JP2017059765A - 分割装置及びウエーハの分割方法 - Google Patents

分割装置及びウエーハの分割方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な装置構成でテープから皺を除去してチップ間隔を適切に維持すること。【解決手段】リングフレーム（Ｆ）にテープ（Ｔ）を介して支持されたウエーハ（Ｗ）を、分割予定ラインに沿った分割起点で個々のチップ（Ｃ）に分割する分割装置を用いたウエーハの分割方法であり、リングフレームをリングフレーム保持部（２０）に保持させ、リングフレームの内側のウエーハを保持テーブル（１０）に保持させる保持工程と、保持テーブルとリングフレーム保持部との離間によってテープを引き伸ばして分割起点でウエーハを分割する分割工程と、引き伸ばされたテープを熱収縮させるヒータ（５１）の加熱範囲を、ウエーハの外周とリングフレームの内周との間で円周方向または径方向において所定の加熱範囲ずつ熱収縮させてチップを離間させるリップ離間工程とを有する構成にした。【選択図】図５

Description

本発明は、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割装置及びウエーハの分割方法に関する。
近年、ウエーハの分割予定ラインのライン幅を狭くして、１枚のウエーハからチップの取り分を多くする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のウエーハの分割方法は、ウエーハに対して透過性を有するレーザビームを照射して、ウエーハ内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成する。その後、エキスパンド装置等によってリングフレームに貼られたテープを拡張することで、このテープの上面に貼着されたウエーハに外力を付与し、改質層を分割起点としてウエーハを個々のチップへと分割している。
テープの拡張によってチップ間隔が広がるが、テープの拡張が解除されると、シートに大きな皺（弛み）が生じて隣接するチップ同士が接触して破損する可能性がある。そこで、ウエーハの外周とリングフレームの内周の間のテープを加熱して熱収縮させることで、チップ間隔を維持する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、ウエーハの周囲に生じたテープの皺を把持して熱圧着することでテープから皺を除去する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００５−１２９６０７号公報 特開２００２−３３４８５２号公報 特開２０１３−２３９５５７号公報
ところで、リングフレームに対するテープの貼着時には、テープの一方向にテンションがかけられているため、テンションがかけられた一方向に直交する他方向で、ウエーハを挟んだテープの対向位置が径方向に弛んだ皺になり易い。この場合、特許文献２の方法では、ウエーハの外周とリングフレームの内周の間のテープが一様に加熱されるため、テープから皺を十分に除去することができない。特許文献３の方法では、テープを周方向に亘って熱圧着するための構造が必要となり、装置構成が複雑になっていた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成でテープから皺を除去してチップ間隔を適切に維持することができる分割装置及びウエーハの分割方法を提供することを目的とする。
本発明の分割装置は、リングフレームの開口部を塞いで熱収縮性を有するテープを貼着し該開口部の該テープに分割予定ラインに沿って分割起点を形成したウエーハを貼着させたワークセットの該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割させチップにする分割装置であって、該ワークセットの該テープを介してウエーハを吸引保持する保持テーブルと、該ワークセットの該リングフレームを保持するリングフレーム保持部と、該ワークセットのウエーハの外周と該リングフレームの内周との間のリング状の該テープの所定の箇所を加熱し、ウエーハの中心を中心に対向して配設される一対のヒータと、一対の該ヒータをウエーハの中心を軸に回転させる回転手段と、該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを相対的に上下に動作させる昇降手段と、を備え、該保持テーブルと該リングフレーム保持部とに該ワークセットが保持された状態で、該昇降手段で該保持テーブルを上昇方向に該リングフレーム保持部を下降方向に相対的に移動させ該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを離間させ該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割し、ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに対する該ヒータの加熱範囲を円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ加熱し、該テープを該所定の加熱領域ずつ熱収縮させ該チップを離間させる。
本発明のウエーハの分割方法は、リングフレームの開口部を塞いで熱収縮性を有するテープを貼着し該開口部の該テープに分割予定ラインに沿って分割起点を形成したウエーハを貼着させたワークセットの該テープを介してウエーハを吸引保持する保持テーブルと、該ワークセットの該リングフレームを保持するリングフレーム保持部と、該ワークセットのウエーハの外周と該リングフレームの内周との間のリング状の該テープの所定の箇所を加熱するヒータと、該ヒータをウエーハの中心を軸に回転させる回転手段と、該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを相対的に上下に動作させる昇降手段と、を備え、該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割させチップにする分割装置を用いたウエーハの分割方法であって、該保持テーブルと該リングフレーム保持部とで該ワークセットを保持する保持工程と、該保持工程の後、該昇降手段で該保持テーブルが上昇方向で該リングフレーム保持部が下降方向で相対的に移動させ該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを離間させ該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割する分割工程と、該分割工程の後、ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに対する該ヒータの加熱範囲を円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ加熱して、該テープを熱収縮させ該チップを離間させるチップ離間工程と、からなる。
これらの構成によれば、保持テーブルとリングフレーム保持部との離間によってテープが引き伸ばされることで、ウエーハが分割起点で分割されてチップが離間される。そして、テープのテンションが解除されると、ウエーハの外周とリングフレームの内周の間のリング状のテープに皺が生じる。このとき、ヒータによるテープに対する加熱範囲が円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ加熱される。このため、リング状のテープ全体を一様に加熱する場合と比較して、テープに大きな皺が残ることがない。よって、簡易な装置構成によってテープから皺を除去して、ウエーハの分割後のチップ間隔を適切に維持することができる。
本発明の分割装置において、該回転手段には、回転角度を認識する角度認識部と、予め設定された角度範囲において該角度認識部が角度を認識しながらヒータを回転させる速度を可変させる速度可変手段とを備え、該速度可変手段により回転速度を可変させ該テープを円周方向において所定の加熱領域ずつ加熱する。
本発明のウエーハの分割方法において、該チップ離間工程は、該昇降手段で該保持テーブルが下降方向で該リングフレーム保持部が上昇方向で相対的に移動させ該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを接近させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに発生する皺の部分を限定的に加熱させて熱収縮させる第１の収縮工程と、該第１の収縮工程の後、該回転手段で該ヒータを回転させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを全体的に加熱させ熱収縮させる第２の収縮工程と、からなる。
本発明のウエーハの分割方法において、該チップ離間工程は、該分割工程の後、該昇降手段で該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを指定量ずつ段階的に接近させる接近工程と、該接近工程の後、該回転手段で該ヒータを回転させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを加熱させ熱収縮させる第３の収縮工程と、からなり、該接近工程と該第３の収縮工程とを該保持テーブルと該リングフレーム保持部とが最も接近されるまで繰返す。
本発明のウエーハの分割方法において、該分割装置が該ヒータをウエーハの径方向に進退させる径方向進退手段を備え、該チップ離間工程は、ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに発生する皺の部分と該リング状の該テープの径方向の中間部分とを通る楕円軌道を描くように該回転手段と該径方向進退手段でヒータを動かし、ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを加熱させ熱収縮させる第４の収縮工程を有する。
本発明のウエーハの分割方法において、該回転手段には、回転角度を認識する角度認識部と、予め設定された角度範囲において該角度認識部が角度を認識しながらヒータを回転させる速度を可変させる速度可変手段とを備え、該チップ離間工程は、該角度認識部でヒータの回転角度を認識し予め設定されたそれぞれの角度範囲において該速度可変手段で該回転手段の回転速度を可変させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを加熱させ熱収縮させる。
本発明によれば、テープに対するヒータの加熱範囲を円周方向または径方向で所定の加熱領域ずつヒータで加熱して、テープを熱収縮させることで、簡易な装置構成でテープの皺を除去して、ウエーハ分割後のチップ間隔を適切に維持することができる。
本実施の形態の分割装置の斜視図である。 本実施の形態のワークセットの上面図である。 本実施の形態の熱収縮手段の斜視図である。 本実施の形態のウエーハの第１の分割方法の説明図である。 本実施の形態のウエーハの第１の分割方法の説明図である。 本実施の形態のウエーハの第２の分割方法の説明図である。 本実施の形態の第２の分割方法の加熱領域の変化を示す図である。 本実施の形態のウエーハの第３の分割方法の説明図である。 本実施の形態のウエーハの第４の分割方法の説明図である。
以下、分割装置を用いたウエーハの分割方法について説明する。図１は、本実施の形態の分割装置の斜視図である。なお、本実施の形態の分割装置は、図１に示す構成に限定されない。分割装置は、テープの拡張状態を段階的に解除しつつ、加熱によってテープの皺を除去可能な構成であれば、どのように構成されてもよい。
図１に示すように、分割装置１は、リングフレームＦにテープＴを介して支持されたウエーハＷを、テープＴの拡張によって個々のチップを分割するように構成されている。また、分割装置１は、チップ間隔を維持した状態でテープＴの拡張を解除して、テープＴの拡張の解除時にウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間に生じる皺を熱収縮（ヒートシュリンク）によって除去するように構成されている。このように、テープＴが引き伸ばされて弛んだ箇所だけを熱収縮させて、ウエーハＷの分割後のチップ同士が接触して破損しないようにチップ間隔を維持している。
ウエーハＷの表面には格子状の分割予定ラインＬが設けられており、分割予定ラインＬによって区画された各領域に各種デバイス（不図示）が形成されている。なお、ウエーハＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウエーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハでもよい。ウエーハＷはリングフレームＦに貼られたテープＴに貼着され、ウエーハＷとリングフレームＦとテープＴからなるワークセットＷＳが分割装置１に搬入される。
ワークセットＷＳのリングフレームＦは熱収縮性を有するテープＴによって開口部が塞がれており、開口部の内側のテープＴにウエーハＷが貼着されている。ウエーハＷの内部には、分割予定ラインＬに沿った分割起点として改質層８１（図４参照）が形成されている。なお、改質層８１は、レーザーの照射によってウエーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質層８１は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。
また、以下の説明では、分割起点としてウエーハＷの内部に形成された改質層８１（図４参照）を例示するが、この構成に限定されない。分割起点は、ウエーハＷの分割時の起点になればよく、例えば、レーザー加工溝、切削溝、スクライブラインで構成されてもよい。さらに、テープＴは、伸縮性を有すると共に熱収縮性を有するものであればよく、特に材質は限定されない。
分割装置１は、ワークセットＷＳのテープＴを介してウエーハＷを吸引保持可能な保持テーブル１０が配置され、保持テーブル１０の周囲にはワークセットＷＳのリングフレームＦを保持するリングフレーム保持部２０が配置されている。保持テーブル１０は、複数の支柱部１１によって支持されており、保持テーブル１０の上面には多孔質のポーラス板１３が配置されている。この多孔質のポーラス板１３によって保持テーブル１０の上面にウエーハＷを吸引保持する保持面１４が形成されている。保持面１４は保持テーブル１０内の流路を通じて吸引源３０（図４参照）に接続されており、保持面１４に生じる負圧によってウエーハＷが吸引保持される。
また、保持面１４から吸引源３０に連なる流路には開閉バルブ３１（図４参照）が設けられており、開閉バルブ３１によって保持面１４の吸引保持と吸引解除が切り替えられている。保持テーブル１０の外周エッジには、全周に渡って複数のローラ部１５が設けられている。複数のローラ部１５は、保持面１４にウエーハＷが保持された状態で、ウエーハＷの周囲のテープＴに下側から転接されている。複数のローラ部１５がテープＴに転接されることで、テープＴの拡張時に保持テーブル１０の外周エッジで生じる摩擦が抑えられている。
リングフレーム保持部２０は、載置テーブル２１上のリングフレームＦを、カバープレート２２で上方から挟み込むようにして、載置テーブル２１上にリングフレームＦを保持している。載置テーブル２１及びカバープレート２２の中央には、保持テーブル１０よりも大径の円形開口２３、２４がそれぞれ形成されている。載置テーブル２１上にカバープレート２２が被せられると、カバープレート２２と載置テーブル２１によってリングフレームＦが保持されると共に、載置テーブル２１及びカバープレート２２の円形開口２３、２４からウエーハＷとテープＴの一部とが外部に露出される。
リングフレーム保持部２０は、載置テーブル２１上のリングフレームＦにカバープレート２２が被せられた状態で、例えば、不図示のクランプ部によってカバープレート２２が載置テーブル２１に固定される。リングフレーム保持部２０は、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０を相対的に上下に動作させる昇降手段４０に支持されている。昇降手段４０は、載置テーブル２１の四隅を支持する４つの電動シリンダで構成されている。昇降手段４０のシリンダロッド４１の突出量が制御されることで、保持テーブル１０上のウエーハＷとリングフレーム保持部２０との距離が調節される。
リングフレーム保持部２０の上方には、テープＴの皺を熱収縮させる熱収縮手段５０が設けられている。熱収縮手段５０には、ワークセットＷＳのウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴの所定箇所を加熱するウエーハＷの中心に、一対のヒータ５１が対向して配置されている。ヒータ５１は、例えば、金属材料に吸収され難い３μｍ〜２５μｍをピーク波形とする遠赤外線をスポット照射することで、装置各部の加熱を抑えて、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴの所定の箇所のみを加熱することが可能になっている。また、熱収縮手段５０には、一対のヒータ５１をウエーハＷの中心を軸に回転させる回転手段５２と、一対のヒータ５１をウエーハＷの径方向に進退させる径方向進退手段５３とが設けられている。
また、分割装置１には、装置各部を統括制御する制御手段７０が設けられている。制御手段７０は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。制御手段７０には、昇降手段４０のステップ動作を制御するステップ動作手段７１、回転手段５２を制御する回転制御部７２、径方向進退手段５３の進退移動を制御する進退制御部７３、ヒータ５１の加熱タイミングを制御するヒータ制御部７４等が設けられている。
このような分割装置１では、リングフレーム保持部２０がリングフレームＦを保持した状態で下降されることで、カバープレート２２及び載置テーブル２１の円形開口２３、２４から保持テーブル１０が突出される。リングフレーム保持部２０に対して保持テーブル１０が相対的に突き上げられることで、テープＴが径方向に拡張されてウエーハＷが個々のチップに分割される。また、リングフレーム保持部２０が上昇されてテープＴの拡張が解除されると、テープＴのテンションが緩められる。このとき、ウエーハＷの周囲のテープＴが皺にならないように、ヒータ５１によってテープＴが加熱されて熱収縮される。
ところで、ウエーハＷの分割後にテープＴの拡張を解除したときには、ウエーハＷの周囲のテープＴに一様な皺が生じるわけではない。例えば、リングフレームＦに一方向にテンションをかけた状態でテープＴが貼着されていると、テープＴのテンションによって皺になり易い箇所と皺になり難い箇所に偏りが生じる。具体的には、図２に示すように、テンションがかけられた一方向でウエーハＷを挟んだ対向箇所Ｐ１ではテープＴが皺８２になり難く、この一方向に直交する他方向でウエーハＷを挟んだ対向箇所Ｐ２ではテープＴが皺８２になり易くなっている。また、ポリマーの配向により方向性のあるテープＴでは、テープＴの方向性に沿って一方向に皺になりやすい箇所と皺になりにくい箇所に偏りが生じる。
このため、回転手段５２（図１参照）でヒータ５１を回転させながら、ウエーハＷの周囲のテープＴを一様に加熱しても、テープＴが皺８２になり難い箇所Ｐ１は適切に熱収縮されるが、テープＴが皺８２になり易い箇所Ｐ２は熱収縮し難くい。そこで、本実施の形態のウエーハＷの分割方法では、熱収縮後にテープＴに皺が残らないように、テープＴに対するヒータ５１の所定の加熱範囲を、円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ熱収縮させるようにしている。
以下、図３から図９を参照して、分割装置によるウエーハの分割方法について詳細に説明する。図３は、本実施の形態の熱収縮手段の斜視図である。図４及び図５は、本実施の形態のウエーハの第１の分割方法の説明図である。なお、図４Ａは保持工程の一例、図４Ｂは分割工程の一例を示している。図５Ａはチップ離間工程の第１の収縮工程の一例、図５Ｂはチップ離間工程の第２の収縮工程の一例、図５Ｃはヒータによるテープの加熱領域の一例を示している。また、ウエーハの内部には、分割予定ラインに沿って分割起点としての改質層が形成されているものとする。
図３に示すように、熱収縮手段５０は、アーム５５の両端側で支持した一対のヒータ５１を、回転手段５２によって鉛直軸回りに回転させてウエーハＷ（図２参照）の周囲のテープＴ（図２参照）を熱収縮させるように構成されている。回転手段５２には回転軸５６が連結されており、回転軸５６の下端にはアーム５５を支持する支持プレート５７が固定されている。支持プレート５７の下面及びアーム５５の前面には固定ブロック５８が設けられ、固定ブロック５８には一対のヒータ５１をウエーハＷの径方向に進退移動させる一対の径方向進退手段５３が取り付けられている。各径方向進退手段５３は、シリンダロッド５４の先端にヒータ５１を固定した電動シリンダで構成されている。
アーム５５の両端側の前面には、ヒータ５１を進退方向にガイドする一対のガイド５９が設けられている。各ガイド５９には、ヒータ５１の支持軸６１に固定されたスライダ６２が設置されている。径方向進退手段５３のシリンダロッド５４の突出量が制御されることで、ヒータ５１がガイド５９に沿ってウエーハＷの径方向に進退移動される。また、回転軸５６がウエーハＷの中心に位置付けられており、回転手段５２によって一対のヒータ５１がウエーハＷの中心を通る鉛直軸回りに回転される。この場合、ヒータ５１が１回転する構成に限らず、所定の角度範囲（揺動角）でヒータ５１が揺動してもよい。
このように、一対のヒータ５１は、回転手段５２によって鉛直軸回りで回転され、径方向進退手段５３によってウエーハＷ（図２参照）の径方向に進退移動されることで、テープＴに対する加熱範囲を円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ加熱することができる。円周方向または径方向に加熱領域を変えることで、熱収縮し難い箇所がヒータ５１で集中的に加熱される。ウエーハＷの第１の分割方法では、テープＴの皺によって熱収縮し難い箇所を限定的に加熱した後に、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周から露出するリング状のテープＴ全体を加熱するようにしている。
以下、ウエーハＷの第１の分割方法について説明する。図４Ａに示すように、先ず保持工程が実施される。保持工程では、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とでワークセットＷＳが保持される。すなわち、保持テーブル１０上にテープＴを介してウエーハＷが載置され、ウエーハＷの周囲のリングフレームＦがリングフレーム保持部２０によって保持される。このとき、保持テーブル１０はウエーハＷよりも大径であり、ウエーハＷとリングフレームＦの間のテープＴに対して保持テーブル１０の外周エッジのローラ部１５が下側から接触している。また、開閉バルブ３１が閉じられており、吸引源３０からの保持テーブル１０への吸引力が遮断されている。
図４Ｂに示すように、保持工程の後には分割工程が実施される。分割工程では、昇降手段４０でリングフレーム保持部２０が下降方向に移動されることで、保持テーブル１０が相対的に突き上げられる。保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが離間され、テープＴが放射方向に拡張されて、テープＴを介してウエーハＷの改質層８１（図４Ａ参照）に外力が付与される。ウエーハＷは、強度が低下した改質層８１を分割起点として個々のチップＣに分割される。また、テープＴは、隣り合うチップＣが完全に離間するまで引き伸ばされて、複数のチップＣの間に間隔が形成される。
このとき、リングフレーム保持部２０が下降方向に移動されてテープＴが拡張されている間は開閉バルブ３１が閉じられており、保持テーブル１０の吸引力によってテープＴの拡張が阻害されることがない。そして、ウエーハＷが個々のチップＣが分割されて複数のチップＣの間に間隔が形成された後に、開閉バルブ３１が開かれて保持テーブル１０に吸引力が発生する（図５参照）。テープＴが引き伸ばされた状態で、保持テーブル１０でテープＴを介してチップＣが吸引保持されるため、テープＴが収縮することなく隣接するチップＣ間の間隔が維持される。
図５Ａに示すように、分割工程の後にはチップ離間工程の第１の収縮工程が実施される。第１の収縮工程では、昇降手段４０でリングフレーム保持部２０が上昇方向に移動されることで、保持テーブル１０が相対的にリングフレーム保持部２０に接近されてテープＴの拡張が解除される。このとき、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間のテープＴのテンションが緩んで、ウエーハＷの周囲のテープＴに皺８２（図５Ｃ参照）が発生する。保持テーブル１０上にテープＴが吸引保持された状態でリングフレーム保持部２０が移動されるため、ウエーハＷの周囲のテープＴのテンションが緩んでも保持テーブル１０上のテープＴに皺８２が生じることがない。
このテープＴに発生する皺８２の部分の上方に一対のヒータ５１が位置付けられ、一対のヒータ５１によって皺８２の部分が限定的に加熱されて熱収縮される。より詳細には、ウエーハＷの周囲でテープＴが皺８２になり易い箇所に、テープＴ対するヒータ５１の加熱領域Ｒ１が円弧状に設定されている（図５Ｃ参照）。そして、加熱領域Ｒ１の上方をヒータ５１が揺動するように、回転制御部７２（図１参照）によって回転手段５２（図３参照）が予め設定された角度範囲（揺動角）で回転動作するように制御されている。これにより、テープＴの皺８２によって熱収縮し難い箇所がヒータ５１によって集中的に加熱されて効果的に熱収縮される。
図５Ｂに示すように、第１の収縮工程の後にはチップ離間工程の第２の収縮工程が実施される。第２の収縮工程では、回転手段５２（図３参照）で一対のヒータ５１が回転され、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間のテープＴが全体的に加熱されて熱収縮される。この場合、ウエーハＷの周囲にテープＴに対するヒータ５１の加熱領域Ｒ２が円状に設定されている（図５Ｃ参照）。ウエーハＷの周囲のテープＴが全周にわたって加熱されることで、熱収縮し難い箇所以外の箇所についてもヒータ５１によって加熱されて効果的に熱収縮される。
第１、第２の収縮工程では、ウエーハＷの周囲のテープＴの熱収縮中に、保持テーブル１０上にテープＴが吸引保持されてチップＣの間隔が維持されている。このとき、ウエーハＷの周囲のテープＴだけが熱収縮されるため、保持テーブル１０の吸引保持が解除されても、チップＣの間隔が維持された状態で固定される。第２の収縮工程後は、開閉バルブ３１が閉じられ、保持テーブル１０によるテープＴの吸引が解除されてワークセットＷＳの搬送を可能にしている。
このように、ウエーハＷの第１の分割方法では、ウエーハＷの周囲のテープＴが熱収縮し難い箇所を円弧状の加熱領域Ｒ１とし、ウエーハＷの周囲のテープＴ全体を円状の加熱領域Ｒ２として、ヒータ５１の加熱範囲を径方向において所定の加熱領域ずつ熱収縮している。テープＴの皺８２によって熱収縮し難い箇所が集中的に加熱されることで、テープＴが効果的に熱収縮されて分割後のウエーハＷのチップ間隔が維持される。
なお、ウエーハの分割は、以下に示すウエーハの第２の分割方法で実施されてもよい。図６及び図７を参照して、ウエーハの第２の分割方法について説明する。図６は、本実施の形態のウエーハの第２の分割方法の説明図である。図７は、本実施の形態の第２の分割方法の加熱領域の変化を示す図である。なお、ウエーハの第２の分割方法は、チップ離間工程についてのみ第１の分割方法と異なっている。したがって、ここではチップ離間工程についてのみ説明する。図６Ａ及び図６Ｃはチップ離間工程の接近工程の一例、図６Ｂは第３の収縮工程の一例を示している。
図６Ａに示すように、分割工程の後にはチップ離間工程の接近工程が実施される。接近工程では、昇降手段４０で保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが指定量ずつ段階的に接近されてテープＴの拡張が徐々に解除される。すなわち、ステップ動作手段７１（図１参照）によって昇降手段４０のステップ動作が制御され、リングフレーム保持部２０が僅かに上昇された位置で停止される。これにより、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間のテープＴのテンションが１ステップ分だけ緩められ、ウエーハＷの周囲のテープＴに小さな皺８２（図２参照）が発生する。なお、保持テーブル１０上にテープＴが吸引保持された状態でリングフレーム保持部２０が移動されるため、ウエーハＷの周囲のテープＴのテンションが緩んでも保持テーブル１０上のテープＴに皺８２が生じることがない。
図６Ｂに示すように、接近工程の後にはチップ離間工程の第３の収縮工程が実施される。第３の収縮工程では、回転手段５２（図３参照）で一対のヒータ５１が回転され、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間のテープＴが加熱されて熱収縮される。これにより、ヒータ５１によってテープＴが全周に亘って加熱され、接近工程で生じた小さな皺８２（図２参照）が熱収縮される。この場合、ヒータ５１は、テープＴのリングフレームＦ側を狙って遠赤外線を照射するようにしてもよい。これにより、ヒータ５１の遠赤外線の照射によるウエーハＷのダメージを抑えることができる。
図６Ｃに示すように、第３の収縮工程の後には再び接近工程が実施される。２回目の接近工程では、リングフレーム保持部２０がさらに上昇されて、１回目の接近工程よりも保持テーブル１０に近づけられた位置でリングフレーム保持部２０が停止される。これにより、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間のテープＴのテンションがさらに１ステップ分だけ緩められ、ウエーハＷの周囲のテープＴに新たな皺８２（図２参照）が発生する。そして、再び第３の収縮工程が実施されて、ヒータ５１によってテープＴが全周に亘って加熱され、２回目の接近工程で新たに生じた小さな皺８２が熱収縮される。
この接近工程と第３の収縮工程とが、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが最も接近されるまで繰り返される。なお、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが最も接近されるとは、分割前の初期状態の位置関係に戻ることを言う。ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間のテープＴが複数ステップにわたって段階的に緩められ、各ステップで生じた小さな皺８２（図２参照）がヒータ５１によって加熱されて熱収縮される。これにより、テープＴの皺８２が大きくなることがなく、ヒータ５１によってテープＴの皺８２が徐々に熱収縮される。
第３の収縮工程では、ウエーハＷの周囲のテープＴの熱収縮中に、保持テーブル１０上にテープＴが吸引保持されてチップＣの間隔が維持されている。また、ウエーハＷの周囲のテープＴだけが熱収縮されるため、保持テーブル１０の吸引保持が解除されても、チップＣの間隔が維持された状態で固定される。保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが最も接近された後は、開閉バルブ３１が閉じられ、保持テーブル１０によるテープＴの吸引が解除されてワークセットＷＳの搬送を可能にしている。
また、図７に示すように、第２の分割方法では、保持テーブル１０（図６Ａ参照）とリングフレーム保持部２０（図６Ａ参照）が最も離れた状態では、テープＴが大きく引き伸ばされているため、ウエーハＷの外周から離れたテープＴの位置Ｐ３がヒータ５１で加熱される。保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０が接近してテープＴが縮むと、テープＴが縮んだ分だけウエーハＷの外周に近づいたテープＴの位置Ｐ４がヒータ５１で加熱される。すなわち、ウエーハＷの周囲にはテープＴに対するヒータ５１の加熱領域（不図示）が円状に設定されるが、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが接近される度に、ウエーハＷの外周から加熱領域までの距離が短くなっている。
このように、ウエーハＷの第２の分割方法では、ウエーハＷの外周から異なる距離に円状の加熱領域を設定し、テープＴを径方向において所定の加熱領域ずつ加熱して段階的に熱収縮している。これにより、テープＴのテンションが段階的に緩められながら、テープＴの皺８２（図２参照）が大きくなる前にヒータ５１による加熱によって皺８２が段階的に熱収縮される。よって、テープＴの皺８２によって熱収縮し難い箇所に大きな皺８２が残ることがなく、テープＴが効果的に熱収縮されて分割後のウエーハＷのチップ間隔が維持される。
ところで、上記した第１、第２の分割方法では、一定の速度でヒータが回転される構成にしたが、この構成に限定されない。例えば、図８に示すように、回転速度を可変させながらヒータが回転されてもよい。以下、ウエーハの第３の分割方法について説明する。図８は、本実施の形態のウエーハの第３の分割方法の説明図である。なお、ウエーハの第３の分割方法は、チップ離間工程についてのみ第１、第２の分割方法と異なっている。したがって、ここではチップ離間工程についてのみ説明する。
図８に示すように、ウエーハＷの周囲では、ウエーハＷを挟んだテープＴの対向箇所が皺８２によって熱収縮し難くなっている。この場合、回転手段５２の回転速度を下げて全周に亘ってテープＴに対するヒータ５１による加熱時間を長くすることも考えられるが、単位時間当たりの生産性（UPH: Unit Per Hour）が低下する。そこで、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴに発生する皺８２の部分でヒータ５１が低速で動かされ、皺８２以外の部分でヒータ５１が高速で動かされるように、回転手段５２の回転速度が調節されている。
この場合、回転手段５２には、回転角度を認識する角度認識部６５と、予め設定された角度範囲（加熱領域）において角度認識部が角度を認識しながらヒータ５１を回転させる速度を可変させる速度可変手段６６とが設けられている。これら角度認識部６５、速度可変手段６６は制御手段７０の回転制御部７２（図１参照）によって制御されている。角度認識部６５でヒータ５１の回転角度が認識され、予め設定されたそれぞれの角度範囲において速度可変手段６６で回転手段５２の回転速度が可変されて、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴが加熱されて熱収縮される。
すなわち、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴに対する所定の加熱領域、すなわち所定の角度範囲でヒータ５１の速度を変えて加熱している。テープＴに皺８２が発生し熱収縮し難い角度範囲（加熱領域）θ１では、速度可変手段６６によって回転手段５２（図３参照）の回転速度が下げられて、テープＴに発生する皺８２の上方をヒータ５１が低速で通過されて、ヒータ５１によって皺８２が時間をかけて加熱される。また、テープＴが熱収縮し易い角度範囲（加熱領域）θ２では、速度可変手段６６によって回転手段５２の回転速度が上げられて、テープＴの上方をヒータ５１が高速で通過されて、ヒータ５１によってテープＴが短い時間で加熱される。これにより、テープＴの皺８２によって熱収縮し難い箇所がヒータ５１によって集中的に加熱されて、テープＴが効果的に熱収縮されて分割後のウエーハＷのチップ間隔が維持される。また、部分的に回転速度を上げることができるため、単位時間当たりの生産性が向上される。このように、加熱領域（角度範囲θ１、θ２）でヒータ５１の回転速度を変えてテープＴを効果的に熱収縮させて、分割後のウエーハＷのチップ間隔を維持している。
また、上記した第１−第３の分割方法では、円状の軌道を描くようにヒータが回転される構成にしたが、この構成に限定されない。例えば、図９に示すように、楕円状の軌道を描くようにヒータが回転されてもよい。以下、ウエーハの第４の分割方法について説明する。図９は、本実施の形態のウエーハの第４の分割方法の説明図である。なお、ウエーハの第４の分割方法は、チップ離間工程についてのみ第１−第３の分割方法と異なっている。したがって、ここではチップ離間工程についてのみ説明する。
図９に示すように、ウエーハＷの周囲では、ウエーハＷを挟んだテープＴの対向位置でウエーハＷの外周に近い箇所が皺８２によって熱収縮し難くなっている。しかしながら、上記したように、ウエーハＷがヒータ５１から照射される赤外線によって加熱されることは好ましくない。そこで、チップ離間工程の第４の収縮工程では、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴに発生する皺８２の部分とリング状のテープＴの径方向の中間部分８３とを通る楕円軌道８５を描くように、回転手段５２と径方向進退手段５３で一対のヒータ５１が回転方向及び径方向に動かされている。
この場合、回転手段５２には回転角度を認識する角度認識部６５が設けられている。角度認識部６５は回転制御部７２（図１参照）によって制御され、径方向進退手段５３は進退制御部７３（図１参照）によって制御されている。角度認識部６５でヒータ５１の回転角度が認識され、予め設定されたそれぞれの角度範囲において径方向進退手段５３でヒータ５１が径方向に移動されて、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴが加熱されて熱収縮される。
すなわち、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周との間のリング状のテープＴに対する所定の加熱領域、すなわち所定の角度範囲でヒータ５１の位置を径方向で変えて加熱している。テープＴが熱収縮し難い角度範囲（加熱領域）θ１では、進退制御部７３（図１参照）の制御によって径方向進退手段５３で一対のヒータ５１が相互に近づけられ、テープＴに発生する皺８２の部分の真上に一対のヒータ５１が位置付けられる。また、テープＴが熱収縮し易い角度範囲（加熱領域）θ２では、進退制御部７３（図１参照）の制御によって径方向進退手段５３で一対のヒータ５１が相互に離され、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の中間部分８３にヒータ５１が位置付けられる。このように、加熱領域（角度範囲θ１、θ２）でヒータ５１の加熱位置を径方向で変えてテープＴを効果的に熱収縮させて、分割後のウエーハＷのチップ間隔を維持している。
なお、第４の収縮工程は、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが同じ高さに戻った後、すなわちテープＴのテンションが完全に緩められた後に実施されてもよい。また、第４の収縮工程は、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが接近されながら実施されてもよい。さらに、第４の収縮工程は、第２の分割方法のように、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが１ステップずつ接近される度に実施されてもよい。
以上のように、本実施の形態に係るウエーハＷの分割方法によれば、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０との離間によってテープＴが引き伸ばされることで、ウエーハＷが改質層８１で分割されてチップＣが離間される。そして、テープＴのテンションが解除されると、ウエーハＷの外周とリングフレームＦの内周の間のリング状のテープＴに皺８２が生じる。このとき、テープＴに対するヒータ５１の加熱範囲が円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ加熱される。このため、リング状のテープＴ全体を一様に加熱する場合と比較して、テープＴに大きな皺８２が残ることがない。よって、簡易な装置構成によってテープＴから皺８２を除去して、ウエーハＷの分割後のチップ間隔を適切に維持することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
例えば、上記した本実施の形態の各分割方法の分割工程では、リングフレーム保持部２０の下降によって保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが離間される構成にしたが、この構成に限定されない。分割工程では、保持テーブル１０が上昇方向でリングフレーム保持部２０が下降方向で相対的に移動されることで保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが離間されればよい。例えば、保持テーブル１０の上昇によって保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが離間されてもよい。
また、上記した本実施の形態の各分割方法では、リングフレームＦに対するテープＴの貼着時のテープＴのテンションによって、テープＴが皺になる箇所に偏りが生じる構成を例示して説明したが、この構成に限定されない。ウエーハＷの周囲のテープＴに別の要因で皺８２になる箇所に偏りが生じてもよいし、皺８２になる箇所に偏りが生じなくてもよい。また、テープＴが皺８２になる箇所は特に限定されない。
また、上記した本実施の形態の各分割方法では、昇降手段４０及び径方向進退手段５３が電動シリンダで構成されたが、この構成に限定されない。昇降手段４０は、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とを相対的に上下に動作させる構成であればよい。また、径方向進退手段５３は、ヒータ５１をウエーハＷの径方向に進退させる構成であればよい。
また、上記した本実施の形態の各分割方法では、テープＴに対する皺８２の生じ方に応じて適切な分割方法を選択して実施されてもよい。また、第３の分割方法と第４の分割方法を組み合わせて、ヒータ５１によって楕円軌道が描かれる共に、回転手段５２の回転速度が可変されてもよい。すなわち、テープＴが熱収縮し難い角度範囲（加熱領域）では、一対のヒータ５１が相互に近づけられると共に回転手段５２の回転速度が下げられ、テープＴが熱収縮し易い角度範囲（加熱領域）では、一対のヒータ５１が相互に離されると共に回転手段５２の回転速度が上げられてもよい。
また、上記した本実施の形態の第１の分割方法では、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０の接近中に第１の収縮工程、接近後に第２の収縮工程が実施されたが、この構成に限定されない。第１の収縮工程の後に第２の収縮工程が実施されればよく、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０の接近中に第２の収縮工程が実施されてもよい。
また、上記した本実施の形態の第２の分割方法の第３の収縮工程では、保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とが接近する度に、ヒータ５１が径方向に移動するようにしてもよい。
また、上記した本実施の形態の第２の分割方法の接近工程では、昇降手段４０で保持テーブル１０とリングフレーム保持部２０とを指定量ずつ段階的に接近させる構成にしているが、指定量ずつとは必ずしも一定量に限定されない。例えば、３ｍｍ接近させた後に、４ｍｍ接近させる場合のように、異なる量で段階的に接近させてもよい。
以上説明したように、本発明は、簡易な装置構成でテープから皺を除去してチップ間隔を適切に維持することができるという効果を有し、特に、半導体ウエーハや光デバイスウエーハの分割方法及び分割装置に有用である。
１ 分割装置
１０ 保持テーブル
２０ リングフレーム保持部
４０ 昇降手段
５０ 熱収縮手段
５１ ヒータ
５２ 回転手段
６５ 角度認識部
６６ 速度可変手段
８１ 改質層（分割起点）
８２ 皺
８３ 中間部分
Ｃ チップ
Ｆ リングフレーム
Ｌ 分割予定ライン
Ｔ テープ
Ｗ ウエーハ
ＷＳ ワークセット

Claims (7)

  1. リングフレームの開口部を塞いで熱収縮性を有するテープを貼着し該開口部の該テープに分割予定ラインに沿って分割起点を形成したウエーハを貼着させたワークセットの該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割させチップにする分割装置であって、
    該ワークセットの該テープを介してウエーハを吸引保持する保持テーブルと、
    該ワークセットの該リングフレームを保持するリングフレーム保持部と、
    該ワークセットのウエーハの外周と該リングフレームの内周との間のリング状の該テープの所定の箇所を加熱し、ウエーハの中心を中心に対向して配設される一対のヒータと、
    一対の該ヒータをウエーハの中心を軸に回転させる回転手段と、
    該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを相対的に上下に動作させる昇降手段と、を備え、
    該保持テーブルと該リングフレーム保持部とに該ワークセットが保持された状態で、該昇降手段で該保持テーブルを上昇方向に該リングフレーム保持部を下降方向に相対的に移動させ該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを離間させ該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割し、
    ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに対する該ヒータの加熱範囲を円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ加熱し、該テープを該所定の加熱領域ずつ熱収縮させ該チップを離間させる分割装置。
  2. 該回転手段には、回転角度を認識する角度認識部と、予め設定された角度範囲において該角度認識部が角度を認識しながらヒータを回転させる速度を可変させる速度可変手段とを備え、
    該速度可変手段により回転速度を可変させ該テープを円周方向において所定の加熱領域ずつ加熱する請求項１記載の分割装置。
  3. リングフレームの開口部を塞いで熱収縮性を有するテープを貼着し該開口部の該テープに分割予定ラインに沿って分割起点を形成したウエーハを貼着させたワークセットの該テープを介してウエーハを吸引保持する保持テーブルと、該ワークセットの該リングフレームを保持するリングフレーム保持部と、該ワークセットのウエーハの外周と該リングフレームの内周との間のリング状の該テープの所定の箇所を加熱するヒータと、該ヒータをウエーハの中心を軸に回転させる回転手段と、該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを相対的に上下に動作させる昇降手段と、を備え、該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割させチップにする分割装置を用いたウエーハの分割方法であって、
    該保持テーブルと該リングフレーム保持部とで該ワークセットを保持する保持工程と、
    該保持工程の後、該昇降手段で該保持テーブルが上昇方向で該リングフレーム保持部が下降方向で相対的に移動させ該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを離間させ該テープを引き伸ばし該分割起点でウエーハを分割する分割工程と、
    該分割工程の後、ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに対する該ヒータの加熱範囲を円周方向または径方向において所定の加熱領域ずつ加熱して、該テープを熱収縮させ該チップを離間させるチップ離間工程と、
    からなるウエーハの分割方法。
  4. 該チップ離間工程は、
    該昇降手段で該保持テーブルが下降方向で該リングフレーム保持部が上昇方向で相対的に移動させ該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを接近させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに発生する皺の部分を限定的に加熱させて熱収縮させる第１の収縮工程と、
    該第１の収縮工程の後、該回転手段で該ヒータを回転させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを全体的に加熱させ熱収縮させる第２の収縮工程と、からなる請求項３記載のウエーハの分割方法。
  5. 該チップ離間工程は、
    該分割工程の後、該昇降手段で該保持テーブルと該リングフレーム保持部とを指定量ずつ段階的に接近させる接近工程と、
    該接近工程の後、該回転手段で該ヒータを回転させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを加熱させ熱収縮させる第３の収縮工程と、からなり、
    該接近工程と該第３の収縮工程とを該保持テーブルと該リングフレーム保持部とが最も接近されるまで繰返す請求項３記載のウエーハの分割方法。
  6. 該分割装置が該ヒータをウエーハの径方向に進退させる径方向進退手段を備え、
    該チップ離間工程は、ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープに発生する皺の部分と該リング状の該テープの径方向の中間部分とを通る楕円軌道を描くように該回転手段と該径方向進退手段でヒータを動かし、ウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを加熱させ熱収縮させる第４の収縮工程を有する請求項３記載のウエーハの分割方法。
  7. 該回転手段には、回転角度を認識する角度認識部と、予め設定された角度範囲において該角度認識部が角度を認識しながらヒータを回転させる速度を可変させる速度可変手段とを備え、
    該チップ離間工程は、該角度認識部でヒータの回転角度を認識し予め設定されたそれぞれの角度範囲において該速度可変手段で該回転手段の回転速度を可変させウエーハの外周と該リングフレームの内周との間の該リング状の該テープを加熱させ熱収縮させる請求項５または請求項６記載のウエーハの分割方法。
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