JP3367482B2 - ウェハ分割装置及びウェハ分割方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ分割装置及
びウェハ分割方法に関し、特に、内部にマイクロブリッ
ジ構造が形成された素子を含む半導体ウェハの分割に用
いて好適な、ウェハ分割装置及びウェハ分割方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子のうち、赤外線センサ、圧力
センサや加速度センサ等は半導体ウェハ内部に、マイク
ロマシーニング技術を用いてマイクロブリッジ構造が形
成されている。たとえば、赤外線センサ用素子の場合
は、素子の構造的な特徴として、ダイヤフラム下部のポ
リシリコン犠牲層が選択的にエッチングされ、ダイヤフ
ラムが浮いた中空構造となっており、このダイヤフラム
が赤外線を吸収することにより生じる温度上昇を電気信
号に変換して取り出すものである。

【０００３】このようなマイクロブリッジ構造を有する
素子を含む半導体ウェハから個々の素子を分離する場
合、通常の半導体ウェハと同様に、素子形成後にダイシ
ング装置を用いて行うと、分割の際にダイシング装置の
ブレードが素子に接触してマイクロブリッジ構造を破壊
してしまったり、ダイシングの際に発生する研磨粉や研
磨液がマイクロブリッジ構造の中空部分に入り込んで、
素子の性能が劣化してしまうという問題が生じる。

【０００４】このように、マイクロブリッジ構造が形成
された半導体ウェハは、素子形成後にダイシング装置で
素子を分離することができないために、半導体ウェハ上
に中空構造を形成する前の段階において、あらかじめ、
ダイシング装置で素子を分離しようとする位置に所定の
深さの溝を形成しておき、マイクロブリッジ構造を形成
し、素子を完成した後に、分離用の溝を利用して作業者
がピンセット等の治具を使って力を加えることによって
分離していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような方法の場
合、素子の製造途中段階でダイシング装置を用いて半導
体ウェハに溝を形成するために、溝の深さが深すぎると
その後の工程（ＰＲ、成膜、エッチング等）でウェハが
割れてしまうという問題が生じる。従って、溝は極力浅
くする必要があるが、一方、溝の深さが浅すぎると、溝
に沿って正確にウェハを分割することが困難になるとい
う問題があった。

【０００６】すなわち、最初の円状のウェハを分離する
際に、分離用の溝からずれて割れてしまったり、さら
に、最終的な個々の素子に分離する際には、ピンセット
等の治具で掴む場所が小さいために、周囲の素子を傷つ
けてしまい、歩留まりが低くなってしまうという問題が
あった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、マイクロブリッジ構造
を有する素子を含む半導体ウェハを分割するに際して、
素子を傷つけることなく簡便かつ確実に分割することが
できるウェハ分割装置及びウェハ分割方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、所定の形状の凹面を有するウェハ支持台
と、裏面に粘着シートを貼り付けたウェハを前記ウェハ
支持台に固定する固定手段と、前記ウェハ上部に当接し
前記ウェハに荷重を付加する、線状の鋭利な突起を有す
る第１の分割手段と、前記ウェハ上部に当接し前記ウェ
ハに衝撃を付加する、点状の鋭利な突起を有する第２の
分割手段と、を少なくとも備えたものである。

【０００９】また、本発明は、所定の形状の凹面を有す
るウェハ支持台と、裏面に粘着シートを貼り付けたウェ
ハを前記ウェハ支持台に固定する固定手段と、前記ウェ
ハ上部に当接する線状の鋭利な突起を有する第１の分割
手段と、前記ウェハ上部に当接する点状の鋭利な突起を
有する第２の分割手段と、を少なくとも有し、前記第１
の分割手段の上部には、該第１の分割手段に荷重を付加
する荷重付加手段と衝撃を付加する衝撃付加手段とを備
え、前記第２の分割手段の上部には、該第２の分割手段
に衝撃を付加する衝撃付加手段を備えたものである。

【００１０】また、本発明のチップ分割方法は、マトリ
ックス状に配列された素子を分離する領域に、予め所定
の深さの溝が一側の面に形成されたウェハを分割する方
法であって、前記ウェハの他側の面の前記溝に対応する
位置に、線状の鋭利な突起を当接し、該線状の突起に所
定の荷重を付加して前記ウェハを撓ませた状態で、前記
線状突起の稜線の延長線上であって、前記ウェハ端部に
点状の鋭利な突起を当接し、該点状の突起に所定の衝撃
を付加することによって、前記ウェハ端部から亀裂を進
展させ、前記ウェハを前記溝に沿って分割するものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るウェハ分割装置は、
その好ましい一実施の形態において、所定の曲率半径の
凹面を有するウェハ支持台（図１の１）と、裏面に粘着
シートを貼り付けたウェハ（図１の２）をウェハ支持台
に固定するウェハ支え治具と、線状の鋭利な突起を有す
るナイフエッジ（図１の４）と、点状の鋭利な突起を有
するピン（図１の５）と、を少なくとも有し、ナイフエ
ッジ上部に設けた荷重を加える手段（図１の７）により
ウェハに所定の荷重を加えながら、ナイフエッジ上部又
はピン上部に設けた衝撃を加える手段（図１の８、９）
により衝撃を加え、ウェハを分割する。

【００１２】上述した一実施の形態にかかるウェハ分割
装置を用いてチップ分割を行う方法について図１を参照
して説明すると、まず、所定の曲率半径Ｒを持つ凹型の
円筒面形状を有するウェハ支持台１に、ウェハの表面を
下に向け、上を向いている面がウェハの裏面となるよう
にウェハ２を設置する。このウェハ２には、素子の内部
を中空構造にする前の工程において、ダイシング装置に
より素子を分離する予定位置に溝が形成されている。

【００１３】なお、凹型のウェハ支持台１は、分離用の
溝１０に沿ってウェハ２の裏面に荷重をかけて割った際
に、ウェハ支持台１に素子の表面がふれず、素子の周辺
部の回路に影響がない部分のみがふれるように、曲率半
径Ｒの円筒面形状となっており、曲率半径Ｒは、素子の
形状と分離時の分離屑等のゴミを考慮して所定の半径に
決定することができる。

【００１４】ウェハ２の裏面には、分離を進めていく途
中で個々の素子が凹型の台に落下して素子が回収しにく
くならないように、また、落下した素子同士が凹型の台
の中で接触して素子表面をキズつけることの無いよう
に、粘着シート３を貼り付ける。粘着シート３として
は、汎用の半導体ウェハ向けのシール（例えば、日東電
工（株）製の半導体製造プロセス用ウェハ保護・固定テ
ープや電気絶縁テープ、ニッタ（株）製の感温性粘着テ
ープ）を用いることができる。

【００１５】分離は、ウェハ２の裏面から分離用の溝１
０に沿って、線状の鋭利な突起を有するナイフエッジ４
等を使用して、溝に所定の荷重を加えながら、溝の端か
つウェハの端である部分に、先端が尖ったピン５等を用
いて点衝撃を加えて、亀裂を一方向にピン５から遠ざか
る方向に進展させて行う。

【００１６】なお、ウェハ２を最終的な素子単位に分割
する手順として、まず、ウェハが実際の素子が存在する
部分のみを取り出すように周辺の円弧部分を切り取り長
方形となるように分離した後、長方形ウェハを線荷重と
点衝撃を加え短冊状に分離し、ウェハの向きを９０度回
転し、短冊状のウェハを線荷重と衝撃で分離することに
より行う。

【００１７】

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係るウェハ分割
装置について、図１乃至図３を参照して説明する。図１
は、一実施例に係るウェハ分割装置の構造を模式的に示
す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ方
向から見た断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ方向から見た
断面図である。また、図２は、本発明の一実施例に係る
ウェハ分割方法の手順を説明するための図であり、図３
は、本発明の他の実施例に係るウェハ分割装置を模式的
に示す斜視図である。

【００１８】図１に示すように、本実施例のウェハ分割
装置は、曲率半径Ｒの凹型の円筒面形状を有するウェハ
支持台１と、ウェハ２の裏面に貼られ分離作業時に素子
がウェハ支持台１に落下することを防ぐ粘着シート３
と、ウェハ２の表面を下向きにしてウェハ支持台１に載
せた後にウェハ裏面に線上の荷重をかけるナイフエッジ
４と、ナイフエッジ４に荷重を加える手段７と、ナイフ
エッジ４に衝撃を加える手段８と、ナイフエッジ４のエ
ッジ線上でウェハ端にて点衝撃を加えるピン５と、ピン
５に衝撃を加える手段９と、ウェハ支持台１に接続され
ナイフエッジ４の線荷重を加える時にウェハ２の端を押
さえてウェハ２がずれるのを防ぐウェハ支え治具６と、
から構成される。

【００１９】このようなウェハ分割装置を用いてチップ
を分割する方法について説明すると、まず、あらかじ
め、マイクロブリッジ構造を形成する前の段階で、ダイ
シング装置により、ウェハ厚の１／２程度の深さの分離
用の溝１０をウェハ２の表面側に形成し、ウェハ２をハ
ーフカットの状態にする。その後、ウェハ２にマイクロ
ブリッジ構造を設けて素子を製造する。

【００２０】このように製造したウェハ２の裏面に、ウ
ェハサイズよりも大きい粘着シート３を貼り付け、粘着
シート３を貼り付けたウェハ２を、ウェハ２の表面（分
離用の溝１０が形成された面）を下向きに向けてウェハ
支持台１に載せる。

【００２１】その後、ウェハ２の裏面で分離用の溝１０
に沿ってナイフエッジ４により線荷重を加えるが、その
際、粘着シート３を貼り付けたウェハ２が少し下にたわ
む程度まで荷重を加えることが好ましい。ナイフエッジ
４の材料としては、例えば、ＳＵＳを用いることがで
き、その場合には、自重によりウェハ２に適度な荷重を
加えることができる。また、ウェハ２のサイズや分割位
置によっては、ナイフエッジ４の自重だけでは十分な荷
重が加えられない場合には、ナイフエッジ４上方に設け
た荷重を加える手段７によりウェハ２に適度な荷重を加
える。

【００２２】このとき、図１（ｂ）に示すように、ウェ
ハ２の線荷重をかける位置から離れた側の端部をウェハ
支え治具６にて押さえておき、荷重を加えたときに図１
（ｂ）から見えるウェハ２の面が傾かないように水平と
する。これは、ウェハ支持台１の面が曲率Ｒの円筒面形
状となっており、線荷重をかけた時に、ウェハ２はどこ
も押さえられていないために、ウェハ面が傾いて線荷重
をかける位置がずれる可能性があり、それを避けるため
である。

【００２３】さらに、ナイフエッジ４で押さえている分
離用の溝１０上で、かつウェハ２の端部でもある部分に
ピン５を当てて、衝撃を加える手段９により点衝撃を加
える。このピン５は、例えば、ＳＵＳ等を加工して先端
が尖った円錐形状としたものを用いることができ、円錐
形の底面には上方に延びるガイドを設けた構造とするこ
とができる。点衝撃を加える方法としては、適度な重さ
の重りにガイドが通る貫通孔を設け、この重りをガイド
に沿ってピン５の上方から落下させる方法等がある。

【００２４】このように、ピン５と衝撃を加える手段９
の衝撃により、ウェハ２の端部から亀裂が分離用の溝１
０に沿って進展するため、ウェハ２はナイフエッジ４を
当てた分離用の溝１０の部分で分離される。

【００２５】破断部分の長さが長い場合は、線荷重のみ
で分離を行うと亀裂が中央部から発生する事があり、一
部延性破壊面となり破断面に凹凸ができたりあるいは斜
めになったり、分離用の溝１０以外に亀裂が入り分離用
の溝１０に沿って分離できないこともあるが、本実施例
では、分離用の溝１０に沿ってナイフエッジ４により線
荷重を少し加えた上に点衝撃を加えることにより分離用
の溝１０に沿って亀裂が走るため、破断面は脆性破壊面
となり光沢面となる。なお、前記の荷重や衝撃を加える
手段としては、重り、シリンダやソレノイドなどを用い
ることができる。

【００２６】次に、実際に円形状のウェハ２から個々の
素子を分離するまでの手順について説明する。まず、円
形状であるウェハ２において、図２（ａ）に示すよう
に、素子が形成されている中心寄りの部分のみを長方形
状に切り出すように、ウェハ２周囲の円弧部分を線荷重
と点衝撃により４カ所分離する。

【００２７】この第１段階の分離では、ウェハ２が円形
状であり、ウェハ支持台１の面が円筒面を持つ形状であ
るため、ウェハ２はその両端の２点で支持されることと
なる。そのため、単純にウェハ２をウェハ支持台１に置
いただけでは、ナイフエッジ４の方向と分離用の溝１０
の方向が一致していないため、ナイフエッジ４をウェハ
２に接触するぐらい近傍まで近づけ、分離用の溝１０と
平行となるように、ウェハ２を回転させ位置調整を行
う。

【００２８】ナイフエッジ４と分離用の溝１０が一致し
たならば、線荷重と点衝撃により分離を行い、円弧部分
を切り出す。円弧部分を切り出されたウェハ２は、反対
側の円弧を分離する際には、もう一方の円弧を切り出し
た分離面が線となっているため、ウェハ支持台１の円筒
面に線接触で支持され、これはナイフエッジ４と平行が
出ているため、線荷重と点衝撃を加える分離用の溝１０
に容易に合わせることができる。両端の円弧部分を分離
した後、ウェハを９０度回転させて再び両端の円弧部分
を同様にして線荷重と点衝撃により分離する。

【００２９】ウェハの一方の端がオリフラである場合
は、ウェハ支持台１の円筒面と線接触で支持されるた
め、一端の円弧部分を分離した場合と同様に、作業を続
ければよい。図２（ａ）で示すように、円形状のウェハ
２から４個の円弧部分を全て分離完了後、ウェハ２をウ
ェハ支持台１からはずし、円弧部分のウェハを粘着シー
ト３からはがして、残っているウェハ部分が長方形とな
るようにする。

【００３０】次に再び、粘着シート３に貼り付けてある
長方形のウェハ２をウェハ支持台１に、前記と同じよう
にウェハ２の素子表面を下向きにして載せる。長方形状
のウェハ２において、ウェハ支持台１の円筒面に線接触
している部分と平行でかつウェハ２の端から順番に、分
離用の溝１０部分に線荷重と点衝撃を加えて分離を行
い、図２（ｂ）に示すように、ウェハ２を短冊状にす
る。短冊状になったウェハ２は、粘着シート３に貼り付
けてあるため、分離後も落下せず、短冊状に分離した分
離用の溝１０部分のみがウェハ支持台１の表面にふれ
る。

【００３１】しかし、ウェハ支持台１は円筒面であるた
め、ウェハ２の素子表面がふれることは無く、素子周辺
部のみがウェハ支持台１の円筒面にふれる。ウェハ２の
短冊状への分離は、端から順番に行っても、両端から交
互に分離しても良い。図２（ｂ）に示すように、ウェハ
２が全て短冊状になったら、短冊状のウェハ２が貼り付
けられた粘着シート３ごとウェハ支持台１から持ち上
げ、９０度回転して再びウェハ支持台１に載せる。

【００３２】再び、ウェハ支持台１の円筒面と線接触し
ている部分と平行に、分離用の溝１０に沿って分離を行
う。分離では、先ほどの短冊状に分離するときとは異な
り、荷重を加える手段７によりナイフエッジ４に伝わる
線荷重と、さらに衝撃を加える手段８によりナイフエッ
ジ４の上に線衝撃を与えて、図２（ｃ）に示すように端
から順番に分離する。線衝撃を加える方法としては、ピ
ン５の場合と同様に、ナイフエッジ４にガイドを設け
て、ガイドの沿って重りを落下させる方法等がある。

【００３３】全ての素子を分離する事が完了すると、ウ
ェハ支持台１から分離した素子に張り付いている粘着シ
ート３の素子が張り付いていない部分を使用してはず
し、分離した素子に張り付いている粘着シート３を左右
に引っ張り、素子を真空ピンセット等により回収する。
あるいは、加熱やＵＶ光線により粘着力が低下するシー
トを使い、粘着力が落ちるところで素子を回収する。

【００３４】このように、本実施例の構成のウェハ分割
装置を用いることによって、マイクロブリッジ構造が形
成された素子を含む半導体ウェハを分割する場合でも、
素子に直接触れて破壊したり、ダイシング工程で研磨粉
や研磨液が混入することによって素子特性が劣化する等
の問題が生じることなく、簡便かつ確実にウェハを分割
することが可能となる。

【００３５】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、断面形状がＶ字型のウェハ支持台を用い
ても、同様の効果を奏することができ、また、分割する
試料として上述した内部が中空構造の素子の代わりに、
ガラス基板やセラミック基板の素子にも適用することも
できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウェハ分
割装置によれば、素子の表面に接触することなくウェハ
を正確に分離することが可能であるため、素子の収集率
を向上させることができるという効果を奏する。

【００３７】また、本発明のウェハ分割装置は、分離に
点衝撃を用いているため、破断面を光沢を有する脆性破
断面とすることができ、断面に不要な突起が生じること
を防止することができる。

【００３８】さらに、本発明によれば、短冊状になった
あともウェハ上の全ての素子を１回の手順でまとめて分
離できるため、１つの短冊ずつ分離する場合に比べて、
効率よく分離することができるという効果を奏する。

【００３９】また、本発明で使用するウェハ支持台の凹
面を異なる曲率半径や異なる角度のＶ字断面に交換する
ことにより、様々な素子サイズのウェハに対応すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るウェハ分割装置の構造
を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）、
（ｃ）は断面図である。

【図２】本発明のウェハ分割装置で分割する手順を説明
するための図である。

【図３】本発明の他の実施例に係るウェハ分割装置の構
造を説明するための斜視図である。

【符号の説明】

１ ウェハ支持台 ２ ウェハ ３ 粘着シート ４ ナイフエッジ ５ ピン ６ ウェハ支え治具 ７ 荷重を加える手段 ８ 衝撃を加える手段 ９ 衝撃を加える手段 １０ 分離用の溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−25633（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−154712（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−323737（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−17766（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−112313（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/301

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の形状の凹面を有するウェハ支持台
   と、裏面に粘着シートを貼り付けたウェハを前記ウェハ
   支持台に固定する固定手段と、線状の鋭利な突起を有
   し、該線状突起で前記ウェハの所定の位置に荷重・衝撃
   を付加する第１の分割手段と、点状の鋭利な突起を有
   し、該点状突起で前記線状突起の稜線の延長線上であっ
   て前記ウェハの端部に衝撃を付加する第２の分割手段
   と、を少なくとも備えたことを特徴とするウェハ分割装
   置。
2. 【請求項２】所定の形状の凹面を有するウェハ支持台
   と、裏面に粘着シートを貼り付けたウェハを前記ウェハ
   支持台に固定する固定手段と、前記ウェハの所定の位置
   に当接する線状の鋭利な突起を有する第１の分割手段
   と、前記線状突起の稜線の延長線上であって前記ウェハ
   の端部に当接する点状の鋭利な突起を有する第２の分割
   手段と、を少なくとも有し、 前記第１の分割手段の上部には、該第１の分割手段に荷
   重を付加する荷重付加手段と衝撃を付加する衝撃付加手
   段とを備え、 前記第２の分割手段の上部には、該第２の分割手段に衝
   撃を付加する衝撃付加手段を備えた、ことを特徴とする
   ウェハ分割装置。
3. 【請求項３】前記ウェハ支持台の前記凹面が、所定の曲
   率半径の曲面、又は、断面がＶ字型の凹面のいずれかで
   ある、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のウェハ
   分割装置。
4. 【請求項４】前記ウェハ分割装置で分割する前記ウェハ
   が、マイクロブリッジ構造の素子を有し、該マイクロブ
   リッジ構造の素子を分離する領域に、予め所定の深さの
   溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか一に記載のウェハ分割装置。
5. 【請求項５】マトリックス状に配列された素子を分離す
   る領域に、予め所定の深さの溝が一側の面に形成された
   ウェハを分割する方法であって、 前記ウェハの他側の面の前記溝に対応する位置に、線状
   の鋭利な突起を当接し、該線状の突起に所定の荷重を付
   加して前記ウェハを撓ませた状態で、前記線状突起の稜
   線の延長線上であって、前記ウェハ端部に点状の鋭利な
   突起を当接し、該点状の突起に所定の衝撃を付加するこ
   とによって、前記ウェハ端部から亀裂を進展させ、前記
   ウェハを前記溝に沿って分割する、ことを特徴とするウ
   ェハ分割方法。
6. 【請求項６】所定の形状の凹面を有するウェハ支持台
   に、裏面に粘着シートを貼り付けたウェハを固定する工
   程と、 線状の鋭利な突起を有する第１の分割手段を、前記ウェ
   ハの所定の位置に設置し、前記第１の分割手段の上部に
   設けた荷重付加手段により前記ウェハに所定の荷重を付
   加する工程と、 点状の鋭利な突起を有する第２の分割手段を、前記第１
   の分割手段の前記線状突起の稜線の延長線上であって、
   前記ウェハ端部の所定の位置に配置し、前記第２の分割
   手段の上部に設けた衝撃付加手段により前記ウェハに所
   定の衝撃を付加して、前記ウェハを分割する工程と、を
   少なくとも有することを特徴とするウェハ分割方法。
7. 【請求項７】（ａ）所定の形状の凹面を有するウェハ支
   持台に、裏面に粘着シートを貼り付けたウェハを固定す
   る工程と、 （ｂ）線状の鋭利な突起を有する第１の分割手段を、前
   記ウェハの所定の位置に設置し、前記第１の分割手段の
   上部に設けた荷重付加手段により前記ウェハに所定の荷
   重を付加するとともに、点状の鋭利な突起を有する第２
   の分割手段を、前記線状突起の延長線上であって前記ウ
   ェハ端部の所定の位置に配置し、前記第２の分割手段の
   上部に設けた衝撃付加手段により前記ウェハに所定の衝
   撃を付加して、前記ウェハを分割する工程と、 （ｃ）前記第１の分割手段を、前記ウェハの所定の位置
   に設置し、前記第１の分割手段の上部に設けた荷重付加
   手段と衝撃付加手段とにより、前記ウェハに所定の荷重
   を付加するとともに所定の衝撃を付加して、前記ウェハ
   を分割する工程と、を少なくとも有し、 複数個の素子がマトリックス状に配列された前記ウェハ
   のうち、前記素子が形成されていない外縁部分を取り除
   きマトリックス状に配列された素子からなる長方形の断
   片に分割する場合、及び、前記長方形の断片を縦又は横
   の一方向にのみ分割し短冊状にする場合には、前記
   （ｂ）の工程で分割し、 前記短冊状に分割された前記長方形の断片を、前記短冊
   の長さ方向に直交する方向に分割する場合には、前記
   （ｃ）の工程で分割する、ことを特徴とするウェハ分割
   方法。
8. 【請求項８】前記ウェハ分割装置で分割する前記ウェハ
   が、マイクロブリッジ構造の素子を有することを特徴と
   する請求項６又は７に記載のウェハ分割方法。
9. 【請求項９】前記ウェハ分割装置で分割する前記ウェハ
   が、マイクロブリッジ構造の素子を有し、該マイクロブ
   リッジ構造の素子を分離する領域に、予め所定の深さの
   溝が形成されていることを特徴とする請求項６又は７に
   記載のウェハ分割方法。