JP2017130638A - 加工装置および加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】片状体形成のための設備や工程が増加することを防止できる加工装置および加工方法を提供すること。【解決手段】加工装置１０は、被加工物ＷＦの一方の面に交差し、当該一方の面側から所定の深さにまで達する第１境界部ＤＰ１を当該被加工物ＷＦの内部に形成する第１境界部形成手段２０と、第１境界部ＤＰ１とで囲まれる領域を片状体ＷＦ１として取り出せるように、当該第１境界部ＤＰ１と交差する第２境界部ＤＰ２を被加工物ＷＦの内部に形成する第２境界部形成手段３０とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、加工装置および加工方法に関する。

従来、被加工物を所定の厚みに研削する研削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、被加工物を所定の厚みの片状体に加工する加工方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１２５９８７号公報 特開２０１０−２６７６３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の研削装置では、ワーク（被加工物）を研削（薄型化）した後、当該被加工物を切断装置（他の装置）で所定形状に切断（区分）してチップ（片状体）を形成しなければならず、片状体形成のための設備が増加するという不都合がある。また、特許文献２に記載されたような従来の加工方法でも、剥離層形成工程で半導体ウエハ（被加工物）に剥離層を形成（薄型化）した後、保持部材貼着工程（他の工程）で当該被加工物に保持部材を貼付してデバイス（片状体）を取り出す準備をしなければならず、片状体形成のための工程が増加するという不都合がある。

本発明の目的は、片状体形成のための設備や工程が増加することを防止できる加工装置および加工方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の加工装置は、被加工物の一部分を片状体として取り出せるように当該被加工物を加工する加工装置において、前記被加工物の一方の面に交差し、当該一方の面側から所定の深さにまで達する第１境界部を当該被加工物の内部に形成する第１境界部形成手段と、前記第１境界部とで囲まれる領域を前記片状体として取り出せるように、当該第１境界部と交差する第２境界部を前記被加工物の内部に形成する第２境界部形成手段とを備えているという構成を採用している。

この際、本発明の加工装置では、前記被加工物から前記片状体を取り出す取出手段を有することが好ましい。

一方、本発明の加工方法は、被加工物の一部分を片状体として取り出せるように当該被加工物を加工する加工方法において、前記被加工物の一方の面に交差し、当該一方の面側から所定の深さにまで達する第１境界部を当該被加工物の内部に形成する第１境界部形成工程と、前記第１境界部とで囲まれる領域を前記片状体として取り出せるように、当該第１境界部と交差する第２境界部を前記被加工物の内部に形成する第２境界部形成工程とを備えているという構成を採用している。

以上のような本発明によれば、被加工物から薄型化された片状体を直接得ることができるので、他の装置や他の工程で被加工物を加工する必要がなくなり、片状体形成のための設備や工程が増加することを防止できる。

この際、取出手段を備えれば、被加工物から片状体を取り出す取出装置や取出工程を別途設ける必要もなくなるので、片状体形成のための設備や工程が増加することを更に防止できる。

本発明の一実施形態に係る加工装置の側面図。 加工装置の動作説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行な図１中手前方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸と平行な図１中手前方向で「後」がその逆方向とする。

図１において、加工装置１０は、被加工物としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という場合がある）ＷＦの一部分を片状体としてのチップＷＦ１（図２参照）として取り出せるように当該ウエハＷＦを加工する装置であって、ウエハＷＦの一方の面（上面）に交差し、当該一方の面側から所定の深さにまで達する第１境界部ＤＰ１を当該ウエハＷＦの内部に形成する第１境界部形成手段２０と、第１境界部ＤＰ１とで囲まれる領域をチップＷＦ１として取り出せるように、当該第１境界部ＤＰ１と交差する第２境界部ＤＰ２をウエハＷＦの内部に形成する第２境界部形成手段３０と、ウエハＷＦからチップＷＦ１を取り出す取出手段４０とを備え、ウエハＷＦを支持する支持手段５０の上方に配置されている。

第１境界部形成手段２０は、駆動機器としてのＸＹテーブルＭＴのスライダＭＴ４に支持された第１レーザ照射器２１を備えている。ＸＹテーブルＭＴは、スライダＭＴ２をＸ軸方向に移動可能な駆動機器としてのリニアモータＭＴ１と、スライダＭＴ２に支持され、スライダＭＴ４をＹ軸方向に移動可能な駆動機器としてのリニアモータＭＴ３とで構成されている。第１レーザ照射器２１は、ウエハＷＦにレーザを照射することで、当該ウエハＷＦの上面から所定の深さにまで続く脆弱な改質層である第１境界部ＤＰ１を形成可能に設けられている。

第２境界部形成手段３０は、ＸＹテーブルＭＴのスライダＭＴ４に支持された第２レーザ照射器３１を備えている。第２レーザ照射器３１は、ウエハＷＦにレーザを照射することで、当該ウエハＷＦの内部の所定の位置に脆弱な改質層である第２境界部ＤＰ２を形成可能に設けられている。

取出手段４０は、駆動機器としての多関節ロボット４１と、多関節ロボット４１の作業アーム４１Ａに支持され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によってチップＷＦ１を保持可能な保持部材４２とを備えている。多関節ロボット４１は、その作業範囲内において何れの位置および何れの角度にでも保持部材４２を移動可能な所謂６軸ロボットである。

支持手段５０は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によってウエハＷＦを保持可能な支持面５１Ａを有する支持テーブル５１を備えている。

以上の加工装置１０において、ウエハＷＦを加工する手順を説明する。
先ず、各部材が図１中実線で示す初期位置に配置された状態で、人手または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段によって、ウエハＷＦが支持面５１Ａ上に載置されると、支持手段５０が図示しない減圧手段を駆動し、ウエハＷＦの保持を開始する。なお、ＸＹテーブルＭＴのスライダＭＴ４は、初期位置でウエハＷＦよりも後側に配置されている。

次いで、第１境界部形成手段２０がＸＹテーブルＭＴおよび第１レーザ照射器２１を駆動し、図１中右側の二点鎖線で示すように、第１レーザ照射器２１からレーザを照射しながら当該第１レーザ照射器２１を適宜Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させ、ウエハＷＦの内部に上面視（図１の状態でウエハＷＦをＺ軸方向上方から見た状態）で格子状の第１境界部ＤＰ１を形成する。なお、本実施形態の場合、第１境界部ＤＰ１は、ウエハＷＦの一方の面に直交する面状とされる。

その後、第２境界部形成手段３０がＸＹテーブルＭＴおよび第２レーザ照射器３１を駆動し、図１中左側の二点鎖線で示すように、第２レーザ照射器３１からレーザを照射しながら当該第２レーザ照射器３１を適宜Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させ、ウエハＷＦの内部に第２境界部ＤＰ２を形成する。なお、本実施形態の場合、第２境界部ＤＰ２は、ウエハＷＦの一方の面と平行な面状とされ、第１境界部ＤＰ１と交差することで、当該第１境界部ＤＰ１と第２境界部ＤＰ２とで囲まれるウエハＷＦの一部分が、直方体または立方体のチップＷＦ１として取り出せるようになる。

以上のようにして、第１境界部ＤＰ１と第２境界部ＤＰ２とが形成されると、第２境界部形成手段３０がＸＹテーブルＭＴを駆動し、スライダＭＴ４を初期位置に復帰させる。次いで、取出手段４０が多関節ロボット４１および図示しない減圧手段を駆動し、図２に示すように、保持部材４２でチップＷＦ１を１個ずつ保持し、当該チップＷＦ１を図示しないリードフレームや基板等の支持部材に接着シートや接着剤等の図示しない接着手段を介して接着する。そして、ウエハＷＦに形成した全てのチップＷＦ１の取り出しが完了すると、取出手段４０が多関節ロボット４１を駆動し、保持部材４２を初期位置に復帰させた後、図示しない搬送手段がチップＷＦ１が取り出されたウエハＷＦを支持面５１Ａ上から回収し、以降上記同様の動作が繰り返される。

以上のような実施形態によれば、ウエハＷＦから薄型化されたチップＷＦ１を直接得ることができるので、他の装置や他の工程でウエハＷＦを加工する必要がなくなり、チップＷＦ１形成のための設備や工程が増加することを防止できる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれる。

例えば、第１境界部形成手段２０は、ウエハＷＦの厚み方向（図１で示すウエハＷＦの上下方向）の途中までの第１境界部ＤＰ１を形成してもよいし、ウエハＷＦの厚み方向全体に及ぶ第１境界部ＤＰ１を形成してもよいし、上面視で全ての形状が同じまたは、全ての形状が異なるまたは、一部の形状が同じで他の形状が異なる第１境界部ＤＰ１を形成してもよい。
第１境界部ＤＰ１のＸ−Ｙ平面方向の幅は、１０μｍ程度とすることができるが、ウエハＷＦの一部分をチップＷＦ１として取り出せれば、１０μｍ未満でもよいし、１０μｍ以上でもよい。
第１境界部ＤＰ１は、上面視で、三角形や五角形以上の多角形、円形、楕円形、台形、菱形、および、それら形状が任意に組み合わされた形状でもよいし、ウエハＷＦの一方の面に直交することなく傾斜していてもよいし、ウエハＷＦの一部分をチップＷＦ１として取り出せれば、第１境界部ＤＰ１同士が繋がっていてもよいし繋がっていなくてもよいし、クラック層や空隙でもよいし、凹溝でもよい。
改質層とは、科学的または物理的にウエハＷＦの性質や強度を変更して脆弱化または軟化した層のことであり、クラック層とは、科学的または物理的にウエハＷＦにひび割れや割れを生じさせた層のことであり、空隙とは、ウエハＷＦの内部に何もない空間または、実質的に何もないが当該空隙を挟んだ両者が接触している層のことであり、凹溝とは、前述の空隙がウエハＷＦの一方の面側および他方の面（下面）側の少なくとも一方に抜けた状態の層のことである。
第１境界部形成手段２０および第２境界部形成手段３０の少なくとも一方は、第１、第２レーザ照射器２１、３１に代えて、または、併用して、Ｘ線、ガンマ線、放射線、紫外線、赤外線等のエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段や、振動や脈動等を付与する超音波振動装置や偏芯モータ等の振動付与手段等によって第１、第２境界部ＤＰ１、ＤＰ２を形成するものや、カッター刃やワイヤソー等の切断手段等で第１、第２境界部ＤＰ１、ＤＰ２を形成するものでもよいし、第１、第２レーザ照射器２１、３１、エネルギー線照射手段、振動付与手段をＸ軸方向やＹ軸方向に移動させることなく、一括して第１、第２境界部ＤＰ１、ＤＰ２を形成するものでもよい。

第２境界部形成手段３０は、ウエハＷＦの幅方向（図１で示すウエハＷＦの左右方向）の途中までの第２境界部ＤＰ２を形成してもよいし、ウエハＷＦの幅方向全体に及ぶ第２境界部ＤＰ２を形成してもよいし、ＸＹテーブルＭＴのスライダＭＴ４に支持されることなく、当該ＸＹテーブルＭＴと同等の駆動機器に支持されていてもよい。
第２境界部ＤＰ２のＸ−Ｚ平面方向の幅は、１０μｍ程度とすることができるが、ウエハＷＦの一部分がチップＷＦ１として取り出せれば、１０μｍ未満でもよいし、１０μｍ以上でもよい。
第２境界部ＤＰ２は、クラック層や空隙でもよいし、凹溝でもよいし、ウエハＷＦの一方の面と平行でなく傾斜していてもよいし、第１境界部ＤＰ１と直交していてもよいし、直交することなく交差していてもよいし、ウエハＷＦの一部分をチップＷＦ１として取り出せれば、第１境界部ＤＰ１と繋がっていてもよいし繋がっていなくてもよいし、第２境界部ＤＰ２同士が繋がっていてもよいし繋がっていなくてもよいし、第１境界部ＤＰ１で囲まれる最小単位の領域から複数のチップＷＦ１を取り出せるように、Ｚ軸方向に２箇所以上設けられてもよい。
第２境界部ＤＰ２を形成する位置は、ウエハＷＦの一方の面または他方の面から５０μｍ程度の位置とすることができるが、ウエハＷＦの一部分をチップＷＦ１として取り出せれば、５０μｍ未満でもよいし、５０μｍ以上でもよい。

取出手段４０は、複数のチップＷＦ１を複数保持して取り出してもよいし、ウエハＷＦに形成されたチップＷＦ１を保持部材４２や接着シート等で全て保持し、保持した全てのチップＷＦ１を一括して取り出してもよいし、例えば単軸ロボットや２軸ロボット等の６軸未満のロボットや８軸以上のロボットや適宜な駆動機器を組み合わせたもの等で保持部材４２を支持してもよいし、ウエハＷＦからチップＷＦ１を取り出す際、当該チップＷＦ１に振動や脈動等を付与して、当該チップＷＦ１をウエハＷＦから取り出しやすくする超音波振動装置や偏芯モータ等の加振手段を備えていてもよいし、ウエハＷＦからチップＷＦ１を取り出す際、当該チップＷＦ１やウエハＷＦ等を加熱したり冷却したりして、当該チップＷＦ１をウエハＷＦから取り出しやすくするコイルヒータやヒートパイプの加熱側等の加熱手段や、ペルチェ素子やヒートパイプの冷却側等の冷却手段を備えていてもよいし、第１境界部形成手段２０でウエハＷＦの厚み方向全体に及ぶ第１境界部ＤＰ１を形成した場合、当該第１境界部ＤＰ１と第２境界部ＤＰ２とで囲まれた上側のみをチップＷＦ１として取り出してもよいし、下側のみをチップＷＦ１として取り出してもよいし、上下両側をチップＷＦ１として取り出してもよいし、チップＷＦ１を支持部材に接着することなくウエハＷＦから取り出すだけでもよいし、チップＷＦ１を他のものの上に載置するだけでもよいし、ウエハＷＦから全てのチップＷＦ１を取り出さなくてもよいし、なくてもよい。
保持部材４２は、メカチャックやチャックシリンダ等のチャック手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等でチップＷＦ１を保持してもよい。

支持手段５０は、接着シートが貼付されたウエハＷＦを保持してもよいし、接着シートを介してリングフレームと一体化されたウエハＷＦを当該リングフレーム介して保持してもよいし、メカチャックやチャックシリンダ等のチャック手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、接着シート、粘着シート、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等でウエハＷＦを保持してもよいし、支持テーブル５１を支持面５１Ａ内で回転可能な駆動機器としての回動モータを採用してもよいし、他の装置でウエハＷＦを保持する場合、なくてもよい。

加工装置１０は、第２境界部ＤＰ２を形成してから第１境界部ＤＰ１を形成してもよいし、第１境界部ＤＰ１と第２境界部ＤＰ２とを同時に形成してもよいし、ウエハＷＦの他方の面側からまたは、ウエハＷＦの外周（側方）側から第１、第２境界部ＤＰ１、ＤＰ２を形成してもよいし、ウエハＷＦの一方の面側、他方の面側、外周側のうち２つまたは全部の方向から第１、第２境界部ＤＰ１、ＤＰ２を形成してもよいし、ＸＹテーブルＭＴに代えて取出手段４０で採用した多関節ロボット４１と同等の駆動機器を採用してもよいし、取出手段４０を構成する多関節ロボット４１が、第１レーザ照射器２１と第２レーザ照射器３１との少なくとも一方を支持する構成としてもよいし、支持手段５０がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な場合、ＸＹテーブルＭＴは、あってもよいし、なくてもよいし、支持手段５０がＸ軸方向およびＹ軸方向の何れか一方に移動可能な場合、ＸＹテーブルＭＴは、支持手段５０が移動できない方にスライダＭＴ４を移動できる構成としてもよい。
第１境界部ＤＰ１および第２境界部ＤＰ２の少なくとも一方は、面状でなく点状や線状の改質層、クラック層、空隙、凹溝等でもよいし、点状や線状の改質層、クラック層、空隙、凹溝等が連続的または不連続的に連なったものでもよい。
ＸＹテーブルＭＴのスライダＭＴ４の初期位置は、ウエハＷＦよりも前側、左側、右側であってもよいし、ウエハＷＦの面内上側であってもよい。
片状体は、例えば、被加工物が金属であれば金属片、被加工物が木材であれば木片等が例示でき、被加工物の一部であれば何でもよい。
ウエハＷＦから取り出したチップＷＦ１を支持する支持部材は、メカチャックやチャックシリンダ等のチャック手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、磁力、吸引、ベルヌーイ吸着、駆動機器等でチップＷＦ１を支持するものでもよい。

また、本発明における接着シートおよび被加工物の材質、種別、形状等は、特に限定されることはない。例えば、接着シートは、円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形、その他の形状であってもよいし、感圧接着性、感熱接着性等の接着形態のものであってもよく、感熱接着性の接着形態のものが採用された場合の被加工物への貼付は、接着シートを加熱する適宜なコイルヒータやヒートパイプの加熱側等の加熱手段を設けるといった適宜な方法で接着すればよい。また、このような接着シートは、例えば、接着剤層だけの単層のもの、基材シートと接着剤層との間に中間層を有するもの、基材シートの上面にカバー層を有する等３層以上のもの、更には、基材シートを接着剤層から剥離することのできる所謂両面接着シートのようなものであってもよく、両面接着シートは、単層又は複層の中間層を有するものや、中間層のない単層又は複層のものであってよい。また、被加工物としては、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂板等、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。なお、接着シートを機能的、用途的な読み方に換え、例えば、情報記載用ラベル、装飾用ラベル、保護シート、ダイシングテープ、ダイアタッチフィルム、ダイボンディングテープ、記録層形成樹脂シート等の任意の形状の任意のシート、フィルム、テープ等を前述のような任意の被加工物に貼付することができる。

本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、第１境界部形成手段は、被加工物の一方の面に交差し、当該一方の面側から所定の深さにまで達する第１境界部を当該被加工物の内部に形成可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない（他の手段および工程についての説明は省略する）。
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１０…加工装置
２０…第１境界部形成手段
３０…第２境界部形成手段
４０…取出手段
ＤＰ１…第１境界部
ＤＰ２…第２境界部
ＷＦ…ウエハ（被加工物）
ＷＦ１…チップ（片状体）

Claims (3)

1. 被加工物の一部分を片状体として取り出せるように当該被加工物を加工する加工装置において、
   前記被加工物の一方の面に交差し、当該一方の面側から所定の深さにまで達する第１境界部を当該被加工物の内部に形成する第１境界部形成手段と、
   前記第１境界部とで囲まれる領域を前記片状体として取り出せるように、当該第１境界部と交差する第２境界部を前記被加工物の内部に形成する第２境界部形成手段とを備えていることを特徴とする加工装置。
2. 前記被加工物から前記片状体を取り出す取出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
3. 被加工物の一部分を片状体として取り出せるように当該被加工物を加工する加工方法において、
   前記被加工物の一方の面に交差し、当該一方の面側から所定の深さにまで達する第１境界部を当該被加工物の内部に形成する第１境界部形成工程と、
   前記第１境界部とで囲まれる領域を前記片状体として取り出せるように、当該第１境界部と交差する第２境界部を前記被加工物の内部に形成する第２境界部形成工程とを備えていることを特徴とする加工方法。

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