JP4199471B2 - 半導体ウエハ加工装置及び半導体ウエハの加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、特に化合物半導体ウエハに好適な半導体ウエハ加工装置及び半導体ウエハの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の製造における必須の工程として、半導体ウエハをチップ状に切断する工程がある。この切断工程は、まず半導体ウエハの表面を傷つけ（スクライブ）、次いでへき開面に沿って割る（ブレーク）ことでチップに分けていくもので、従来では、スクライビングとブレーキングをそれぞれ別々の装置で行っていたが、近年、両方の作業を１台で行なう装置が開発されるようになった。
【０００３】
このような装置の例として、特表平９−５１０９２７号公報に記載されている装置が挙げられる。この装置はウエハＷをＸ方向及びＹ方向に直進移動可能であって、かつ、θ方向に回転移動可能に構成されている。
この装置でウエハを切断する場合、スクライビングステーションにおいてダイヤモンドが先端に付されたスクライビングツールで、図１０（ａ）に示すように、ウエハＷのへき開方向に沿って表面に網目状に傷を付ける。次いで、ブレーキングステーションにウエハＷを移送し、図１０（ｂ）に示すように、ウエハＷの下方から、シート４を介して、先端が鋭く形成されたインパルスバー１を上昇させ、ウエハＷの上方からアンビル２を下降して、両者でウエハＷを挟み込むようにして衝撃を与える。衝撃が加わると、傷に応力が集中し、傷に沿ってへき開する。この場合、Ｙ方向に移動しながらＸ方向に沿ってバー状に順に分割していき、次いで、ウエハＷを回転させ、Ｘ方向に移動しながらＹ方向に沿ってへき開していき、小さなチップに分割する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の分割方法は、シリコンウエハのような硬度のある材質で、へき開面の機能を必要としないウエハについては有用である。しかし、同じ方法を、シリコンウエハよりも柔らかいガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）やインジウム・リン（ＩｎＰ）などからなる化合物半導体ウエハに対して適用としようとすると以下のような問題がある。
【０００５】
半導体レーザなどに多用される化合物半導体では、チップに切断したときの切断面であるへき開面がレーザ光を反射及び透過させる面として重要で、そのためにチップ製造の工程がシリコンウエハとは異なってくる。つまり、図１１（ａ）に示すように、ウエハを細長いバーＢ、Ｂ…に分割し（一次へき開）、その後、それらのバーＢ、Ｂ…を、図１１（ｂ）に示すように、段積み箱３の中でスペーサＳ、Ｓ…と交互に積み重ねる（段積み工程）。そして、段積み箱３ごとルツボなどに入れ、へき開面に所定の波長の光を反射あるいは透過させるコーティングを形成する。そして、このコーティング後、各バーＢをチップ状にへき開（二次へき開）してチップを得る。
【０００６】
「一次へき開→段積み→コーティング→二次へき開」という一連の工程を前述の公報の装置で実施する場合、まずＹ方向だけスクライブ・ブレーキングを行いバーを作製する。ただし、化合物半導体の活性層はウエハ表面近傍に形成され、ウエハ表面全体をスクライブで傷つけることはできないので、図１０（ｃ）に示すように、ウエハＷ２の端にＸ方向に沿って溝ｈ、ｈ…を付けていく。次に、図１０（ｂ）同様にインパルスバー１とアンビル２とにより各溝ｈ部分に応力を集中させてウエハに亀裂をＹ方向に走らせ、へき開する。
この様子を図１０（ｄ）に拡大して示した。インパルスバー１がシート４を押しこむとアンビル２から反力Ｎ１、Ｎ２が発生する。曲げモーメントによりウエハＷ２は、破壊点まで撓もうと上面が伸び下面は縮もうとする。しかし、上面はアンビル２の反力を起因とする摩擦力などに拘束されているので、インパルスバー１にはこのような拘束力に打ち勝つ押圧力ＦＦが要求される。押圧力ＦＦが大きくなるほど、反力Ｎ１、Ｎ２も増し、表面に対する圧力が大きくなったり、摩擦力による表面方向のずれ力が大きくなることにより、柔らかいウエハＷ２の表面近傍、例えば表面から数十オングストローム程度の深さに形成されている量子井戸構造を破壊してしまう可能性があった。
【０００７】
また、前記装置では、シート４は円形枠に張られているため、強い押圧力ＦＦを与えても、その力がシート４面上において３６０度にわたって半径方向に分散しへき開に有効な力成分が削減されてしまう。さらに、その力の分散によりシート４が切断方向とは全く異なる方向に伸び縮みし、すでにへき開したバー同士が、例えばポイントｍ１においてぶつかり合い、化合物半導体にとって重要なへき開面の上部を傷つけ、不良にしてしまう可能性もあった。
さらに、一次へき開した後、コーティングのために段積みする工程で、シート４から手作業で一つずつ取り外し、段積みする工程は、作業効率が悪かった。また、各バーは幅１５０〜３００μｍ程度の極細の脆い素材であることから、バー同士を接触させたり等により傷つき不良を発生させてしまう恐れもあった。
【０００８】
本発明の課題は、半導体ウエハ加工装置及び半導体ウエハ加工方法において、スクライブ及びブレークの両工程を行い、特に化合物半導体ウエハに好適であって、ウエハの表面やへき開面に対してなるべく力を加えたり傷つけることなく、作業効率の向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図５に示すように、
ベース（１１）上に、
第１の方向（Ｘ方向またはＹ方向）に往復移動する第１のテーブル（Ｙテーブル１２）と、
前記第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ方向またはＸ方向）に往復移動する第２のテーブル（Ｘテーブル１３）と、
前記第１の方向と前記第２の方向の両方に直交する直線を中心に回転運動する第３のテーブル（θテーブル１４）と、
第１のテーブルと第２のテーブルと第３のテーブルそれぞれの移動に伴って移動し、半導体ウエハ（Ｗ２）をセットするためのウエハセット部（シート張り台１８）と、
ウエハセット部にセットされた半導体ウエハの表面に、傷を付けるスクライブ手段（スクライブユニット３０）と、
スクライブ手段によって形成された半導体ウエハの傷部分に力を加えて、第１の方向または第２の方向のいずれかである所定の方向に沿って割るブレーク手段（ブレークユニット５０）とを備え、
第１のテーブルと第２のテーブルと第３のテーブルは水平面に平行するように重ねて設けられている半導体ウエハ加工装置（１０）であって、
スクライブ手段とブレーク手段は、半導体ウエハに対するそれぞれの作用点が前記所定の方向を通る１つの鉛直面内にあるように、並んで設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、第１〜第３のテーブルでウエハセット部上の半導体ウエハを移動しながら、スクライブ手段とブレーク手段によりウエハを第１の方向または第２の方向のいずれかである所定の方向に沿って割ることができる。
また、スクライブ手段とブレーク手段は、それぞれの半導体ウエハに対する作用点が前記所定の方向を通る１つの鉛直面内にあるように、並んで設けられていることから、スクライブで１つの傷を付けた後すぐにブレーク加工する、いわゆるワンバイワン（One by One）方式の工程が容易に可能となる。スクライブ工程後、スクライブ手段からブレーク手段への移動が必要である場合でも、前記所定方向に一直線に移動させるだけでよいので、時間的な効率が高いし、さらに位置の精度が高く、スクライブによる傷に対してずれることなくブレークさせることができるので所望のライン以外の箇所に傷が付いてしまうことは少なく、前述のように表面の傷に弱い化合物半導体ウエハに好適である。
【００１１】
前述の公報で開示されていた従来の装置でも、スクライブ後ブレーク加工するように動作させることは可能である。しかし、この従来の装置では、網目状にスクライブした後ブレークすることを前提としてるのでより複雑に構成されており、スクライブ手段とブレーク手段がウエハに作用する点を一直線上に配置するように配慮された構成ではない。よって、スクライブ後ブレーク手段にウエハを移動させる場合には、Ｘ方向・Ｙ方向の２方向の動きが必要になったり、一方向の動きだけで済むように制御したり、本発明より複雑な動作あるいは制御が必要になる。加えて、そのような複雑な動作や制御を前提とするということは、スクライブの傷と完全に一致したラインでブレークできずにウエハに形成する傷が広がる可能性もあり、化合物半導体ウエハには適切ではない。また、ラインがずれればブレークしにくくその点でも不良となる可能性もある。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体ウエハ加工装置において、半導体ウエハは、半導体ウエハのへき開方向と、前記所定の方向が一致するようにセットされることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、半導体ウエハのへき開方向とブレークする方向を合わせてセットするので、ウエハを確実に所望の方向に割ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の半導体ウエハ加工装置において、
半導体ウエハは、第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、かつ、前記所定の方向とは直交する方向に張力がかかるようにウエハセット部に対して張られているシート上に、固定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、半導体ウエハを固定するシートは、第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、かつ、前記所定の方向とは直交する方向に張力がかかるようにウエハセット部に対して張られていることから、ブレーク時にウエハに力が加えられたときに、円形枠にシートが張られている従来の装置のように力がシート面上で様々な方向に分散してしまうことはなく、ブレーク手段からの力を十分にウエハに伝達することができる。また、予想しない方向にシートが伸び縮みすることはなく、シートの伸び縮みによるバーへの力学的な影響を十分予想できるようになるので、ブレーク後のバー同士がぶつかり合うを防ぐ手立てを講じやすい。
ここで、「固定」とは、ウエハがシートに対して動かないようになっていればよく、粘着性や接着性を有するシートを用いてもよいし、シートにウエハを係止するような構造を設けてもよい。
【００１５】
請求項３に記載の半導体ウエハ加工装置において、スクライブ手段は、請求項４に記載の発明のように、
半導体ウエハの表面に接触して傷を付けるスクライバ（４１）と、スクライバによって半導体ウエハの表面に傷を付ける際にシートを介して半導体ウエハを支持するスクライブ受け台（３４）とを備えることが好ましい。
【００１６】
請求項４に記載の半導体ウエハ加工装置において、スクライブ手段は具体的には請求項５のように構成すればよい。
すなわち、請求項５に記載の発明は、
スクライブ手段は、
スクライバを保持し角度調節可能なホルダが取り付けられ、鉛直面内において回転可能である回転腕（３１）と、
回転腕を、スクライバが上から下に向かって移動するように付勢するバネ部材（引張りバネ３７）と、
バネ部材の付勢力に抗して回転腕の回転を規制するストッパをロッドの先端に有するエアシリンダ（３６）とを備え、
エアシリンダのロッドの出没によるストッパの移動方向に応じて、スクライバが半導体ウエハに対して接離するように回転腕が回転することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の半導体ウエハ加工装置において、ロッドの出没速度を変えることで、スクライバが半導体ウエハの表面に接触するときに与える衝撃力を変更することを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、エアシリンダの出没速度を変えるという簡単な方法で、ウエハの種類などに応じてスクライブ時の衝撃力を制御できる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の半導体ウエハ加工装置において、スクライバは、円弧に沿って移動しながら半導体ウエハの表面に断面円弧状の傷を付けることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、ウエハに最初に突き入るときの衝撃を小さくすることができ、これにより好ましくない亀裂の発生を防ぐとともに、衝撃が小さくとも徐々に深くなるので確実にウエハに傷を付けることができる。
【００１９】
請求項３に記載の半導体ウエハ加工装置において、ブレーク手段は、請求項８に記載の発明のように、
上下方向に移動可能に構成され、シートの下方から半導体ウエハに対して衝撃を与えるブレーカ（６０）と、半導体ウエハの上方に固定され、ブレーカから衝撃が与えられた半導体ウエハの上面を押えるブレーカ受け台（５２）とを備えることが好ましい。
【００２０】
請求項８に記載の半導体ウエハ加工装置において、ブレーク手段を具体的には請求項９のように構成すればよい。
すなわち、請求項９に記載の発明は、
ブレーク手段は、
ベースに対して直接または間接的に固定されている板バネ（５４）と、
板バネの下面に接触し、回転することで板バネを上下に駆動する偏芯カム（ブレークカム５５）と、
偏芯カムを回転駆動するカムモータ（５６）とを備え、
ブレーカは板バネ上に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の半導体ウエハ加工装置において、偏芯カムの回転量を変えることで、ブレーカがシートを介して半導体ウエハに与える衝撃力を変更することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明によれば、偏芯カムの回転量を変えるという簡単な方法で、ウエハの種類などに応じてブレーク時の衝撃力を制御できる。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、請求項８〜１０のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置において、
シートに接触するブレーカの先端が断面円弧状に形成されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明によれば、ブレーカの先端が断面円弧状に形成されているので、ブレーカがシートを介してウエハに与える衝撃力によって発生するせん断力について、ブレーカの先端を中心とする正負の変化をなだらかなものとすることができ、せん断力による悪影響を小さくすることができ、柔らかい量子井戸構造を有する化合物半導体ウエハに好適である。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、請求項８〜１１のいずれかに記載の半導体ウエハ加工装置において、
ブレーカ受け台の下面は、ウエハセット部に張られたシート上の半導体ウエハの表面よりも上であることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明によれば、ブレーカ受け台の下面がウエハセット部に張られたシート上の半導体ウエハの表面よりも上であるので、ブレーカによってシートごとウエハがブレーカ受け台と接するように押し上げられると、ブレーカの当接部分を頂点としてシートが山型に変形し、これにより曲げモーメントが所望の、つまりブレーカが当接している真上のウエハ部分で最大になり、応力集中により容易にブレークすることができる。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、請求項８〜１２のいずれかに記載の半導体ウエハ加工装置において、ブレーカ受け台は、半導体ウエハよりも硬度の低い材料から形成されていることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明によれば、ブレーカ受け台は半導体ウエハよりも硬度の低い柔らかい材料から形成されているので、ブレーク時に受け台によってウエハ表面が傷つくことは少ないので、柔らかい化合物半導体に適している。
柔らかい材料としては、具体的には各種樹脂が挙げられる。
【００２５】
請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体ウエハ加工装置は、例えば請求項１４のように構成することで、具体的に実現できる。
すなわち、請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体ウエハ加工装置において、
第１のテーブルを駆動する第１テーブル駆動手段（Ｙ駆動モータ１５）と、
第２のテーブルを駆動する第２テーブル駆動手段（Ｘ駆動モータ１６）と、
第３のテーブルを駆動する第３テーブル駆動手段（θ駆動モータ１７）と、
スクライブ及びブレークに関する各種データを入力するための入力パネル（８１）と、
半導体ウエハの位置を検出する検出手段（位置センサ７３）と、
半導体ウエハの画像を取得しデータとして処理する画像処理手段（カメラ２０、画像入力ボード７５、画像処理ＣＰＵ７４）と、
検出手段からの検出結果と画像処理手段からの画像データに基づいて、半導体ウエハをスクライブ及びブレークそれぞれのため所定の位置に移動するように、第１テーブル駆動手段と第２テーブル駆動手段と第３テーブル駆動手段を制御する制御手段（ＣＰＵ７１）とを備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項１４に記載の半導体ウエハ加工装置において、請求項１５に記載の発明のように、
前記制御手段は、検出手段からの検出結果と画像処理手段からの画像データから、第１のテーブルと第２のテーブルと第３のテーブルそれぞれの移動すべき値としての補正値を求め、第１テーブル駆動手段と第２テーブル駆動手段と第３テーブル駆動手段に対し前記補正値を指令として出力するように構成してもよい。
【００２７】
請求項１６に記載の発明は、請求項３に記載の半導体ウエハ加工装置において、
第１のテーブルまたは第２のテーブルの移動により、第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、かつ、前記所定の方向とは直交する方向に、ブレーク後の半導体ウエハをシートごと搬送し、
搬送されてきた半導体ウエハが１つずつ集まるウエハ集合部（アンローディング台９７）を備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項１６に記載の発明によれば、第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、かつ、前記所定の方向とは直交する方向に、ブレーク後のバー状の半導体ウエハを、シートごと搬送し、半導体ウエハをウエハ集合部に１つずつ集めるので、図１１で示した断積みの作業に容易に移ることができ、作業効率を上げることができる。
【００２９】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６記載の半導体ウエハ加工装置において、
前記シートとして紫外線で粘着性を失う粘着シートを用い、
ブレーク直後からウエハ集合部までの間で、搬送中の粘着シートに対し半導体ウエハの反対側から紫外線を照射する紫外線照射手段（紫外線発光源９３）を備えることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明によれば、ブレーク後のウエハを搭載している粘着シートに対して紫外線を照射することで粘着性を消失させるので、ウエハを容易に集めることができるようになる。
【００３０】
請求項１８に記載の発明は、請求項１６または１７記載の半導体ウエハ加工装置において、
シートの一端側は、ウエハを搬送させる第１のテーブルまたは第２のテーブルに直接または間接的に固定され、前記一端と対向する他端側は、ウエハの搬送の際にシートが弛まないように搬送方向に平行に一定の張力で引張られていることを特徴とする。
請求項１８によれば、常にシートは搬送方向に一定の張力で引っ張られているので、シートのたるみにより搬送中バー状のウエハ同士がぶつかるといったことを防ぐことができる。
【００３１】
請求項１９に記載の発明は、請求項１６〜１８のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置において、
ブレーク後にウエハが搬送される経路において、ウエハ集合部の手前には、円弧状のガイド（ガイド筒９５及びウエハガイド９８）が設けられ、
半導体ウエハは、前記ガイドに沿って搬送されることでその表面が鉛直面内に立つように向きを変えることを特徴とする。
請求項１９に記載の発明によれば、バー状のウエハは、前記ガイドに沿って移動することでその表面が鉛直面内に立つように向きを変えた状態でウエハ集合部に集まる。つまり、図１１（ｂ）で示した断積みと同じ状況で集められるので、ウエハ集合部そのもので断積みを行なうことが可能となり、従来手作業で、スクライブ・ブレーク工程とは全く別工程として行なってきた断積み作業を連続することができ、著しく作業効率が向上するとともに、手で扱わないためウエハを傷つけにくく、不良品の発生を抑制することができる。
【００３２】
請求項２０に記載の発明は、請求項１６〜１９のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置において、
ウエハ集合部近傍に、半導体ウエハの反対側からシートを突いて、半導体ウエハをウエハ集合部に押し出す押し出し部材（針９６）が設けられていることを特徴とする。
請求項２０に記載の発明によれば、押し出し部材によって半導体ウエハをウエハ集合部に確実に集めることができる。
【００３３】
以上の請求項１〜２０の半導体ウエハ加工装置を用いて、請求項２１、２２のような半導体ウエハの加工方法を実現でき、請求項１同様の作用効果を奏することができる。
すなわち、請求項２１に記載の発明は、
請求項１〜２０のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置を用いた半導体ウエハの加工方法であって、
半導体ウエハに対してスクライブ手段により１つ傷を付けた後、続いてブレーク手段によりその傷を基に割ることを特徴とする。
【００３４】
請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の半導体ウエハの加工方法において、
ブレーク後、第１のテーブルまたは第２のテーブルの移動により、半導体ウエハを第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、かつ、前記所定の方向とは直交する方向に移動させ、次のスクライブ工程及びブレーク工程を引き続き行うことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１には、本発明の一実施の形態としての半導体ウエハ加工装置１０を示す。以下、単に加工装置１０と言うこともある。
加工装置１０は、ベース１１上にＹテーブル１２、Ｘテーブル１３、θテーブル１４、スクライブユニット３０、ブレークユニット５０などが設けられて構成される。
Ｙテーブル（第１のテーブル）１２は、ベース１１上に設置され、Ｙ駆動モータ１５を有し、該Ｙ駆動モータ１５により駆動されて図１におけるＹ方向（第１の方向、前後方向）に往復移動可能に構成されているものである。
Ｘテーブル（第２のテーブル）１３はＹテーブル上１２に設置され、Ｘ駆動モータ１６を有し、該Ｘ駆動モータ１６により駆動されて、Ｙテーブル１２に対して図１におけるＸ方向（第２の方向、左右方向）に往復移動可能に構成されているものである。
【００３６】
θテーブル（第３のテーブル）１４は、Ｘテーブル１３上に設置された略円盤状の部材であって、その中心を通り、Ｘ方向及びＹ方向に垂直である鉛直方向の直線を中心に回転可能に構成されている。θテーブル１４は、θ駆動モータ１７を有し、該θ駆動モータ１７によって駆動されることで、Ｘテーブル１３上において回転するように構成されている。
第１テーブル駆動手段であるＹ駆動モータ１５、第２テーブル駆動手段であるＸ駆動モータ１６、第３テーブル駆動手段であるθ駆動モータ１７は、それぞれ、ＣＰＵ７１によって制御されることで、所定のタイミングで所定量動作し、これにより、Ｙテーブル１２、Ｘテーブル１３、θテーブル１４は、所定のタイミングで、所定距離移動する。
【００３７】
θテーブル１４上に、側壁１８ａ、１８ｂを有し断面コ字状に形成されたシート張り台（ウエハセット部）１８が、開口を上方に向けた状態で、θテーブル１４に対して着脱可能であるように固定されている。側壁１８ａ、１８ｂの上面には仮想線で示すシート２４がＸ方向に張られた状態で固定されている。
このシート２４の上面は、粘着性を有し、かつ、紫外線を照射することで粘着性を失うようになっている。シート２４の上面に、化合物半導体基板であるウエハＷ２がブレイクしたいへき開面とＹ方向が平行になるように取り付けられる。よって、シート２４はへき開面と直交する方向に張力が与えられていることになる。具体的な位置合わせについては後述する。シート２４の具体的な固定方法としては、例えば図６に示すように、側壁１８ａ、１８ｂそれぞれに設けられた挟持部１８ｃ、１８ｄにより上下方向から挟んで固定する。
シート張り台１８上に張られたシート２４は、Ｙテーブル１２、Ｘテーブル１３、θテーブル１４と共に、これらテーブルの移動や回転の動きに従って、移動するようになっている。
【００３８】
ベース１１上であって各テーブル１２、１３、１４よりも奥に、堅固な支柱１９が固定されている。支柱１９の上部には、カメラアーム２１が固定され、このカメラアーム２１の先端であって、前記シート２４の上方にＣＣＤ（Charged Coupled Device）素子を有するカメラ２０が取り付けられている。このカメラ２０は、レンズ２０ａを下方に向けて、シート２４上のウエハＷ２の加工部分が視野に入るように調節されて固定されている。
支柱１９の中間部分には、支持アーム２３がシート張り台１８に向かうように固定されている。支持アーム２３の支柱１９側にはスクライブユニット３０が設けられ、支柱１９の下部から支持アーム２３の先端側にかけてブレークユニット５０が設けられている。
【００３９】
図２にスクライブユニット（スクライブ手段）３０を示した。スクライブユニット３０は、ウエハＷ２をＹ方向にブレークする前に、ウエハＷ２の一辺側の端部に短い条痕（図３（ａ）参照）を付すもので、回転腕３１と、エアシリンダ３６、引張りバネ（バネ部材）３７、スクライバ４１、スクライブ受け台３４などから構成される。
回転腕３１は、支持アーム２３の側面下部に対して、支点軸３２を中心に回転可能に取り付けられている。回転腕３１の支柱１９側端部には、引張りバネ３７の下端が係止されている。
【００４０】
引張りバネ３７の上端は、張力調整部材３８に係止されている。張力調整部材３８は、表面にネジが切られた棒状の部材であり、その中央部分において固定部３８ａを介して支柱１９または支持アーム２３に固定されている。固定部３８ａの内側には、張力調整部材３８表面のネジと螺合するネジ部材３８ｂが固定され、張力調整部材３８ａをネジ部材３８ｂに対して回転させながらその上下方向の高さを調節することで、引張りバネ３７の張力を調整するようになっている。回転腕３１は、所定の張力に調整された引張りバネ３７により図２の反時計方向に付勢されている。
【００４１】
エアシリンダ３６は、支持アーム２３に固定され、その先端のロッド３６ａには回転腕３１の動きを規制するストッパ３６ｂが固定されている。回転腕３１は、前述のように引張りバネ３７により反時計方向に付勢されているが、ストッパ３６ｂに当接した位置で、停止している。
エアシリンダ３６は、図示しないエアーラインに接続され、このエアーラインに設けられたエアーバルブ３５ａ、３５ｂ（図５）の一方にエアを流すことでオンし、他方にエアを流すことでオフとなる。さらに前記エアーラインには、エアーの流量を調整する流量弁が接続され、この流量弁を調節することでエアーの勢いを変更し、それによりオフからオンになるときのロッド３６ａの引き込み速度を調整できるようになっている。ロッド３６ａが引き込まれると、その速度に応じて回転腕３１は引張りバネ３７の付勢力により反時計方向に回転する。
【００４２】
支持アーム２３の先端には、スクライバ４１が固定されているホルダ４２が、角度調節用のダイヤル部材３３を介して取り付けられている。ダイヤル部材３３を適宜調節し、スクライバ４１のウエハＷ２に対する角度を調節するようになっている。スクライバ４１は、先端にダイヤモンドが設けられ、このダイヤモンドでウエハＷ２に傷を付けることができる。
スクライバ４１の真下であってシート２４の下側において、スクライバ受け台３４が設けられている。スクライバ受け台３４は、直接または間接的にベース１１に対して固定されている。スクライバ受け台３４は、図４（ａ）に示すように前方から見ると、カギ型を有し、後述のブレークユニット５０の板バネ５４などを逃げるような形状に形成され、その上部の受け片３４ａによって、スクライバ４１で突かれるウエハＷ２をシート２４の下から支える。
【００４３】
スクライバ４１は、回転腕３１の反時計方向の回転に伴って下降してウエハＷ２に突き入る。よって、ロッド３６ａの引き込み速度を調節することで、回転腕３１の回転速度、引いてはスクライバ４１のウエハＷ２へ突き入る衝撃力をコントロールできるようになっている。
ここで、スクライバ４１の先端のダイヤモンドの形状は、例えばツーポイントのものを用いている。このようなスクライバ４１をウエハＷ２に当てると、図３（ｂ）に示すポイントｐ１のような傷痕が形成され、そのままウエハＷ２をＹ方向に沿って前方（ｙ１方向）に移動させると、条痕Ｐが形成される。
なお、スクライバ４１の先端形状は、シングルポイント、スリーポイント、フォーポイントなどのその他の形状であってもよい。
【００４４】
図１に示すように、スクライブユニット３０の手前にブレークユニット５０が設けられている。スクライブユニット３０とブレークユニット５０は、ウエハＷ２に対するそれぞれの作用点がＹ方向を通る１つの鉛直面内にあるように、並んで設けられている。
図４にブレークユニット（ブレーク手段）５０を示した。図４では、スクライブユニット３０関連の部材は省略している。
ブレークユニット５０は、スクライバユニット３０で付された条痕を起端にしてへき開させるもので、ブレーカ受け台５２、ブレーカ６０、板バネ５４、ブレークカム５５などから構成される。
ブレーカ受け台５２は、前記支持アーム２３側面の先端側の下部に対して、受け台ガイド５１を介して固定され、化合物半導体よりも柔らかい、例えばフッ素樹脂や、ＡＢＳ樹脂などから形成されている。受け台ガイド５１に対する上下位置を調節することで、ブレーカ受け台５２の上下方向の位置を調節できる。
【００４５】
ブレーカ受け台５２は、図４（ｂ）に示すように、例えば切断対象となるウエハＷ２の長さ方向を十分にカバーできる長さを有し、その下端部５２ａには図４（ａ）に示すように、長さ方向に沿って断面コ字状の溝５２ｂが形成されている。図４（ａ）において、溝５２ｂを挟んで左側を左押圧面５２ｃ、右側を右押圧面５２ｄとし、左押圧面５２ｃ、右側を右押圧面５２ｄの下面はいずれも平坦に形成されている。
ブレーカ受け台５２の上下の位置は、図６に示すように、左押圧面５２ｃ、右押圧面５２ｄが、シート張り台１８の挟持部１８ｃ、１８ｄよりも高い位置にあるように調節されている。これにより左押圧面５２ｃ、右押圧面５２ｄは、ブレーク時以外のときのシート２４上のウエハＷ２より高い位置にある。
【００４６】
ウエハＷ２とシート２４を挟んで、ブレーカ６０が板バネ５４の先端に設置されている。ブレーカ６０の下面から内部に向かって、図４（ｃ）に示すように、ネジ孔６０ｂが形成され、一方板バネ５４には図示しないネジ用穴が形成され、図示しないネジを該ネジ用穴に差し込んだ状態で、ブレーカ６０のネジ孔６０ｂと螺合させることで、ブレーカ６０は板バネ５４に固定されている。
ブレーカ６０は、例えば金属製で、図４（ｂ）で示すようにブレーカ受け台５２と同程度にウエハＷ２を十分にカバーできる長さを有する。さらに、ブレーカ６０は、前後方向から見ると、略山型に形成され、その上端は、円弧状に形成された円弧部６０ａとなっている。ブレーク時に円弧部６０ａは、前記溝５２ｂに平行に対峙する。
【００４７】
細長い板状に形成された板バネ５４は、その後端において、支柱１９に固定された固定台５３の上面に固定されている。固定台５３は、支柱１９に対して上下及び左右位置を変更自在に取り付けられ、固定台５３の位置を調節することで、板バネ５４の後端の高さが調節される。
さらに、板バネ５４の途中下面に接触した状態で、ブレークカム５５が設けられている。ブレークカム５５は、偏芯カムであり、中心から外れた位置に、ベース１１上に固定されているカムモータ５６の回転軸５６ａが固定されている。よってカムモータ５６が作動し回転軸５６ａとともにブレークカム５５が回転すると、その回転角度に応じてブレークカム５５によって下面が支持されている板バネ５４が上下に揺動し、高さが変わる。
そして、ブレークカム５５の回転角度を変更することで、板バネ５４を介して上昇するブレーカ６０からウエハＷ２への衝撃力を制御するようになっている。
【００４８】
ブレーカ６０がシート２４を介してウエハＷ２に衝撃を与える際、その円弧部６０ａと、ブレーカ受け台５２の溝５２ｂが平行に対向するように、固定台５３が調節されている。具体的には、ブレーカ６０動作前に板バネ５４の後端側の方が高く、動作後に板バネ５４が水平になるように、予め固定台５３の位置が調節されていてもよいし、ブレークカム５５の動作と共に固定台５３が自動的に位置調節し、板バネ５４が水平状態になるように構成されていてもよい。
【００４９】
図５に、加工装置１０に設けられる制御回路７０を示した。なお、制御回路７０は、本発明を説明するにあたり必要な構成を示したもので、ここに図示されていないその他のセンサやアクチュエータを備えていてもよい。
制御回路７０は、制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）７１を有し、該ＣＰＵ７１に対して、アクチュエータコントローラ７２が接続され、さらにアクチュエータコントローラ７２を介して位置センサ７３や各種ドライバ７６〜８０が接続されている。また、制御回路７０には、前記カメラ２０に接続された画像入力ボード７５と、この画像入力ボード７５に接続された画像処理ＣＰＵ７４が設けられ、画像処理ＣＰＵ７４が前記ＣＰＵ７１に接続されている。
位置センサ７３は、例えば光センサなどからなるもので、シート２４を介して取り付けられているウエハＷ２の位置を検出する検出手段である。一方、カメラ２０が撮影したウエハＷ２の画像信号は画像入力ボード７５に入力し、画像処理ＣＰＵ７４において所定の画像処理を行い、ウエハＷ２の位置情報を含む画像情報がＣＰＵ７１に対して出力される。カメラ２０、画像入力ボード７５及び画像処理ＣＰＵ７４により本発明の画像処理手段が構成される。
【００５０】
ＣＰＵ７１は、位置センサ７３からの信号と、画像処理ＣＰＵ７４からの画像情報に基づいて、ウエハＷ２の位置や角度を検出する。
そして、ＣＰＵ７１、スクライビングあるいはブレークのためにウエハＷ２が移動すべき位置や角度と、現在のＸテーブル１３、Ｙテーブル１２、θテーブル１４の位置とを比較し、現在の位置に対する補正値を算出し、その補正値を、Ｘ駆動モータ１６を駆動するＸモータドライバ７６、Ｙ駆動モータ１５を駆動するＹモータドライバ７７、θ駆動モータ１７を駆動するθモータドライバ７８に対して、制御信号として出力する。
また、スクライブ時にはエアーバルブドライブ８０に対して所定のタイミングで制御信号を出力し、エアーバルブ３５ａ、３５ｂのオン・オフ動作を制御する。
さらに、ブレーク時にはカムモータドライバ７９に対して制御信号を出力し、カムモータドライバ７９を介してカムモータ５６を所定量駆動し、ブレークカム５５を所定高さ分上昇させる。
【００５１】
ＣＰＵ７１には、入力パネル８１や表示装置８２が接続され、オペレータは、表示装置８２を見ながら、スクライビングやブレーキングのための各種パラメータ、例えばウエハＷ２の種類や大きさ、条痕の間隔や長さ、スクライブやブレーキングの際の衝撃力などに関するデータを入力することができる。また、オペレータは入力パネル８１により、マニュアル操作により加工装置１０を作動させたり、シーケンス動作を選択することで１枚のウエハＷ２についてスクライブからブレークによりバーを作製する一連の動作を自動的に行なわせることができる。
【００５２】
ＣＰＵ７１は、図示しないメモリを有し、該メモリに制御プログラムや制御データ、入力パネル８１からのパラメータや、位置センサ７３や画像処理ＣＰＵ７４からの画像データを一時的に記憶する。例えば、調整された引張りバネ３７のバネ力、エアシリンダ３６の動作速度によって決まる回転腕３１の回転速度、スクライバ４１の先端形状、ダイヤル部材３３の調節によるスクライバ４１とウエハＷ２との接触角度などの各設定は、ウエハの材質、へき開特性などに応じた経験的あるいは理論的に適切なパラメータを記憶し、これらのパラメータをオペレータの操作に従い、あるいは自動的に抽出し、各処理動作時に用いる。
そして、制御プログラムや制御データに従って、また、オペレータによる入力パネル８１からのマニュアル操作、シーケンス動作の選択に応じ、演算しながら加工装置１０における各種動作を制御する。さらに、トラブルが発生したときのエラー処理も行なうようになっている。
【００５３】
次に、上記構成を有する加工装置１０の動作を説明する。
ここでは、化合物半導体からなるウエハＷ２を結晶構造の１１０面に沿ってへき開し、図１１（ａ）で示すような細長いバー状にブレークする際の動作を説明する。予め、ウエハＷ２には、１１０面に沿って製造段階でオリフラ（オリエンテーション・フラット）面が形成されており、このオリフラ面を基準としてウエハＷ２をシート２４に貼る。
この状態のシート２４を、側壁１８ａ、１８ｂを結ぶ方向に張力を与えた状態で、加工装置１０から外されているシート張り台１８の側壁１８ａ、１８ｂに固定する。
次にシート張り台１８を、θテーブル１４の所定の取り付け位置に対して、Ｙ方向に側壁１８ａ、１８ｂが平行するように固定する。これにより、ウエハＷ２のオリフラ面が加工装置１０のＹ方向に平行し、また、シート２４はＸ方向に張られることになる。
【００５４】
次に、入力パネル８１などに設けられている図示しないスタートボタンが操作されると、最初にスクライブする箇所である位置Ｑ１（図３（ａ））が、カメラ２０の視野内に入るように、位置センサ７３や画像処理ＣＰＵ７４からの情報に基づいてＣＰＵ７１が移動量を算出し、これによりＸテーブル１３が図１の左右方向に所定量移動する。
カメラ２０により位置Ｑ１近傍のＹ方向に平行するべきエッジＥを捉えると、ＣＰＵ７１は、Ｙ方向に対するエッジＥの傾きを画像情報から演算し、θモータドライバ７８に対し、前記エッジがＹ方向と平行になるように補正値を指令し、その指令によってθテーブル１４はθ駆動モータ１７により駆動されて所定角度回転し停止する。
さらに、ＣＰＵ７１は、ウエハＷ２が、スクライバ４１によって突かれるポイントｐ１に対応する位置に来るように、Ｘ方向及びＹ方向について必要な移動量を算出して、その補正値をＸモータドライバ７６、Ｙモータドライバ７７に対し指令として出力する。その指令によって、Ｘテーブル１３、Ｙテーブル１２はそれぞれＸ駆動モータ１６、Ｙ駆動モータ１５により駆動されて所定距離ずつ移動し停止する。
これらの移動により、ウエハＷ２は、スクライバ４１が下降するとちょうど前記ポイントｐ１に入る位置となる。
なお、以上のＸテーブル１３、Ｙテーブル１２、θテーブル１４の移動の順番は一例であって、状況に応じて適宜移動させることになる。
【００５５】
次に、ＣＰＵ７１の制御の下で、エアーバルブドライバ８０が制御されて、エアーバルブ３５ａ、３５ｂが駆動され、エアシリンダ３６のロッド３６ａが予め設定された速度で引き込まれる。これにより、引張りバネ３７の付勢力により、回転腕３１が反時計方向に回転し、回転腕３１先端のスクライバ４１がウエハＷ２の前記ポイントｐ１に突き入る。
スクライバ４１がポイントｐ１に入ったまま、Ｙテーブル１２が図１の手前方向に所定距離移動する。これにより、図３（ｂ）、（ｃ）で示す条痕ＰがウエハＷ２の端に形成され、スクライブが終了する。
【００５６】
スクライブの終了後は、必要に応じてＹテーブル１２をさらに図１の手前方向に移動させて、ウエハＷ２をブレークユニット５０の加工エリアに位置決めし、図４（ａ）、（ｂ）の状態とする。ブレーカ受け台５２の溝５２ｂとブレーカ６０の円弧部６０ａは、スクライブ動作で形成した条痕Ｐを挟んで対向している。
また、ブレーク動作前に、エアシリンダ３６はオフとなり、ロッド３６ａは突出し、これにより回転腕３１は時計方向に回転し、スクライバ４１は上昇し待機位置に戻る。
【００５７】
図４（ａ）、（ｂ）の状態で、カムモータ５６が所定量作動するとブレークカム５５が所定角度回転する。この回転により板バネ５４が上方に押し上げられ、ブレーカ６０はシート２４に接触し始めるが、この時のブレーカ６０の円弧部６０ａはシート２４に対して平行で円弧部６０ａは長さ方向全体にわたってシート２４に接触する。
【００５８】
さらに図６で示すように、ブレーカ６０が力ＦＦをもって上昇すると、ブレーカ６０の先端の円弧部６０ａによってシート２４ごとウエハＷ２がブレーカ受け台５２に接触する高さまで押し上げられる。ブレーカ受け台５２の左押圧面５２ｃ、右押圧面５２ｄは、シート２４を固定する挟持部１８ｃ、１８ｄよりも高い位置にあるので、シート２４は挟持部１８ｃ、１８ｄそれぞれに引っ張られ、ウエハＷ２の左右両辺の剛性に負けてその部分でわずかに折れ、張力Ｆ１、Ｆ２が発生する。張力Ｆ１、Ｆ２の発生により、ブレーカ６０の上昇力ＦＦに対抗する反力ｆ１、ｆ２が発生する。これら反力ｆ１、ｆ２と、上昇力ＦＦにより図６（ｂ）に示すような、曲げモーメントが発生する。ウエハＷ２にかかる曲げモーメントは、シート２４に接触している円弧部６０ａが丸く形成されていることにより、ブレーカ６０部分が最大ではあってもその頂点部分Ｔ１はなだらかな丸みを有する。
【００５９】
また、ウエハＷ２には、図６（ｂ）の実線で示すように、垂直面にせん断力が発生する。
従来の図１０で示したインパルスバ−１のように鋭角であると、インパルスバー１の当接点を中心に互いに逆方向に大きなせん断力がかかり、図６（ｃ）の点線で示すようなせん断力が発生してしまう。このようにせん断力がかかると、インパクト部分を中心に上下にずれる力が大きく作用することになり、化合物半導体では好ましくない。
しかし、本実施の形態では、曲げモーメントの頂点部分Ｔ１はなだらかであることから、せん断力は、ブレーカ６０の円弧部６０ａの当接位置を中心に、点線で示すように変わるのではなく、実線で示すように斜めにややなだらかに変化するので、ブレーク部分にかかる逆方向のせん断力の差が小さく、ずれ方向の力が小さい。
【００６０】
一方、ブレーカ６０の上昇により、スクライブされた条痕Ｐ部分には、応力が集中している。やがて、ウエハＷ２とブレーカ受け台５２は、条痕Ｐがブレーカ受け台５２の左押圧面５２ｃと右押圧面５２ｄで挟まれるように近づき、左押圧面５２ｃがウエハＷ２と接触し、片側でのみ荷重を受けた状態でさらに条痕Ｐ部分にかかる応力が増し、左押圧面５２ｃで押されている面がウエハＷ２から折れるようにして条痕Ｐから亀裂が生じ、Ｙ方向に沿ってへき開する。
【００６１】
以上の動作により最初の１本目のバーの作製は終了し、ブレークカム５５は元の回転位置まで回転し、ブレーカ６０は元の位置まで下がる。
次に、２本目のバーの作製のため、バーの幅分の距離Ｘテーブル１３が図１の左方向に移動する。以後、前述のスクライブ及びブレイキングの動作を繰り返す。３本目以後のバーについても同様である。
なお、従来周知の技術を利用して、上記動作の最中、カメラ２０でへき開の状況を監視させ、へき開が途中で止まる、横方向（Ｘ方向）への亀裂発生、へき開面に段差発生などの各種異常が発生した場合には、画像処理ＣＰＵ７４から異常信号をＣＰＵ７１に対して出力するようにしてもよい。
【００６２】
図７に制御回路７０により行なわれるウエハ加工処理のフローチャートを示した。この処理は、オペレータがウエハＷ２及びシート２４をセットしたシート張り台１８をθテーブル１４上に取り付け、ステップＳ１で電源（図示略）をＯＮしたときに開始する。
次いで、ステップＳ２で入力パネル８１などからパラメータ等が入力され、それに応じて各動作のパラメータの初期値を設定する。
【００６３】
次いで、ステップＳ３で前記スタートボタンが操作されたか否か監視し、操作されればステップＳ４、ステップＳ５に移行する。ステップＳ４では、画像処理ＣＰＵ７４からの画像情報と位置センサ７３からの検出信号に基づいて、現在のウエハＷ２の位置や角度を演算により求める。ステップＳ５においては、スクライブすべき位置にウエハＷ２を移動させるべく、θテーブル１４、Ｘテーブル１３、Ｙテーブル１２の現在の位置から移動のための補正値を求め出力する処理を行い、これに従い、各テーブル１２〜１４が移動する。
なお、ステップＳ４、Ｓ５は、必ずしも順に実行されるということではなく、前述の動作からも分かるように、ウエハＷ２の位置の検出と補正値の算出・出力は状況によって繰り返してよい。
【００６４】
次に、ステップＳ６で、スクライブ処理を行い、すなわち、エアシリンダ３６をオンし、スクライバ４１を回動させるとともに、Ｙテーブル１２を移動させながら、ウエハＷ２に傷を付ける。この処理が終了すれば、エアシリンダ３６をオフとし、スクライバ４１を元の位置に戻す。
次に、ステップＳ７では、へき開（ブレーキング）処理を行い、すなわち、必要に応じてＹテーブル１２を移動させ、ブレークカム５５を回転させ、ブレーカ６０とブレーカ受け台５２により、ステップＳ６でスクライブした箇所においてウエハＷ２をへき開し、最初のバーを作製する。この処理が終了すれば、ブレークカム５５は元の回転位置に戻る。
次に、ステップＳ８に移行し、ここでは、次のバーの作製のために、バーの幅分の距離Ｘテーブル１３を移動し、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９で、ウエハＷ２の末端まで到達したか否か、つまりウエハＷ２を全てバーに分割したか否か判定し、到達していないと判定すればステップＳ６に戻り、到達していればこの加工処理を終了する。
【００６５】
以上の半導体ウエハ加工装置１０及びこの装置による加工方法によれば、Ｘテーブル１３、Ｙテーブル１２、θテーブル１４でウエハＷ２を移動しながら、スクライブユニット３０とブレークユニット５０によりウエハＷ２をＹ方向に沿って割ることができる。
また、スクライブユニット３０とブレークユニット５０は、ウエハＷ２に対するそれぞれの作用点がＹ方向を通る１つの鉛直面内にあるように、並んで設けられていることから、スクライブで１つの傷を付けた後すぐにブレーク加工する、いわゆるワンバイワン方式の工程が容易に可能となる。スクライブ工程後、スクライブユニット３０からブレークユニット５０への移動が必要である場合でも、Ｙ方向に一直線に移動させるだけでよいので、時間的な効率が高い。さらに、一直線の移動により位置の精度が高いので、スクライブによる傷に対してずれることなくブレークさせることができるので所望のライン以外の箇所に傷が付いてしまうことは少なく、前述のように表面の傷に弱い化合物半導体ウエハに好適である。
【００６６】
また、ウエハＷ２を固定するシート２４は、Ｘ方向に張力がかかるようにシート張り台１８に張られていることから、ブレーク時にウエハＷ２に力が加えられたときに、円形枠にシートが張られている従来の装置のように力がシート面上で様々な方向に分散してしまうことはなく、ブレーカ６０からの力を十分にウエハＷ２に伝達することができる。また、予想しない方向にシートが伸び縮みすることはなく、シートの伸び縮みによるバーへの力学的な影響を十分予想できるようになるので、ブレーク後のバー同士がぶつかり合うを防ぐ手立てを講じやすい。
【００６７】
エアシリンダ３６の出没速度を変えるという簡単な方法で、ウエハの種類などに応じてスクライブ時の衝撃力を制御できる。
また、ブレークカム５５の回転量を変えるという簡単な方法で、ウエハの種類などに応じてブレーク時の衝撃力を制御できる。
【００６８】
さらに、ブレーカ６０の先端が断面円弧状に形成されているので、ブレーカ６０がシート２４を介してウエハＷ２に与える衝撃力によって発生するせん断力について、ブレーカ６０の先端を中心とする正負の変化をなだらかなものとすることができ、せん断力による悪影響を小さくすることができ、柔らかい量子井戸構造を有する化合物半導体ウエハに好適である。
【００６９】
加えて、ブレーカ受け台５２の下面は、シート２４上のウエハＷ２の表面よりも上であるので、ブレーカ６０によってシート２４ごとウエハＷ２がブレーカ受け台５２と接するように押し上げられると、ブレーカ６０の当接部分を頂点としてシート２４が山型に変形し、これにより曲げモーメントが所望の、つまり円弧部６０ａが当接しているウエハ部分で最大になり、応力集中により容易にブレークすることができる。
ブレーカ受け台５２はウエハＷ２よりも硬度の低い柔らかい材料から形成されているので、ブレーク時に受け台によってウエハ表面が傷つくことは少なく、柔らかい化合物半導体ウエハに適している。
【００７０】
以上のように、加工装置１０及びこの装置による加工方法によれば、ウエハへのストレスを極力小さくすることができ、傷つきやすい化合物半導体ウエハのバー作製に非常に適している。
【００７１】
＜変形例＞
図８には、図１に示した加工装置１０の変形例を示した。ここでは、加工装置１０と異なる構成を中心に示し、その他の構成については省略している。また、図１〜図４に示された部材で説明の都合上必要な部材については、同符号を付して記載する。
図８で図１の加工装置１０と異なる点は、切断後のバーを一定箇所に集める点で、シートクランプ部材９２、ガイド筒９５、アンローディング台９７などを備える。
【００７２】
図８の加工装置では、ウエハＷ２を貼り付けたシート２４の一辺側を、シート張り台１８の挟持部１８ｃ同様の挟持部９０によって挟持する。この挟持部９０は、Ｘテーブル１３と共に移動可能である。
シート２４の他辺側は、シートクランプ部材９２によってクランプされている。シートクランプ部材９２は、エアシリンダ９１のロッド９１ａに固定されており、エアシリンダ９１によってシートクランプ部材９２がＸ方向に平行する矢印ｘ１方向に引っ張られることで、シート２４に対して一定の張力がかかるようになっている。エアシリンダ９１はベース１１に対して直接または間接的に固定されている。
【００７３】
ブレークユニット５０の近傍には、キセノンランプや水銀ランプなどの紫外線発光源（紫外線照射手段）９３と、この紫外線発光源９３の一方側を被うように反射板９４が設けられている。紫外線発光源９３と対峙するように、半透明で断面半円状のガイド筒９５が設けられ、シート２４は、ガイド筒９５の外面側を覆うように接している。
さらに、ガイド筒９５と対向するようにウエハガイド９８が設けられ、その下方にウエハＷ２のバーｗ、ｗ…が順に降ろされるアンローディング台（ウエハ集合部）９７が設けられている。
また、ガイド筒９５の内側であって、アンローディング台９７よりわずかに上方にシート２４に張り付いている各バーｗを突いてアンローディング台９７に降ろすための針（押し出し部材）９６がＸ方向に往復移動可能に取り付けられている。なお、針９６は図８では１本のみ図示しているが、バーｗの長さ方向、つまり図８の紙面の奥行き方向に複数本設けられている。
紫外線発光源９３、反射板９４、ガイド筒９５、アンローディング台９７はウエハＷ２の移動とは無関係に固定されている。
【００７４】
図８の加工装置では、図１の加工装置１０同様にスクライブと、ブレークユニット５０によるへき開（ブレーク）を交互に繰り返しながら、バーｗを１本ずつ作製していく。１本バーｗを作製するとＸテーブル１３を図８の左方向にバーｗの幅の分移動させて、次のスクライブ・ブレークを行なう。このＸテーブル１３の移動によりシート２４が弛まないように、エアシリンダ９１のロッド９１ａを介してシートクランプ９２が矢印ｘ１方向に移動し、シート２４を引っ張る。
１本バーｗを作製するごとに以上の動作を繰り返していき、作製されたバーｗ、ｗ…は、シート２４ごとガイド筒９５側に向かう。紫外線発光源９３から発せられた紫外線はシート２４の裏面を直接、あるいはガイド筒９５を介してシート２４の裏面を照射する。これにより、シート２４の粘着性は消失する。この状態でシート２４及びバーｗ、ｗ…はガイド筒９５及びウエハガイド９８にガイドされて下降していき、アンローディング台９７に自然と載置される。ガイド筒９５及びウエハガイド９８は円弧状であるので、これらに沿って移動することで、各バーｗは、自然にその表面が鉛直面に立つように向きを変えて、アンローディング台９７に移動する。
【００７５】
ここで、紫外線を照射されてからすぐにアンローディング台９７に達するのではなく、ガイド筒９５とウエハガイド９８に誘導され所定経路を経ることで、照射後シート２４の粘着性が消失するまでの反応時間を確保することができる。
しかし、シート２４に粘着性が残存するなどしてバーｗが自然にアンローディング台９７に降りなかった場合には、針９６で突かれ、強制的にシート２４から離れアンローディング台９７に降ろされる。なお、粘着性とは関係なく必ず針９６で突かれるようにしてもよい。
【００７６】
以上の加工装置及びそれによる加工方法によれば、前記加工装置１０の作用効果を奏するのは勿論のこと、アンローディング台９７に自然に各バーｗが並んでいき、図１１（ｂ）で示した断積み状態になっていく。従って、１つ１つのバーｗを手作業で取扱いながら重ねる作業を省略することが可能となるので、断積み作業によるウエハの損傷を防ぐことができ、かつ、この作業時間を省略することができるので作業効率が飛躍的に向上する。
【００７７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、具体的な形状・構造等適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記各実施の形態におけるスクライブユニットにおけるスクライバは、ウエハに突き入れた状態のまま、ウエハの方をＹ方向に移動させて傷を形成したが、図９に示すようにスクライバ２００をウエハＷ２に対して支点２０１を中心に回動させることで、ウエハＷ２の表面に円弧状の条痕を形成するように構成してもよい。又はスクライバーの上下に同期してＹ方向に移動させてもよい。このときのスクライバ受け台は、形成する円弧のＹ方向の長さに十分足りる長さに形成する。
このような方法であれば、ウエハＷ２に最初に突き入るときの衝撃を小さくし好ましくない亀裂の発生を防ぐとともに、衝撃が小さくとも徐々に深くなるので確実にウエハに傷を付けることができる。
【００７８】
また、スクライブにより形成する傷は、へき開方向に長い条痕として形成するだけでなく、短く１点付近に集中するようにしてもよい。その場合、ウエハＷ２の表面にスクライバを落とした状態でＹテーブルを往復移動させ、１箇所に傷を集中して形成すればよい。
【００７９】
また、スクライブユニットやブレイクユニットの具体的な駆動方法は、変更でき、例えば、駆動源としてバネの付勢力、モータ、ソレノイド、エアシリンダなど各種用いることができる。
さらに、本発明は、化合物半導体ウエハをブレイク加工する際に特に有用ではあるが、適用するウエハは限定されるものではなく、シリコンウエハなど他の種類のウエハに用いてもよいのは勿論である。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、第１〜第３のテーブルでウエハセット部上の半導体ウエハを移動しながら、スクライブ手段とブレーク手段によりウエハを第１の方向または第２の方向のいずれかである所定の方向に沿って割ることができる。
また、スクライブ手段とブレーク手段は、それぞれの半導体ウエハに対する作用点が前記所定の方向を通る１つの鉛直面内にあるように、並んで設けられていることから、スクライブで１つの傷を付けた後すぐにブレーク加工する、いわゆるワンバイワン方式の工程が容易に可能となる。スクライブ工程後、スクライブ手段からブレーク手段への移動が必要である場合でも、前記所定方向に一直線に移動させるだけでよいので、時間的な効率が高いし、さらに位置の精度が高く、スクライブによる傷に対してずれることなくブレークさせることができるので所望のライン以外の箇所に傷が付いてしまうことは少なく、前述のように表面の傷に弱い化合物半導体ウエハに好適である。
以上のように、ウエハのバーを高い作業効率及び高い精度で作製できるので、化合物半導体ウエハの加工に非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例としての半導体ウエハ加工装置を示す斜視図である。
【図２】図１の半導体ウエハ加工装置に設けられるスクライブユニットを示す側面図である。
【図３】（ａ）は図２のスクライブユニットにより形成されるウエハ上の条痕の位置を示し、（ｂ）は条痕の平面図であり、（ｃ）は条痕の断面図である。
【図４】図１の半導体ウエハ加工装置に設けられるブレークユニット５０を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はブレーカの正面図である。
【図５】図１の半導体ウエハ加工装置の制御回路を示すブロック図である。
【図６】（ａ）はブレーク時の力学的要素を説明するための図であり、（ｂ）はブレーク時の曲げモーメントを示す図であり、（ｃ）はせん断力を示す図である。
【図７】図５の制御回路による加工処理のフローチャートである。
【図８】図１の半導体ウエハ加工装置の変形例を示す概略図である。
【図９】スクライバの動作の他の例を示す概略図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は従来の半導体ウエハ加工装置でシリコンウエハを分割する様子を説明するための図であり、（ｃ）及び（ｄ）は従来の装置で化合物半導体ウエハをへき開する場合を説明するための図である。
【図１１】（ａ）は化合物半導体ウエハをバー状に分割した斜視図であり、（ｂ）はバーをまとめてコーティング処理するために断積みした状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウエハ加工装置
１１ ベース
１２ Ｙテーブル（第１のテーブル）
１３ Ｘテーブル（第２のテーブル）
１４ θテーブル（第３のテーブル）
１５ Ｙ駆動モータ（第１テーブル駆動手段）
１６ Ｘ駆動モータ（第２テーブル駆動手段）
１７ θ駆動モータ（第３テーブル駆動手段）
１８ シート張り台（ウエハセット部）
２０ カメラ（画像処理手段）
２４ シート
３０ スクライブユニット（スクライブ手段）
３１ 回転腕
３４ スクライブ受け台
３７ 引張りバネ（バネ部材）
３６ エアシリンダ
４１ スクライバ
５０ ブレークユニット（ブレーク手段）
５２ ブレーカ受け台
５４ 板バネ
５５ ブレークカム
５６ カムモータ
６０ ブレーカ
６０ａ 円弧部
７０ 制御回路
７１ ＣＰＵ（制御手段）
７４ 画像処理ＣＰＵ（画像処理手段）
７５ 画像入力ボード（画像処理手段）
９１ エアシリンダ
９２ シートクランプ部材
９３ 紫外線発光源（紫外線照射手段）
９５ ガイド筒
９６ 針（押し出し部材）
９７ アンローディング台
９８ ウエハガイド
Ｗ２ ウエハ
ｗ バー

Claims (22)

1. ベース上に、
   第１の方向に往復移動する第１のテーブルと、
   前記第１の方向に直交する第２の方向に往復移動する第２のテーブルと、
   前記第１の方向と前記第２の方向の両方に直交する直線を中心に回転運動する第３のテーブルと、
   第１のテーブルと第２のテーブルと第３のテーブルそれぞれの移動に伴って移動し、半導体ウエハをセットするためのウエハセット部と、
   ウエハセット部にセットされた半導体ウエハの表面に、傷を付けるスクライブ手段と、
   スクライブ手段によって形成された半導体ウエハの傷部分に力を加えて、第１の方向または第２の方向のいずれかである所定の方向に沿って割るブレーク手段とを備え、
   第１のテーブルと第２のテーブルと第３のテーブルは水平面に平行するように重ねて設けられている半導体ウエハ加工装置であって、
   スクライブ手段とブレーク手段は、半導体ウエハに対するそれぞれの作用点が前記所定の方向を通る１つの鉛直面内にあるように、並んで設けられていることを特徴とする半導体ウエハ加工装置。
2. 半導体ウエハは、半導体ウエハのへき開方向と、前記所定の方向が一致するようにセットされることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ加工装置。
3. 半導体ウエハは、第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、かつ、前記所定の方向とは直交する方向に張力がかかるようにウエハセット部に対して張られているシート上に、固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウエハ加工装置。
4. スクライブ手段は、半導体ウエハの表面に接触して傷を付けるスクライバと、スクライバによって半導体ウエハの表面に傷を付ける際にシートを介して半導体ウエハを支持するスクライブ受け台とを備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエハ加工装置。
5. スクライブ手段は、
   スクライバを保持し角度調節可能なホルダが取り付けられ、鉛直面内において回転可能である回転腕と、
   回転腕を、スクライバが上から下に向かって移動するように付勢するバネ部材と、
   バネ部材の付勢力に抗して回転腕の回転を規制するストッパをロッドの先端に有するエアシリンダとを備え、
   エアシリンダのロッドの出没によるストッパの移動方向に応じて、スクライバが半導体ウエハに対して接離するように回転腕が回転することを特徴とする請求項４に記載の半導体ウエハ加工装置。
6. ロッドの出没速度を変えることで、スクライバが半導体ウエハの表面に接触するときに与える衝撃力を変更することを特徴とする請求項５に記載の半導体ウエハ加工装置。
7. スクライバは、円弧に沿って移動しながら半導体ウエハの表面に断面円弧状の傷を付けることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウエハ加工装置。
8. ブレーク手段は、上下方向に移動可能に構成され、シートの下方から半導体ウエハに対して衝撃力を与えるブレーカと、半導体ウエハの上方に固定され、ブレーカから衝撃が与えられた半導体ウエハの上面を押えるブレーカ受け台とを備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエハ加工装置。
9. ブレーク手段は、
   ベースに対して直接または間接的に固定されている板バネと、
   板バネの下面に接触し、回転することで板バネを上下に駆動する偏芯カムと、
   偏芯カムを回転駆動するカムモータとを備え、
   ブレーカは板バネ上に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の半導体ウエハ加工装置。
10. 偏芯カムの回転量を変えることで、ブレーカがシートを介して半導体ウエハに与える衝撃力を変更することを特徴とする請求項９に記載の半導体ウエハ加工装置。
11. シートに接触するブレーカの先端が断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置。
12. ブレーカ受け台の下面は、ウエハセット部に張られたシート上の半導体ウエハの表面よりも上であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の半導体ウエハ加工装置。
13. ブレーカ受け台は、半導体ウエハよりも硬度の低い材料から形成されていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の半導体ウエハ加工装置。
14. 第１のテーブルを駆動する第１テーブル駆動手段と、
    第２のテーブルを駆動する第２テーブル駆動手段と、
    第３のテーブルを駆動する第３テーブル駆動手段と、
    スクライブ及びブレークに関する各種データを入力するための入力パネルと、
    半導体ウエハの位置を検出する検出手段と、
    半導体ウエハの画像を取得しデータとして処理する画像処理手段と、
    検出手段からの検出結果と画像処理手段からの画像データに基づいて、半導体ウエハをスクライブ及びブレークそれぞれのため所定の位置に移動するように、第１テーブル駆動手段と第２テーブル駆動手段と第３テーブル駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体ウエハ加工装置。
15. 前記制御手段は、検出手段からの検出結果と画像処理手段からの画像データから、第１のテーブルと第２のテーブルと第３のテーブルそれぞれの移動すべき値としての補正値を求め、第１テーブル駆動手段と第２テーブル駆動手段と第３テーブル駆動手段に対し前記補正値を指令として出力することを特徴とする請求項１４に記載の半導体ウエハ加工装置。
16. 第１のテーブルまたは第２のテーブルの移動により、第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、前記所定の方向とは直交する方向に、ブレーク後の半導体ウエハをシートごと搬送し、
    搬送されてきた半導体ウエハが１つずつ集まるウエハ集合部とを備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエハ加工装置。
17. 前記シートとして紫外線で粘着性を失う粘着シートを用い、
    ブレーク直後からウエハ集合部までの間で、搬送中の粘着シートに対し半導体ウエハの反対側から紫外線を照射する紫外線照射手段を備えることを特徴とする請求項１６記載の半導体ウエハ加工装置。
18. シートの一端側は、ウエハを搬送させる第１のテーブルまたは第２のテーブルに直接または間接的に固定され、前記一端と対向する他端側は、ウエハの搬送の際にシートが弛まないように搬送方向に平行に一定の張力で引張られていることを特徴とする請求項１６または１７記載の半導体ウエハ加工装置。
19. ブレーク後にウエハが搬送される経路において、ウエハ集合部の手前には、円弧状のガイドが設けられ、
    半導体ウエハは、前記ガイドに沿って搬送されることでその表面が鉛直面内に立つように向きを変えることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置。
20. ウエハ集合部近傍に、半導体ウエハの反対側からシートを突いて、半導体ウエハをウエハ集合部に押し出す押し出し部材が設けられていることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置。
21. 請求項１〜２０のいずれか記載の半導体ウエハ加工装置を用いた半導体ウエハの加工方法であって、
    半導体ウエハに対してスクライブ手段により１つ傷を付けた後、続いてブレーク手段によりその傷を基に割ることを特徴とする半導体ウエハの加工方法。
22. ブレーク後、第１のテーブルまたは第２のテーブルの移動により、半導体ウエハを第１の方向または第２の方向のいずれかに平行し、かつ、前記所定の方向とは直交する方向に移動させ、次のスクライブ工程及びブレーク工程を引き続き行うことを特徴とする請求項２１に記載の半導体ウエハの加工方法。

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