JP6154121B2

JP6154121B2 - 割断装置及び割断方法

Info

Publication number: JP6154121B2
Application number: JP2012267014A
Authority: JP
Inventors: 芳昭杉下
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: JP2014116338A

Description

本発明は割断装置及び割断方法に関し、特に、板状部材を複数の小片に割断する割断装置及び割断方法に関する。

従来、板状部材を複数の小片に割断する割断装置として、レーザを用いた割断装置が知られている。例えば、下記の特許文献１には、板状部材としての半導体ウエハ（以下「ウエハ」という場合がある）の内部に集光点を合わせたレーザ光を照射し、ウエハの内部に多光子吸収現象による改質領域を形成し、この改質領域を起点としてウエハを割断することが開示されている。

特開２００５−５７１５８号公報

しかしながら、このような従来の割断装置では、板状部材に貼付した接着シートを引き伸ばすことで当該板状部材を複数の小片に割断するため、予め接着シートを板状部材に貼付しておくことが必須となり、当該接着シートを板状部材に貼付する設備や工程が必要であった。

本発明は、予め接着シートを板状部材に貼付しておくことを必須とすることのない割断装置及び割断方法を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の態様の割断装置は、上記目的達成のため、板状部材に脆弱部を形成する脆弱部形成手段と、前記板状部材に対して前記脆弱部を崩壊可能な振動を付与する振動付与手段と、前記脆弱部の崩壊による飛散物を吸引する吸引手段と、を備え、前記振動付与手段で前記脆弱部を崩壊することで、前記板状部材を複数の小片に割断し、前記脆弱部形成手段は、前記脆弱部を形成する出力線を出力する出力部を有し、前記振動付与手段は、前記脆弱部に振動を付与する振動付与部を有し、前記振動付与部は、前記脆弱部を形成する方向に沿って前記出力部に併設され、前記吸引手段は、出力部と振動付与部とを結ぶ直線上であって、振動付与部を基準に出力部の反対側に吸引部が配置されていることを特徴とする。

第３の態様の割断装置は、上記第１の態様の構成において、板状部材に脆弱部を形成する脆弱部形成手段と、前記板状部材に対して前記脆弱部を崩壊可能な振動を付与する振動付与手段と、を備え、前記脆弱部形成手段は、前記脆弱部を形成する出力線を出力する出力部を有し、前記振動付与手段は、前記脆弱部に振動を付与する振動付与部を有し、前記振動付与手段は、前記出力部から出力された出力線が前記振動付与部内を通過可能に設けられており、前記振動付与手段で前記脆弱部を崩壊することで、前記板状部材を複数の小片に割断することを特徴とする。

第５の態様の割断装置は、上記第１乃至第３の何れかの態様の構成において、前記脆弱部形成手段はレーザ照射装置でもよく、前記振動付与手段は振動付与装置でもよい。

第６の態様の割断装置は、上記第３又は第５の態様の構成において、前記脆弱部の崩壊による飛散物を吸引する吸引手段を備えていてもよい。

第７の態様の割断装置は、上記第１乃至第３及び、第５乃至６の何れかの態様の構成において、前記板状部材を支持する支持手段を備え、前記振動付与手段は、前記支持手段側に設けられていてもよい。

第８の態様の割断装置は、上記第１乃至第３及び、第５乃至第７の何れかの態様の構成において、前記板状部材は接着シートに貼付されており、前記板状部材の外方に前記接着シートを引っ張る引張手段を備えていてもよい。

上述した本発明に係る第１の態様によれば、振動付与手段を設けたことで、予め接着シートを板状部材に貼付しておくことを必須とすることがなく、および吸引手段を設けたことで、脆弱部の崩壊による飛散物を吸引し、半導体チップへの飛散物の落下や付着を抑制することができ、半導体チップの歩留りが低下することを防止することができる割断装置を提供することができる。

上述した第１の態様によれば、脆弱部形成手段で脆弱部を形成しながら振動付与手段で脆弱部を崩壊させることができるので、板状部材を複数の小片に割断する時間を短縮することができ、および吸引手段を設けたことで、脆弱部の崩壊による飛散物を吸引し、半導体チップへの飛散物の落下や付着を抑制することができる。
また上述した第３の態様によれば、振動付与手段を設けたことで、予め接着シートを板状部材に貼付しておくことを必須とすることがなく、脆弱部形成手段で脆弱部を形成しながら振動付与手段で脆弱部を崩壊させることができるので、板状部材を複数の小片に割断する時間を短縮することができる。

上述した第５の態様によれば、幅の狭い脆弱部を形成することができる。また、非接触で脆弱部を崩壊することができる。

上述した第６の態様によれば、小片への飛散物の落下や付着を抑制することができる。

上述した第７の態様によれば、振動付与崩壊手段で一括して脆弱部を崩壊させることができるので、板状部材を複数の小片に割断する時間を短縮することができる。

上述した第８の態様によれば、板状部材を複数の小片に割断した後、小片の間隔を拡張することができる。

本発明の実施形態に係る割断装置の概略構成を示す部分断面図。本発明の実施形態に係る部分平面図。本発明の実施形態に係る第１変形例を示す部分断面図。本発明の実施形態に係る第２変形例を示す部分断面図。

以下、本発明の実施形態に係る割断装置について、図面を参照して説明する。

なお、本明細書におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸及びＹ軸は、水平面内の軸とし、Ｚ軸は、水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の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軸の矢印方向で「後」がその逆方向とする。

図１において、割断装置１は、板状部材としてのウエハＷＦを支持する支持手段１０と、ウエハＷＦに脆弱部ＷＦ１（図３参照）を形成する脆弱部形成手段２０と、ウエハＷＦに対して脆弱部ＷＦ１を崩壊可能な振動を付与する振動付与手段３０と、脆弱部ＷＦ１の崩壊による飛散物を吸引する吸引手段４０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータやシーケンサ等によって構成され、当該割断装置１の全体の動作を制御する図示しない制御手段と、を備えている。

支持手段１０は、駆動機器としての直動モータ１１の出力軸１２に支持されるとともに、Ｙ軸方向に延出された駆動機器としてのリニアモータ１３と、リニアモータ１３のスライダ１４に支持された駆動機器としての回動モータ１５の出力軸１６に支持された支持テーブル１７と、支持テーブル１７内に形成されたチャンバ１７Ａに配管１８を介して接続された減圧ポンプや真空エジェクタ等の減圧手段１９とを備えている。なお載置面１７Ｂには、チャンバ１７Ａに貫通する複数の吸引孔１７Ｃが形成されている。

脆弱部形成手段２０は、Ｘ軸方向に延出された駆動機器としてのリニアモータ２１のスライダ２２に支持された駆動機器としての回動モータ２３と、回動モータ２３の出力軸２４に支持された支持プレート２５に支持されるとともに、出力線としてのレーザ光２６Ｌ（図３参照）を出力する出力部２６Ａを有するレーザ照射装置２６とを備えている。レーザ照射装置２６は、ウエハＷＦの内部に集光点を合わせてレーザ光２６Ｌを照射し、当該ウエハＷＦの内部に改質領域を形成することで、振動により崩壊可能な脆弱な強度まで弱めた脆弱部ＷＦ１をウエハＷＦの内部に形成可能となっている。なお、レーザ光２６Ｌの種類としては、パルスレーザ光を発生するＮｄ−ＹＡＧレーザ、Ｎｄ−ＹＶＯレーザ、Ｎｄ−ＹＬＦレーザ、チタンサファイアレーザなど多孔子吸収を起こすものを挙げることができる。レーザ光２６Ｌの波長は、ウエハＷＦの組成や構成によって適宜選択することができる。

振動付与手段３０は、支持プレート２５に支持されるとともに、振動を出力する振動付与部３１Ａを有する振動付与装置３１を備えている。振動付与部３１Ａは、例えば圧電効果や駆動機器としての偏心モータ等によって振動する振動子を有するものが例示でき、振動数や振幅は、ウエハＷＦの組成や構成によって適宜選択することができる。

吸引手段４０は、減圧ポンプや換気扇等の図示しない排気手段に接続されるとともに、ブラケット４１を介して振動付与装置３１に支持された吸引部４２を備えている。なお、本実施形態では、図２に示すように、出力部２６Ａと振動付与部３１Ａとを結ぶ直線（以下「出力部直線Ｌ１」という）上であって、振動付与部３１Ａを基準に出力部２６Ａの反対側に吸引部４２が配置される構成となっている。

ウエハＷＦは、図２に示すように、複数のチップ形成領域ＷＦ２が行列状に配置され、各チップ形成領域ＷＦ２には、例えばロジック回路、メモリ回路、通信制御回路等の集積回路や、大電力用のスイッチング素子として使用されるパワートランジスタや、発光素子、受光素子、ダイオード素子等の単体素子が形成されている。各チップ形成領域ＷＦ２は、図２に示す状態で、ウエハＷＦの平面内において、第１方向（Ｘ軸方向）に延在する第１〜第１１横割断予定線ＷＸ１〜ＷＸ１１（以降総括して「横割断予定線ＷＸ」という場合がある）と、第２方向（Ｙ軸方向）に延在する第１〜第１２縦割断予定線ＷＹ１〜ＷＹ１２（以降総括して「縦割断予定線ＷＹ」という場合がある）によって区画されている。なお、これら横割断予定線ＷＸ及び縦割断予定線ＷＹは、ウエハＷＦを割断して複数の半導体チップを形成するための割断基準となるものであり、物理的に形成されているものではない。

次に、図１及び図２を用いて、割断装置１の動作を説明しながら、割断方法も説明する。

先ず、図２に示すように、横及び縦割断予定線ＷＸ、ＷＹをそれぞれＸ軸及びＹ軸に一致させて、ウエハＷＦを載置面１７Ｂに位置決めして載置すると、支持手段１０が減圧手段１９を駆動し、ウエハＷＦを吸着保持する。なお、ウエハＷＦを載置面１７Ｂで吸着保持した後、図示しないカメラ等の撮像手段や光学センサ等の検知手段の検出結果を基に、支持手段１０が回動モータ１５を駆動し、横及び縦割断予定線ＷＸ、ＷＹがそれぞれＸ軸及びＹ軸に一致するように位置決めしてもよい。その後、支持手段１０がリニアモータ１３を駆動し、図２に示すように、平面視で出力部直線Ｌ１の延長線上に第１横割断予定線ＷＸ１が重なるように支持テーブル１７を移動した後、直動モータ１１を駆動し、ウエハＷＦの上面が振動付与部３１Ａの最下点の位置と略同じ高さとなるように、支持テーブル１７を上昇させる。

次に、脆弱部形成手段２０がレーザ照射装置２６を駆動し、出力部２６Ａからレーザ光２６Ｌの照射を開始するとともに、振動付与手段３０が振動付与装置３１を駆動し、振動付与部３１Ａを振動させる。これと同時に、吸引手段４０が図示しない排気手段を駆動し、吸引部４２で吸引を開始する。

その後、脆弱部形成手段２０がリニアモータ２１を駆動し、スライダ２２を図１中実線で示す位置から同図中二点鎖線で示す位置に移動する往動作を行う。これにより、レーザ光２６Ｌによって、ウエハＷＦの内部に第１横割断予定線ＷＸ１に沿う脆弱部ＷＦ１が連続して形成されるとともに、当該第１横割断予定線ＷＸ１に沿う脆弱部ＷＦ１が振動付与部３１Ａによって打撃を受けて崩壊し、第１横割断予定線ＷＸ１に沿ってウエハＷＦが割断される。なお、脆弱部ＷＦ１の崩壊による飛散物は、吸引部４２によって吸引されるので、半導体チップへの飛散物の落下や付着を抑制することができ、半導体チップの歩留りが低下することを防止することができる。

そして、脆弱部形成手段２０が回動モータ２３を駆動し、ウエハＷＦの上面と平行な面内で支持プレート２５を１８０度回転させた後、支持手段１０がリニアモータ１３を駆動し、平面視で出力部直線Ｌ１の延長線上に第２横割断予定線ＷＸ２が重なるように支持テーブル１７を移動する。次いで、脆弱部形成手段２０がリニアモータ２１を駆動し、スライダ２２を図１中二点鎖線で示す位置から同図中実線で示す位置に移動する復動作を行う。これにより、上述と同様の作用によって第２横割断予定線ＷＸ２に沿ってウエハＷＦが割断される。その後、脆弱部形成手段２０が回動モータ２３を駆動し、支持プレート２５を１８０度回転させた後、支持手段１０がリニアモータ１３を駆動し、平面視で出力部直線Ｌ１の延長線上に第３横割断予定線ＷＸ３が重なるように支持テーブル１７を移動し、第１１横割断予定線ＷＸ１１に沿ってウエハＷＦが割断されるまで上記同様の動作を繰り返す。

第１１横割断予定線ＷＸ１１に沿ってウエハＷＦが割断されると、支持手段１０が回動モータ１５を駆動し、ウエハＷＦの上面と平行な面内で支持テーブル１７を反時計回転方向に９０度回転させた後、リニアモータ１３を駆動し、平面視で出力部直線Ｌ１の延長線上に第１縦割断予定線ＷＹ１が重なるように支持テーブル１７を移動する。次いで、第１〜第１１横割断予定線ＷＸ１〜ＷＸ１１に沿ってウエハＷＦを割断した動作と同様の動作を経ることで、第１〜第１２縦割断予定線ＷＹ１〜ＷＹ１２に沿ってウエハＷＦが割断され、複数の半導体チップが形成される。

以上のような本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、振動付与手段３０を設けたことで、予め接着シートをウエハＷＦに貼付しておくことを必須とすることがなく、および吸引手段を設けたことで、脆弱部の崩壊による飛散物を吸引し、半導体チップへの飛散物の落下や付着を抑制することができ、半導体チップの歩留りが低下することを防止することができる割断装置及び割断方法を提供することができる。

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及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、本発明に含まれるものである。

例えば、板状部材は、ガラス板、樹脂板、鋼板等、その他の板状部材を対象とすることができ、ウエハは、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であってもよいし、図２に示すようなオリエンテーションフラットを有するものや、Ｖノッチを有するものでもよい。

また、脆弱部形成手段は、レーザ光の照射によるアブレーション（蒸散）という物理現象を利用し、板状部材の厚さを部分的に薄くして所定の大きさの振動により崩壊する脆弱部を形成するようにしてもよい。

また、ウエハＷＦの上面から振動付与部３１Ａを離間させた状態で脆弱部ＷＦ１に超音波振動を付与して脆弱部ＷＦ１を崩壊するようにしてもよい。この場合、ウエハＷＦに対して非接触になるので、振動付与部３１Ａの擦れによる異物の発生を抑制することができる。

また、脆弱部ＷＦ１の形成と脆弱部ＷＦ１の崩壊とを別々の駆動機器を介して行うようにしてもよく、例えば、往動作で脆弱部ＷＦ１を形成し、復動作で脆弱部ＷＦ１を崩壊するようにしてもよい。

また、図３に示すように、振動付与手段３０は、レーザ照射装置２６の出力部２６Ａから出力されたレーザ光２６Ｌが振動付与部３１Ｂ内を通過可能なレーザ通過部３１Ｂａを形成してもよい。この場合、脆弱部形成手段２０と振動付与手段３０とを一体化することができ、小型化が可能となる。なお、レーザ通過部３１Ｂａは貫通孔でもよいし、レーザ光２６Ｌを透過可能なガラスや樹脂等の透過部材であってもよい。レーザ通過部３１Ｂａを透過部材で構成した場合、当該透過部材の先端を鋭く尖らせた形状とすることができ、割断した半導体チップ間隔を小さくすることができる上、脆弱部ＷＦ１の崩壊による飛散物の量を少なくでき、半導体チップへの飛散物の落下や付着によって当該半導体チップの歩留りが低下することを防止することができる。

さらに、図４に示すように、レーザ照射装置２６の出力部２６Ａから出力されたレーザ光２６Ｌが直ぐ脇を通ってウエハＷＦに照射させるようにした振動付与部３１Ｃとしてもよい。

また、接着シートを介してリングフレームに支持されたウエハＷＦを、接着シートを介在して載置面１７Ｂに吸引保持するようにしてもよい。この場合、割断されて形成された複数の半導体チップを次の工程に搬送し易くなる。

また、支持手段１０の内部、例えばチャンバ１７Ａ内や載置面１７Ｂ下部に振動付与手段を配置し、支持テーブル１７を振動させて脆弱部ＷＦ１を崩壊するようにしてもよい。この場合、複数脆弱部ＷＦ１を一括して崩壊させることもできる。

また、本発明に係る割断装置は、ウエハの下面に貼付された接着シートをウエハの外方に引っ張る引張手段を備えてもよい。この引張手段は、ウエハを複数の半導体チップに割断する際に接着シートを引き伸ばすものではなく、ウエハを複数の半導体チップに割断した後に接着シートを引き伸ばすものである。このような引張手段を備えることにより、ウエハを割断して複数の半導体チップを形成した後、隣接する半導体チップ間の間隔を広げることができるので、割断されたウエハＷＦの搬送時や半導体チップのピックアップ時において、隣接する半導体チップが接触する不具合を防止することができる。また、吸引コレットによる半導体チップのハンドリング性が向上する。

さらに、脆弱部形成手段は、レーザ照射装置２６に替えて高出力エネルギー電子線を出力する装置等の他の装置を採用することができる。

また、脆弱部形成手段２０をＹ軸方向にも移動可能にする駆動機器を採用し、支持手段１０を移動させることなく横及び縦割断予定線ＷＸ、ＷＹに沿う脆弱部ＷＦ１を形成するようにしてもよいし、支持手段１０をＸ軸方向にも移動可能にする駆動機器を採用し、脆弱部形成手段２０を移動させることなく横及び縦割断予定線ＷＸ、ＷＹに沿う脆弱部ＷＦ１を形成するようにしてもよい。

さらに、脆弱部形成手段は、複数の出力部を備える構成とし、１回の往動作または復動作で複数の横及び縦割断予定線ＷＸ、ＷＹに沿う脆弱部ＷＦ１を形成するように構成してもよい。

また、脆弱部形成手段は、横割断予定線ＷＸに沿う脆弱部ＷＦ１を形成する専用の出力部と、縦割断予定線ＷＹに沿う脆弱部ＷＦ１を形成する専用の出力部との両方を備える構成としてもよい。

また、振動付与手段は、衝撃波出力装置や打撃装置等の他の振動付与装置を用いてもよい。衝撃波出力装置は、例えば電圧セラミックスによる変位を利用した電圧方式で衝撃波を発生させるものであってもよい。

さらに、振動付与手段は、液体を振動させて脆弱部ＷＦ１を崩壊する構成としてもよい。

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及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わせたものを採用することもできる。

１割断装置
２０脆弱部形成手段
２６Ａ出力部
２６Ｌレーザ光（出力線）
３０振動付与手段
３１Ａ振動付与部
ＷＦウエハ（板状部材）
ＷＦ１脆弱部

Claims

板状部材に脆弱部を形成する脆弱部形成手段と、
前記板状部材に対して前記脆弱部を崩壊可能な振動を付与する振動付与手段と、
前記脆弱部の崩壊による飛散物を吸引する吸引手段と、
を備え、
前記振動付与手段で前記脆弱部を崩壊することで、前記板状部材を複数の小片に割断し、
前記脆弱部形成手段は、前記脆弱部を形成する出力線を出力する出力部を有し、
前記振動付与手段は、前記脆弱部に振動を付与する振動付与部を有し、
前記振動付与部は、前記脆弱部を形成する方向に沿って前記出力部に併設され、
前記吸引手段は、出力部と振動付与部とを結ぶ直線上であって、振動付与部を基準に出力部の反対側に吸引部が配置されていることを特徴とする割断装置。
板状部材に脆弱部を形成する脆弱部形成手段と、
前記板状部材に対して前記脆弱部を崩壊可能な振動を付与する振動付与手段と、
を備え、
前記脆弱部形成手段は、前記脆弱部を形成する出力線を出力する出力部を有し、
前記振動付与手段は、前記脆弱部に振動を付与する振動付与部を有し、
前記振動付与手段は、前記出力部から出力された出力線が前記振動付与部内を通過可能に設けられており、
前記振動付与手段で前記脆弱部を崩壊することで、前記板状部材を複数の小片に割断することを特徴とする割断装置。