JP6001044B2 - 脆性材料基板のブレイク用治具及びブレイク方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体ウエハ等の脆性材料基板を機能領域毎にブレイクする際のブレイク用治具及びブレイク方法に関するものである。

半導体チップは、半導体ウエハに形成された素子領域を、その領域の境界位置で分断することにより製造される。従来、ウエハをチップに分断する場合には、ダイシング装置によってダイシングブレードを回転させて、切削によって半導体ウエハを小さく切断していた。

しかしダイシング装置を用いる場合には切削による排出屑を排出するための水が必要であり、その水や排出屑が半導体チップの性能へ悪影響を与えないように、半導体チップへの保護を施し、水や排出屑を洗浄するための前後工程が必要となる。従って工程が複雑となり、コスト削減や加工時間が短縮できないという欠点があった。又ダイシングブレードを用いた切削によって膜が剥がれたり欠けが生じるなどの問題が生じる。又微小な機械構造を有するＭＥＭＳ基板においては、水の表面張力による構造の破壊が引起こされるため水が使用できず、ダイシングによって分断できないといった問題が生じていた。

又特許文献１，２には、スクライブラインが形成された半導体ウエハを、スクライブラインが形成された面の裏面から、スクライブラインに沿って面に垂直に押圧することによりブレイクする基板ブレイク装置が提案されている。以下、このようなブレイク装置によるブレイクの概要を示す。ブレイクの対象となる半導体ウエハには、整列して多数の機能領域が形成されているものとする。分断する場合には、まず半導体ウエハに機能領域の間に等しい間隔を隔てて縦方向及び横方向にスクライブラインを形成する。そしてこのスクライブラインに沿ってブレイク装置で分断する。図１（ａ）は分断する前のブレイク装置に載置された半導体ウエハの断面図を示している。本図に示すように、半導体ウエハ１０１にスクライブラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・が形成されている。分断する場合には半導体ウエハ１０１の裏面に粘着テープ１０２を貼り付け、その表面に保護フィルム１０３を貼り付ける。そしてブレイク時には図１（ｂ）に示すように受け刃１０５，１０６のちょうど中間にブレイクすべきスクライブライン、この場合にはスクライブラインＳ２を配置し、その上部よりブレード１０４をスクライブラインに合わせて降下させ、半導体ウエハ１０１を押圧する。このようにして一対の受け刃１０５，１０６とブレード１０４との三点曲げによるブレイクが行われていた。

特開２００４−３９９３１号公報 特開２０１０−１４９４９５号公報

このような構成を有するブレイク装置においては、ブレイク時にブレード１０４を押し下げて押圧した場合、半導体ウエハ１０１は僅かではあるが撓むので、半導体ウエハ１０１と受け刃１０５，１０６の前縁が接する部分に応力が集中するという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、半導体ウエハを分断するためのブレイク用治具、及びこれを用いたブレイク方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の脆性材料基板のブレイク方法は、脆性材料基板をブレイクするブレイク方法であって、一方の面に、縦方向及び横方向に格子状にスクライブラインを形成し、前記脆性材料基板の格子状のスクライブラインと同一ピッチで溝を格子状に形成れ、真空吸引用の穴を有しないブレイク用治具を用いて、該ブレイク用治具の格子状の溝の中心に脆性材料基板のスクライブラインが位置するように脆性材料基板と前記ブレイク用治具とを接触させ、前記脆性材料基板のスクライブラインが形成されていない面よりスクライブラインに沿ってブレイクバーを押し当ててブレイクするものである。

この課題を解決するために、本発明のブレイク用治具は、一方の面に格子状に形成されたスクライブラインを有する脆性材料基板をブレイクバーでブレイクするブレイク用治具であって、前記脆性材料基板の格子状のスクライブラインと同一ピッチで格子状に形成された溝を有し、真空吸引用の穴を有しないものである。

ここで前記ブレイク用治具は、前記溝の両端にスクライブライン確認用の少なくとも２つの貫通孔を更に有するようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、脆性材料基板をスクライブラインに沿ってブレイクすることができる。

図１は従来の半導体ウエハのブレイク時の状態を示す断面図である。 図２は本発明の実施の形態のブレイクの対象となる半導体ウエハの一例を示す図である。 図３は本発明の実施の形態によるブレイク時に用いられるブレイク用治具を示す正面図及びその背面図である。 図４Ａは図３に示すブレイク用治具の一点鎖線の部分Ａを拡大した正面図である。 図４Ｂは図３に示すブレイク用治具の一点鎖線の部分Ａを拡大した背面図と、保護孔に沿った断面図である。 図５はこの実施の形態においてブレイク用治具を用いて半導体ウエハをブレイクする状態を示す断面図である。

次に本発明の実施の形態について説明する。この実施の形態の半導体においてはブレイクの対象となる基板をシリコン半導体ウエハとする。図２は略円形のシリコン半導体ウエハ１０を示しており、半導体ウエハ１０の製造工程でｘ軸，ｙ軸に平行なラインに沿って縦横に列をなして格子状に多数の機能領域１１が形成されている。この機能領域１１は例えば、機械構成部品、センサ、アクチュエータ等を作り込んだＭＥＭＳ機能領域とする。そして各機能領域毎に分断して半導体チップとするために、機能領域が形成されている面に一点鎖線で示すように縦方向にスクライブラインＳy1〜Ｓyn、横方向にスクライブラインＳx1〜Ｓxmを図示しないスクライブ装置によって形成する。

次にブレイク工程では、各スクライブラインに沿って半導体ウエハ１０をブレイクするものとする。本実施の形態では、半導体ウエハ１０をブレイクする際にブレイク用の治具２０を用いる。このブレイク用治具２０は図３（ａ）に正面図、図３（ｂ）に背面図を示すように正方形の平板の金属製治具であって、例えば厚さを数ｍｍ程度とする。そして、スクライブライン確認用の貫通孔２２を設ける。この貫通孔２２は１本のスクライブラインについて少なくとも２つ設けておくものとする。この貫通孔２２は、既に半導体ウエハ１０に形成されている夫々のスクライブラインＳx1〜Ｓxm，Ｓy1〜Ｓynがその中心を貫通する位置に設けられる。

図４Ａは図３（ａ）の一点鎖線の部分Ａを拡大した正面図である。図４Ｂはその裏面図であり、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線断面図を同時に示している。このブレイク用治具２０の裏面には、ｙ軸に平行に一定の深さの溝２３−１〜２３−ｎを形成している。又ｘ軸に平行に一定の深さの溝２４−１〜２４−ｍを形成している。これらの格子状の溝のピッチはブレイクの対象となる半導体ウエハ１０のスクライブラインＳx1〜Ｓxm，Ｓy1〜Ｓynのピッチと正確に一致させておき、一定の幅を有するものとする。

さてブレイク用治具２０を用いて半導体ウエハ１０をブレイクする場合には、図５に部分断面図を示すように、あらかじめ粘着テープ３０上に半導体ウエハ１０のスクライブラインが形成されていない面を接着させる。そしてブレイク装置のテーブル３１の上面に保護テープ３２を介してブレイク用治具２０を配置し、半導体ウエハ１０を反転させ、位置決めして半導体ウエハ１０を配置する。このとき上方から貫通孔２２を介してＣＣＤカメラや赤外線カメラ等で半導体ウエハ１０のスクライブラインを確認し、スクライブラインが溝の中心となるように正確に位置決めして配置する。テーブル３１が左右の受け刃で形成されるものとすれば、受け刃の間を開いて下方よりスクライブラインを確認するようにしてもよい。こうすればこのときの断面図は図５に示すものとなり、あらかじめ形成したスクライブラインＳx1〜Ｓxm，Ｓy1〜Ｓynは溝２３−１〜２３−ｎ，２４−１〜２４−ｍの上面の中央に位置することとなる。

こうして位置決めを行った後、ブレイク装置によってブレイクすると、図５（ｂ）に示すようにブレイクバー３３を押し込んだときにわずかに半導体ウエハ１０が溝、この場合は溝２３−２内に沈み込むこととなるが、半導体ウエハ１０をブレイクすることができる。こうして全てのスクライブラインに沿って同様にブレイクする。その後の工程で粘着テープ３０を取り外すことによって、ＭＥＭＳチップを多数形成することができる。

又溝２３−１〜２３−ｎ，２４−１〜２４−ｍについてもブレイク時に半導体ウエハ１０の一部が沈み込むときに接触しなければ足りるので、任意の深さの溝としてもよい。

又この実施の形態ではブレイク用治具にスクライブラインを確認するための貫通孔を設けている。しかしスクライブラインを有する半導体ウエハを正確に治具に位置決めすることができれば必ずしもスクライブラインの位置を確認する必要はなく、貫通孔を設けなくてもよい。

更にこの実施の形態では、半導体ウエハとしてシリコン基板について説明しているが、本発明は炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）、サファイア基板、ＬＴＣＣ基板等の種々の脆性材料基板にも適用することができる。

本発明は脆性材料基板をスクライブしブレイクする際に、ブレイクすることができるため、基板のブレイク装置に有効に適用することができる。

１０ 半導体ウエハ
１１ 機能領域
Ｓx1〜Ｓxm，Ｓy1〜Ｓyn スクライブライン
２０ ブレイク用治具
２１ 保護穴
２２ 貫通孔
２３−１〜２３−ｎ，２４−１〜２４−ｍ 溝
３０ 粘着テープ
３３ ブレイクバー

Claims (3)

1. 脆性材料基板をブレイクするブレイク方法であって、
   前記脆性材料基板の一方の面に、縦方向及び横方向に格子状にスクライブラインを形成し、
   前記脆性材料基板の格子状のスクライブラインと同一ピッチで溝を格子状に形成され、真空吸引用の穴を有しないブレイク用治具を用いて、該ブレイク用治具の格子状の溝の中心に脆性材料基板のスクライブラインが位置するように脆性材料基板と前記ブレイク用治具とを接触させ、
   前記脆性材料基板のスクライブラインが形成されていない面よりスクライブラインに沿ってブレイクバーを押し当ててブレイクする脆性材料基板のブレイク方法。
2. 一方の面に格子状に形成されたスクライブラインを有する脆性材料基板をブレイクバーでブレイクするブレイク用治具であって、
   前記脆性材料基板の格子状のスクライブラインと同一ピッチで格子状に形成された溝を有し、真空吸引用の穴を有しないブレイク用治具。
3. 前記ブレイク用治具は、前記溝の両端にスクライブライン確認用の少なくとも２つの貫通孔を更に有する請求項２記載のブレイク用治具。