional view of the cutting device according to the present embodiment. The laser light oscillated from the laser oscillator 37 is guided to the cutting position by the optical fiber 38, is condensed by the condensing lens 36, and is irradiated onto the silicon plate 1 which is an object to be cut. The first support base 5 and the second support base 6 are connected (not shown), and their positions are detected by the XYZ scanner 9 and moved corresponding to the cutting line by a motor built in the XYZ scanner 9. A dross suction pipe 33 connected to the dross suction exhaust pump 32 is disposed between the first support base 5 and the second support base 6, and sucks dross generated simultaneously with the cutting.
[0030]
In the present embodiment, an example in which the optical fiber 38 is used to guide the laser beam to the processing unit has been described. However, the laser beam may be guided to the processing unit using a mirror or the like. In addition, although the movement of the semiconductor substrate for cutting is illustrated using an XYZ scanner, the optical fiber 38 itself may be moved without moving the first support base 5 and the second support base 6. . Moreover, in the laser beam irradiation apparatus using a mirror, it can cut | disconnect by changing the angle of a mirror. As described above, the mechanism for irradiating the laser beam is not particularly limited as long as the apparatus can relatively move the laser beam on the semiconductor substrate.
[0031]
The silicon plate 1 is melted by being irradiated with a laser beam 20 at a cutting position. In the silicon plate 1, both sides of the cutting line are sandwiched and fixed by a support base and a workpiece presser, respectively. In the present embodiment, as the fixing means, the first support base 5 and the second support base 6 are made of iron, and the first workpiece presser 7 and the second workpiece presser 8 are made of samarium cobalt magnets. I use it. When the support base and the work clamp are attracted to each other, the silicon plate 1 is pressed and fixed to the support base by a magnetic force. As the fixing means, the support base may be a magnet, and both the support base and the workpiece presser may be magnets. At this time, it is preferable to use a magnet base among electromagnets and permanent magnets capable of switching between an excited state and a non-excited state in consideration of the work for removing the workpiece.
[0032]
If the work clamp is made of a transparent member 10 made of a material transparent to the wavelength region of the laser beam to be cut, there is no need to separately form the work clamp as shown in FIG. A workpiece presser can be formed with a single member. For example, glass can be used as the material of the transmissive member 10 when cutting using a fundamental wave of an Nd: YAG laser.
[0033]
In the present embodiment, unlike the conventional cutting apparatus shown in FIG. 8, there is no configuration for adsorbing and fixing the lower surface of the semiconductor substrate. However, in addition to fixing by the workpiece holder, You may have the structure for carrying out the vacuum suction of the lower surface.
[0034]
(Operation / effect of the device, cutting method)
FIGS. 1B and 1C illustrate a method for fixing the silicon substrate 1 to the support base. As shown in FIG. 1B, the silicon plate 1 is arranged on the upper surfaces of the first support base 5 and the second support base 6. As indicated by

arrows

51 and 52, the silicon plate 1 is pressed from above the silicon plate 1 by the first workpiece presser 7 and the second workpiece presser 8. The first workpiece presser 7 and the second workpiece presser 8 are made of magnets, and magnetic force acts between the iron support and the silicon plate 1 so that the silicon plate 1 is sandwiched between the support and the workpiece presser. Fixed to. Even if the silicon plate 1 is warped at this time, the silicon plate 1 is elastically deformed by the force of the strong sandwiching, and the warpage is greatly reduced. FIG. 1C shows a sectional view of the silicon plate 1 during cutting. Even when the silicon plate 1 is being cut, both sides of the cutting line are firmly fixed, so even if the cutting is performed with a laser beam, no flapping occurs and no load is applied to the cut surface. Therefore, the silicon substrate 1 can be satisfactorily cut without being cracked or broken.
[0035]
As shown in FIG. 2A, the laser beam 20 oscillates from the tip of the optical fiber 38 and is irradiated to the silicon plate 1 through the condenser lens 36. As the first support base 5 and the second support base 6 move by the XYZ scanner 9, the irradiated position on the silicon plate 1 moves to become a cutting line, and the silicon plate 1 is cut into an arbitrary shape. be able to.
[0036]
In order to confirm the effect of the present invention, a silicon plate cutting test according to the prior art and a silicon plate cutting test according to the present invention were performed and the results were compared.
[0037]
First, a silicon plate cutting test based on a conventional technique was performed. As the apparatus, an apparatus for adsorbing and fixing the lower surface of the silicon plate 1 shown in FIG. 8B was used. The size of the silicon plate to be cut was 170 mm × 170 mm × 0.4 mm, and the warpage of this silicon plate was about 2 mm. The yield when a 155 mm × 155 mm × 0.4 mm size piece was cut out from this silicon plate was determined. As a condition for irradiating the laser beam, an Nd: YAG laser was used as the laser, and light having a wavelength of 1.064 μm, which is a fundamental wave of this laser, was used. In addition, cutting was performed by blowing air as an assist gas with a laser output of 200 W, a pulse frequency of 500 Hz, a pulse width of 3 milliseconds, a beam diameter of 200 μm, a cutting speed of 1000 mm / min.
[0038]
As a result of cutting 100 silicon plates, in most cases, the silicon plate fluttered during cutting. Although 35 out of 100 sheets could be cut well, cracks and cracks occurred on the remaining 65 sheets. That is, the yield was 35%.
[0039]
Next, the test which cut | disconnects a silicon plate was done using the cutting device in Embodiment 1 based on this invention. The cutting device used in the test is the cutting device shown in FIG. 2A, and the two

workpiece support bases

5 and 6 are each made of iron as a material. The two

workpiece holders

7 and 8 are made of samarium cobalt magnets and have a size of 10 mm × 10 mm × 140 mm. As a cutting target, a silicon plate having a size of 170 mm × 170 mm × 0.4 mm and a warpage of about 2 mm is selected similarly to the cutting test based on the conventional technique, and 155 mm × 155 mm × 0 is selected from this silicon plate. A 4 mm size piece was cut out. The two

workpiece pressers

7 and 8 were arranged at a position about 5 mm away from the cutting line so that the long axis direction of the workpiece presser was parallel to the processing line. Similarly to the cutting test based on the conventional technique, the laser beam was irradiated using an Nd: YAG laser and light having a wavelength of 1.064 μm, which is the fundamental wave of the laser. Other conditions were as follows: laser output 200 W, pulse frequency 500 Hz, pulse width 3 milliseconds, beam diameter 200 μm, cutting speed 1000 mm / min, and air blown as assist gas.
[0040]
In this test, the cutting could be performed stably, and the phenomenon that the silicon plate fluttered during the cutting was not observed, and the silicon plate was completely fixed to the support table until the end of the cutting. As a result of cutting the 500 silicon plates, cracks and cracks were generated in 18 sheets, but the remaining 482 sheets were processed into a desired shape, and the yield was 96.4%.
[0041]
In this way, by fixing both sides of the region to be the cutting line and further fixing the semiconductor substrate so as to be sandwiched from the thickness direction of the semiconductor substrate, the substrate having warpage can be cut with a high yield. In particular, the greater the brittleness of the substrate, the greater the effect of the present invention, and the number of cracks and breaks during cutting can be greatly reduced. The laser cutting device can reduce the width of the cutting portion and can also make the processing speed relatively faster than other cutting methods.
[0042]
Further, a similar test was performed on the cutting apparatus shown in FIG. 2B, in which the workpiece presser is formed of a member that transmits the laser beam, and the workpiece presser is not separated, and is one as a whole. Equivalent results were confirmed. By adopting such a structure and method for pressing the workpiece, the structure of the apparatus can be simplified and the apparatus can be manufactured at low cost.
[0043]
(Embodiment 2)
The cutting apparatus and cutting method in the present embodiment are mostly the same as those in the first embodiment. The difference from the first embodiment is the fixing means for fixing the semiconductor substrate. In the first embodiment, the silicon plate is fixed using a magnetic force for both the first workpiece presser and the second workpiece presser. In the present embodiment, as a means for fixing the silicon plate, a cutting test was performed on not only by magnetic force but also fixing by vacuum adsorption, fixing by mechanical fixing means, and combinations thereof. In the test method, cutting was performed with laser light in the same manner as the cutting test in Embodiment 1, and cutting was performed under the same silicon plate and laser irradiation conditions. As a fixing means by magnetic force, a combination of samarium cobalt magnet and iron was used. As the fixing means by vacuum suction, suction fixing was performed using a suction vacuum pipe formed on the first support base in the same manner as the fixing means according to the prior art. As a mechanical fixing means, it was fixed by pressing from above the semiconductor substrate using a spring. The yield of the silicon plate in cutting was obtained, and the quality of each fixing means was compared. Table 1 shows the combination of the fixing means and the yield for each combination.
[0044]
[Table 1]

[0045]
As a result of the cutting test, it was possible to secure a yield of 90% or more for all the combinations, and to perform good cutting. Paying particular attention to the results of test numbers 4 and 5, one side of both sides of the cutting line is fixed only by vacuum suction from the lower side of the first support base, even if it is not fixed so as to sandwich the silicon plate, the opposite side If the silicon plate is fixed by the second support base and the second workpiece presser, good cutting can be performed. For other tests, the yield does not vary greatly depending on the fixing means, and good cutting can be performed by either method.
[0046]
In the present embodiment, examples of the clamping means include fixing by magnetic force and mechanical fixing methods. However, the clamping means is not limited to these clamping means, and it is sufficient that the semiconductor substrate can be fixed so as to be sandwiched. For example, the method of pressing with a spring is illustrated as a mechanical fixing method, but there are other methods such as a method of pressing and fixing with a screw, and the type of the clamping means is not limited.
[0047]
The mechanical fixing means such as a spring has a simple structure and can be formed at low cost. On the other hand, the fixing means by magnetic force can be easily fixed and released. Moreover, the fixing means by magnetic force has an advantage that the degree of freedom of the shape to be cut is large. For example, when a circular semiconductor substrate is cut out, if it is a method of mechanically fixing, it is necessary to cross at least one place where a fixing member (supporting bar or the like) should become a cutting line, and continuous cutting is performed. Is difficult, or the structure of the cutting device is complicated. On the other hand, the fixing means using magnetic force can be easily fixed by adopting a cylindrical workpiece presser.
[0048]
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 3, a semiconductor substrate cutting apparatus and method according to the third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor substrate cutting apparatus according to the present embodiment includes a first support base 5, a second support base 6, a first workpiece presser 7, and a second workpiece presser 8. These support base and workpiece presser are provided. As in the first embodiment, the silicon plate 1 as a semiconductor substrate is fixed and the support base moves in the direction corresponding to the cutting direction with the XYZ scanner 9.
[0049]
The semiconductor cutting device in the present embodiment includes a water jet spray device as a cutting means. The water jet injection device includes a pressurizing pump 40 and a pressurized water hose 39 for pressurizing the jet water. The water mixed with the abrasive grains is pressurized by the pressure pump 40 and sprayed from the nozzle 45 toward the silicon plate 1 to cut the silicon plate 1. A drainage pipe 35 connected to the drainage pump 34 is arranged between the first support base 5 and the second support base 6, and the water used for cutting is drained without collecting in the drainage pipe 35. Is done.
[0050]
A cutting test was performed in the same manner as in the first embodiment. The abrasive grains used for the cutting were # 120 garnet, the nozzle diameter was 0.3 mm, the pressure was 294 MPa, and the silicon plate 1 was cut at a cutting speed of 1000 mm / min. The situation and results at the time of cutting were good, and the yield was 92.3%.
[0051]
By adopting this cutting apparatus and cutting method, the altered layer of the cutting portion does not occur unlike the cutting method using laser beam and the cutting method using plasma, and the substrate can be cut without impairing the mechanical strength of the substrate. .
[0052]
(Embodiment 4)
With reference to FIG. 4, a semiconductor substrate cutting apparatus and method according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor substrate cutting apparatus according to the present embodiment includes a first support base 5, a second support base 6, a first workpiece presser 7, and a second workpiece presser 8. These support base and workpiece presser are provided. As in the first embodiment, the silicon plate 1 as a semiconductor substrate is fixed and the support base moves in the direction corresponding to the cutting direction with the XYZ scanner 9.
[0053]
The semiconductor cutting device in the present embodiment includes a sand blast device as cutting means. The sandblasting apparatus includes a sand compressor 41 and a sandblast introduction hose 42 for applying pressure. Cutting is performed by spraying the sandblast flow 23 from the nozzle 46 toward the silicon plate 1.
[0054]
A cutting test was performed in the same manner as in the first embodiment. The abrasive used for the cutting was # 80 garnet, the nozzle diameter was 0.4 mm, and the cutting speed was 600 mm / min. The situation and result at the time of cutting were good, and the yield was 93.4%.
[0055]
By adopting this cutting apparatus and cutting method, the altered layer of the cutting portion does not occur unlike the cutting method using laser beam and the cutting method using plasma, and the substrate can be cut without impairing the mechanical strength of the substrate. .
[0056]
(Embodiment 5)
With reference to FIG. 5, a semiconductor substrate cutting apparatus and method according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor substrate cutting apparatus according to the present embodiment includes a first support base 5, a second support base 6, a first workpiece presser 7, and a second workpiece presser 8. These support base and workpiece presser are provided. As in the first embodiment, the silicon plate 1 as a semiconductor substrate is fixed and the support base moves in the direction corresponding to the cutting direction with the XYZ scanner 9.
[0057]
The semiconductor cutting device in the present embodiment is a device that passes the laser beam 20 into the water flow of the water jet 21 as cutting means. A water jet 21 is jetted from a nozzle 47 including a pressure pump 40 for pressurizing water and a hose 39 for pressurized water. On the other hand, the laser beam 20 is oscillated by the laser oscillator 37, the water jet 21 and the laser beam 20 are arranged so as to overlap, and the silicon plate 1 is cut by guiding the laser beam to the irradiation position using the water jet 21 as a waveguide. To do. A drainage pipe 35 connected to the drainage pump 34 is arranged between the first support base 5 and the second support base 6, and the water used for cutting is drained without collecting in the drainage pipe 35. Is done.
[0058]
A cutting test was performed in the same manner as in the first embodiment. In the cutting test, the diameter of the nozzle that ejects the water jet 21 is 0.1 mm, the pressure is 200 MPa, the laser beam uses light having a wavelength of 1.064 μm, which is the fundamental wave of the Nd: YAG laser, and the laser output is 300 W. Cutting was performed at a pulse frequency of 1000 Hz, a pulse width of 3 milliseconds, a beam diameter of 100 μm, and a cutting speed of 2000 mm / min. In the case of this cutting means, the situation and result at the time of cutting were good, and the yield was 91.3%.
[0059]
By adopting this cutting device and cutting method, the width of the cutting portion can be reduced, and the processing speed can be increased. Further, since the laser light travels along the water jet, the laser light can be prevented from being out of focus by using the water jet as a waveguide. Moreover, since the cut surface is in contact with water, oxidation of the end surface can be prevented.
[0060]
(Embodiment 6)
With reference to FIG. 6, a semiconductor substrate cutting apparatus and cutting method according to the sixth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor substrate cutting apparatus according to the present embodiment includes a first support base 5, a second support base 6, a first workpiece presser 7, and a second workpiece presser 8. These support base and workpiece presser are provided. Thus, fixing the silicon plate 1 as a semiconductor substrate and moving the support base in the direction corresponding to the cutting direction with the XYZ scanner 9 is the same as in the first embodiment.
[0061]
As a cutting means in the present embodiment, the semiconductor substrate is melted by a plasma jet. The plasma jet 22 is sprayed from the plasma torch 43 disposed at the tip of the gas supply pipe 48 to melt the silicon plate 1. Similarly to the laser cutting device, a dross suction pipe is arranged in a space to be a cutting line between the first support base 5 and the second support base 6, and dross generated by cutting is drossed. Suction is performed by a suction pump (not shown).
[0062]
A cutting test was performed in the same manner as in the first embodiment. The cutting test was performed under the conditions of a current of 250 A, a cutting speed of 3500 mm / min, an oxygen flow rate of 40 liters / minute, and an air flow rate of 30 liters / minute. In the case of this cutting means, the cutting situation and result at the time of cutting were good, and the yield was 90.2%.
[0063]
The cutting device and the cutting method have a simpler configuration and can form a cutting means at a lower cost than cutting by laser beam, which is cutting by the same melting.
[0064]
(Embodiment 7)
With reference to FIG. 7, a semiconductor substrate cutting apparatus and cutting method according to the seventh embodiment of the present invention will be described. The semiconductor substrate cutting apparatus according to the present embodiment includes a first support base 5, a second support base 6, a first workpiece presser 7, and a second workpiece presser 8. These support base and workpiece presser are provided. Thus, fixing the silicon plate 1 as a semiconductor substrate and moving the support base in the direction corresponding to the cutting direction with the XYZ scanner 9 is the same as in the first embodiment.
[0065]
As the cutting means in the present embodiment, mechanical cutting is performed using a dicing apparatus. The disc-shaped dicing blade 44 is rotated at a high speed to cut the silicon plate 1. A cooling water injection pipe 49 for injecting cooling water for cooling the dicing blade 44 is disposed in the vicinity of the cutting portion. The cutting test was performed using a # 400 dicing blade at a rotation speed of 3000 rpm and a cutting speed of 2000 mm / min. In the case of this cutting means, the cutting situation and result at the time of cutting were good, and the yield was 95.1%.
[0066]
By adopting this cutting apparatus and cutting method, the altered layer of the cutting portion does not occur unlike the cutting method using laser beam and the cutting method using plasma, and the substrate can be cut without impairing the mechanical strength of the substrate. .
[0067]
In all the above embodiments, the semiconductor substrate to be cut is shown to be flat, but it is not particularly required to be flat. For example, in the case of a curved semiconductor substrate due to warping of a workpiece Has the same effect. In addition, the surface is not limited to a flat surface, and may have irregularities or a curved surface. The present invention is very effective when the substrate is a thin plate and is brittle, but the shape and material of the semiconductor substrate are not limited.
[0068]
In the description, the description has been made mainly using the silicon plate. However, the present invention is not particularly limited to the silicon plate, and can be applied to the entire substrate. As a silicon plate, it can employ | adopt for the cutting | disconnection of the plate-like silicon for solar cells, etc.
[0069]
The above-mentioned support for the semiconductor cutting device is divided into two parts so as to include the cutting line, but there are cases where it is particularly necessary, such as the arrangement of dross suction piping necessary for dross suction during laser cutting. An integrated support base may be excluded. Or this invention is applicable regardless of the means to cut | disconnect. For example, the present invention can be applied to gas cutting and the like in addition to the above laser cutting and water jet cutting methods. The present invention has a mechanism capable of fixing both sides of a cutting line of a workpiece to be cut and has a mechanism capable of fixing at least one of the workpieces in the thickness direction. The other changes are not essential.
[0070]
In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0071]
【The invention's effect】
According to the present invention, by fixing both sides of the cutting line of the semiconductor substrate to be cut and further fixing at least one of the semiconductor substrates so as to sandwich the semiconductor substrate, it is possible to reduce the flapping of the semiconductor substrate that occurs during cutting. Therefore, it is possible to provide a cutting device and a cutting method capable of cutting the semiconductor substrate while reducing the occurrence of cracks and cracks. In particular, a warped semiconductor substrate can be cut with a high yield, which contributes to cost reduction of products and effective use of resources.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are diagrams illustrating a semiconductor substrate cutting device and a cutting method according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic cross-sectional views of a semiconductor substrate cutting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate cutting device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate cutting device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a semiconductor substrate cutting device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view of a semiconductor substrate cutting device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view of a semiconductor substrate cutting device according to a seventh embodiment of the present invention.
8A and 8B are diagrams illustrating a semiconductor substrate cutting device and a cutting method based on a conventional technique, wherein FIG. 8A is a perspective view during cutting, FIG. 8B is a schematic cross-sectional view of the cutting device, and FIG. It is a figure explaining the malfunction of the inside semiconductor substrate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon plate, 5 1st support stand, 6 2nd support stand, 7 1st workpiece holder, 8 2nd workpiece holder, 9 XYZ scanner, 10 Transmission member, 20 Laser beam, 21 Water jet, 22 Plasma jet, 23 Sandblast flow, 30 vacuum pump for adsorption, 31 vacuum pipe for adsorption, 32 exhaust pump for dross suction, 33 pipe for dross suction, 34 drainage pump, 35 pipe for drainage, 36 condenser lens, 37 laser oscillator, 38 light Fiber, 39 Pressurized water hose, 40 Pressurized pump, 41 Sand compressor, 42 Sandblast introduction hose, 43 Plasma torch, 44 Dicing blade, 45, 46, 47 Nozzle, 48 Gas supply pipe, 49 Cooling water injection pipe, 50, 51 , 52 Arrow, 55
Crack, 56 Cut surface.

Claims

Cutting means for cutting the semiconductor substrate;
A support for supporting the semiconductor substrate;
Fixing means for fixing both sides of a region to be a cutting line of the semiconductor substrate, the fixing means,
Including a work clamp in at least one region with respect to the cutting line;
A semiconductor substrate cutting device comprising clamping means for fixing the semiconductor substrate so as to be sandwiched between the support base and the workpiece presser.

The semiconductor substrate cutting device according to claim 1, wherein the cutting means has a laser beam irradiation function.

The semiconductor substrate cutting device according to claim 2, wherein the workpiece presser includes a member that transmits a laser beam.

The cutting means has a water jet injection function,
The semiconductor substrate cutting device according to claim 2, wherein a water jet is used as a laser beam waveguide.

The semiconductor substrate cutting device according to claim 1, wherein the cutting means has any one of a water jet spray function, a sand blast spray function, a dicing blade, and a plasma spray function.

2. The semiconductor substrate cutting device according to claim 1, wherein the clamping means includes a magnetic force generating means for causing the support base and the workpiece presser to generate an attractive force by a magnetic force.

The semiconductor substrate cutting device according to claim 6, wherein the magnetic force generating means includes an electromagnet.

The semiconductor substrate cutting device according to claim 6, wherein the magnetic force generating means includes a magnet base capable of switching between an excited state and a non-excited state.

A substrate fixing step of fixing both sides of a region to be a cutting line of the semiconductor substrate to a support base for supporting the semiconductor substrate;
A cutting step of cutting the semiconductor substrate, the substrate fixing step,
A semiconductor substrate cutting method, comprising: a substrate clamping step of clamping at least one side of both sides of the region to be the cutting line.

The semiconductor substrate cutting method according to claim 9, wherein the substrate clamping step includes a step of pressing the semiconductor substrate in a direction in which the substrate is pressed against the support base.

The semiconductor substrate cutting method according to claim 10, wherein the substrate clamping step is performed using magnetic force.

The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 11, wherein an electromagnet is used as the magnetic force generation source.

The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 11, wherein a magnet base capable of switching between an excited state and a non-excited state is used as the magnetic force generation source.

The semiconductor substrate cutting method according to claim 9, wherein the cutting step is performed by irradiating a laser beam.

The substrate clamping step includes a step of pressing a transmissive member having transparency to the laser beam against the semiconductor substrate,
The semiconductor substrate cutting method according to claim 14, wherein the cutting step is performed so that the laser beam passes through the transmission member.

The semiconductor substrate cutting method according to claim 9, wherein the cutting step is performed by spraying a water jet.

The semiconductor substrate cutting method according to claim 16, wherein the cutting step includes a step of irradiating a laser beam so as to pass through a water flow of the water jet.

The semiconductor substrate cutting method according to claim 9, wherein the cutting step is performed using any one of sandblasting, dicing, and plasma cutting.