JP6232323B2

JP6232323B2 - 分割装置

Info

Publication number: JP6232323B2
Application number: JP2014059992A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　稔; 稔鈴木; 斉藤　誠; 誠斉藤; 井上　高明; 高明井上
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: JP2015185654A; CN104943003A

Description

本発明は、被加工物を個々のデバイスに分割する分割装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスは、ＬＥＤウェーハやサファイアウェーハ等の被加工物の表面において、分割予定ラインによって区画された各領域に形成される。この被加工物が分割予定ラインに沿って切削されることで個々のチップが製造される。このような被加工物を個々のチップに分割する装置として、分割予定ラインに沿ってスクライブラインや改質層を形成した後に、ブレーキングによって被加工物に曲げ応力を加えながら被加工物を分割予定ラインに沿って破断して、個々のチップを製造するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

通常、このようなブレーキング装置では、長尺の一対の支持台が間を空けて配置されており、この一対の支持台の上方には押圧刃が配置され、一対の支持台の下方にはアライメントカメラが配置されている。一対の支持台に被加工物が載置されると、下方に位置するアライメントカメラによって被加工物の分割予定ラインに対して押圧刃が位置合わせされる。そして、押圧刃が被加工物に対して上方から当接することで、被加工物の分割予定ラインに外力が加わり、強度が低下したスクライブラインや改質層等の分割起点に沿って被加工物が分割される。

特開２００９−１４８９８２号公報

しかしながら、上記の構成では、ブレーキング加工用の分割起点を形成する加工装置の他にブレーキング装置が必要になり、装置コストや装置の設置スペースが増大するという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、装置コスト及び装置の設置スペースの増大を抑えつつ、作業性を向上させることができる分割装置を提供することを目的とする。

本発明の分割装置は、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを装着するスピンドル及び該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングを有する切削手段と、該保持手段に保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的にＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的にＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に鉛直方向に移動するＺ軸移動手段と、を少なくとも備えた分割装置であって、該スピンドルハウジングの下端には、該スピンドルの軸芯方向に延伸し且つ該スピンドルハウジングの下端側に、該切削ブレードで被加工物を切削中に被加工物に接触しない量突出して形成された押圧刃が配設されており、該保持手段上に保持された被加工物の表面に形成された分割予定ラインに沿って予め形成された分割起点の上方側から該押圧刃を該分割起点に沿って位置付けて押圧させ、該被加工物を該分割起点を起点として該分割予定ラインに沿って分割する。

この構成によれば、切削ブレードによって被加工物の分割予定ラインに沿って分割起点が形成され、スピンドルハウジングの下端に設けられた押圧刃によって分割起点に沿って被加工物が破断される。この場合、切削ブレードによる切削加工用の各移動手段や撮像手段等の装置構成が押圧刃によるブレーキング加工にも利用され、同一の装置内で切削加工とブレーキング加工が実施される。また、切削ブレードの切削加工時に、被加工物に接触しないように押圧刃の突出量が抑えられているため、押圧刃によって切削ブレードの切削加工が阻害されることがない。このように、装置コスト及び装置の設置スペースを増大させることなく、１台の分割装置で切削加工及びブレーキング加工を実施することができる。

本発明によれば、スピンドルハウジングに押圧刃を設けたことで、１台の分割装置で切削加工及びブレーキング加工を実施して、装置コスト及び装置の設置スペースの増大を抑えつつ、作業性を向上させることができる。

本実施の形態に係る分割装置の斜視図である。本実施の形態に係るスピンドルハウジングの正面模式図及び側面模式図である。本実施の形態に係る分割装置による分割動作の一例を示す図である。

以下、添付の図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る分割装置の斜視図である。なお、本実施の形態では、一対の切削ブレードを備えた分割装置を例示するが、この構成に限定されない。本発明は、切削ブレードを用いてウェーハを加工可能な分割装置であれば、どのような分割装置にも適用可能である。

図１に示すように、分割装置１は、保持手段１２に保持された被加工物Ｗと一対の切削手段１６とを相対的に移動させることによって被加工物Ｗを加工するように構成されている。被加工物Ｗは、セラミック、ガラス、サファイア系の光デバイスウェーハで略板状に形成されている。被加工物Ｗの表面７１は格子状の分割予定ライン７３（図３Ａ参照）で複数の領域に区画されており、各領域にＬＥＤ等の光デバイスが形成されている。なお、被加工物Ｗは、光デバイスウェーハに限らず、シリコン、ガリウム砒素等の半導体ウェーハでもよい。被加工物Ｗは、ダイシングテープＴ１を介して環状フレームＦに支持された状態で分割装置１に搬入される。

分割装置１の基台１１上には、保持手段１２をＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段１３が設けられている。Ｘ軸移動手段１３は、基台１１上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル３２とを有している。Ｘ軸テーブル３２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３３が螺合されている。そして、ボールネジ３３の一端部に連結された駆動モータ３４によりボールネジ３３が回転駆動されることで、保持手段１２がガイドレール３１に沿ってＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸テーブル３２の上部には、被加工物Ｗを保持する保持手段１２が設けられている。保持手段１２には、ポーラスセラミック材により保持面２１が形成されており、この保持面２１に生じる負圧によって被加工物Ｗが吸引保持される。保持手段１２の周囲には、エア駆動式の４つのクランプ部２２が設けられ、各クランプ部２２によって被加工物Ｗの周囲の環状フレームＦが挟持固定される。また、基台１１上には、Ｘ軸移動手段１３を跨ぐように立設した門型の柱部１７が設けられている。柱部１７には、保持手段１２の上方で一対の切削手段１６をＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段１４と、一対の切削手段１６をＺ軸方向（鉛直方向）に移動するＺ軸移動手段１５とが設けられている。

Ｙ軸移動手段１４は、柱部１７の前面に対してＹ軸方向に平行な一対のガイドレール４１と、一対のガイドレール４１にスライド可能に設置されたモータ駆動の一対のＹ軸テーブル４２とを有している。また、Ｚ軸移動手段１５は、各Ｙ軸テーブル４２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール５１と、このガイドレール５１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル５２とを有している。各Ｚ軸テーブル５２の下部のそれぞれには、保持手段１２に保持された被加工物Ｗを切削する切削手段１６が設けられている。

各Ｙ軸テーブル４２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ４３が螺合されている。また、各Ｚ軸テーブル５２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ５３が螺合されている。Ｙ軸テーブル４２用のボールネジ４３、Ｚ軸テーブル５２用のボールネジ５３の一端部には、それぞれ駆動モータ４４、５４が連結されている。これら駆動モータ４４、５４によりボールネジ４３、５３が回転駆動されることで、一対の切削手段１６がガイドレール４１、５１に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

一対の切削手段１６は、スピンドルハウジング６１にスピンドル６２（図２参照）が回転可能に支持され、スピンドル６２の先端に切削ブレード６３が装着されている。切削ブレード６３は、ダイアモンド砥粒をレジンボンドで固めた円板状に形成されている。切削ブレード６３はブレードカバー６５によって周囲が覆われており、ブレードカバー６５には切削部分に向けて切削水を噴射する噴射ノズルが設けられている。また、スピンドルハウジング６１には、保持手段１２に保持された被加工物Ｗの表面を撮像するアライメント用の撮像手段６６が設けられており、撮像手段６６の撮像画像に基づいて分割予定ライン７３（図３Ａ参照）に対して切削ブレード６３がアライメントされる。

このような分割装置１では、複数の噴射ノズルから切削水が噴射されながら、切削ブレード６３によって被加工物Ｗが分割予定ライン７３に沿ってハーフカットされる。この被加工物Ｗを破断するためには、ハーフカットによって形成された分割起点に外力を加える必要がある。本実施の形態に係る分割装置１では、スピンドルハウジング６１にブレーキング加工用の押圧刃６７を設けることで、保持手段１２上の被加工物Ｗを分割予定ライン７３に沿って分割している。これにより、１台の分割装置１で切削加工及びブレーキング加工を実施して、装置コスト及び装置の設置スペースを低減している。

図２を参照して、本実施の形態に係るブレーキング機構について説明する。図２は、本実施の形態に係るスピンドルハウジングの正面模式図及び側面模式図である。なお、図２Ｂにおいては、説明の便宜上、スピンドルから切削ブレードを取り外した図を示している。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、切削手段１６のスピンドルハウジング６１からはスピンドル６２が突出しており、スピンドル６２の先端にフランジ６４を介して切削ブレード６３が装着されている。この切削手段１６は、ブレーキング手段としても機能しており、スピンドルハウジング６１の下端側にブレーキング加工用の押圧刃６７が設けられている。押圧刃６７は、ステンレス等の剛性薄板で長尺状に形成されており、スピンドル６２の軸芯方向であるＹ軸方向に延伸している。押圧刃６７は、１回の押圧動作で１列の分割予定ライン７３（図３Ａ参照）に沿って破断できるように被加工物Ｗの直径以上の長さを有している。

また、押圧刃６７は、切削ブレード６３による切削加工中に被加工物Ｗに接触しないように、切削ブレード６３のフランジ６４の外径よりも突出しない長さＬでスピンドルハウジング６１の下端から突出している。押圧刃６７の先端部分は、下方に向かって板厚が狭くなるように形成されている。押圧刃６７はスピンドルハウジング６１に設けられているため、Ｙ軸移動手段１４及びＺ軸移動手段１５によってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。また、被加工物Ｗに対する押圧刃６７のアライメントは、スピンドルハウジング６１に設けられた撮像手段６６によって実施される。

このように、切削ブレード６３による切削加工時の装置構成を利用して、押圧刃６７によるブレーキング加工が実施されている。よって、装置コスト及び装置の設置スペースを増大させることなく、同一の装置内で切削加工とブレーキング加工が実施される。

以下、図３を参照して、分割装置による分割動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る分割装置による分割動作の一例を示す図である。なお、図３Ａは切削工程、図３Ｂは転写工程、図３Ｃはブレーキング工程をそれぞれ示している。

図３Ａに示すように、先ず切削加工が実施される。切削加工では、ダイシングテープＴ１を介して被加工物Ｗの裏面７２側が保持手段１２に保持され、クランプ部２２によって被加工物Ｗの周囲の環状フレームＦが挟持固定される。また、被加工物Ｗの上方にスピンドルハウジング６１が位置付けられ、撮像手段６６によって被加工物Ｗが撮像される。この被加工物Ｗの撮像画像に基づいて、切削ブレード６３が被加工物Ｗの径方向外側で分割予定ライン７３に対して位置合わせされ、この位置において被加工物Ｗの厚さ方向の途中まで切り込み可能な高さに下降される。

そして、高速回転する切削ブレード６３に対して保持手段１２上の被加工物ＷがＸ軸方向に切削送りされることで、分割予定ライン７３に沿って被加工物Ｗがハーフカットされる。一本の分割予定ライン７３に沿って被加工物Ｗがハーフカットされると、隣接する分割予定ライン７３に切削ブレード６３が位置合わせされてハーフカットされる。この切削動作が繰り返されて被加工物Ｗの全ての分割予定ライン７３に沿って分割溝７４が形成される。この結果、被加工物Ｗの表面７１側にブレーキング加工時の分割起点となる格子状の分割溝７４が形成される。

この場合、スピンドルハウジング６１の下端側の押圧刃６７が、切削ブレード６３のフランジ６４よりも下方に突出せず、押圧刃６７の先端部分が被加工物Ｗの表面７１に接触することが防止されている。よって、スピンドルハウジング６１に押圧刃６７が設けられていても、押圧刃６７によって被加工物Ｗの切削加工が阻害されることがない。なお、押圧刃６７は、被加工物Ｗの切削加工中に被加工物Ｗの表面７１に接触しない長さでスピンドルハウジング６１から突出していれば、切削ブレード６３のフランジ６４よりも下方に突出していてもよい。

図３Ｂに示すように、切削加工の後には転写工程が実施される。転写工程では、被加工物Ｗの表面７１側に保護テープＴ２が貼着され、被加工物Ｗの裏面７２側からダイシングテープＴ１が剥離される。被加工物ＷがダイシングテープＴ１から保護テープＴ２に転写されることによって、被加工物Ｗの表面７１が保護テープＴ２で保護されると共に、被加工物Ｗの裏面７２が外部に表出される。また、表出した被加工物Ｗの裏面７２には、埃等が付着しないように離型紙Ｓ（図３Ｃ参照）が載置される。なお、転写工程におけるテープの貼り替え作業は、専用の装置によって実施されてもよいし、オペレータの手作業によって実施されてもよい。

図３Ｃに示すように、転写工程の後にはブレーキング工程が実施される。本実施の形態に係るブレーキング工程では、スピンドル６２から切削ブレード６３（図３Ａ参照）が取り外された状態で実施される。ブレーキング工程では、保護テープＴ２を介して被加工物Ｗの表面７１側が保持手段１２に保持され、クランプ部２２によって被加工物Ｗの周囲の環状フレームＦが挟持固定される。また、被加工物Ｗの上方にスピンドルハウジング６１が位置付けられ、撮像手段６６によって被加工物Ｗが撮像される。この被加工物Ｗの撮像画像に基づいて保持手段１２が移動されることで、押圧刃６７の真下に被加工物Ｗの分割溝７４（分割予定ライン７３）が位置合わせされる。

そして、押圧刃６７が下降されることで、離型紙Ｓを介して押圧刃６７が被加工物Ｗに押し当てられて分割溝７４を分割起点として被加工物Ｗが破断される。このとき、押圧刃６７の押圧によって保護テープＴ２が部分的に潰れることで、被加工物Ｗの破断時の撓みが保護テープＴ２に吸収される。これにより、被加工物Ｗの分割溝７４に曲げ応力が作用して、被加工物Ｗが分割溝７４に沿って破断される。一本の分割予定ライン７３に沿って被加工物Ｗが破断されると、隣接する分割溝７４に押圧刃６７が位置合わせされて破断される。この加工動作が繰り返されて被加工物Ｗの全ての分割溝７４に沿って被加工物Ｗが破断される。この結果、被加工物Ｗが分割溝７４を分割起点として個々のデバイスＤに分割される。

なお、本実施の形態に係るブレーキング工程では、スピンドル６２から切削ブレード６３が取り外されているため、押圧刃６７が被加工物Ｗに当接される際に、切削ブレード６３によって保護テープＴ２が傷付けられることがない。また、保護テープＴ２は、部分的に潰れることで被加工物Ｗの撓みを大きくできるように形成されていればよく、例えば、保護テープＴ２の代わりにダイシングテープＴ１が用いられてもよい。また、保護テープＴ２は、１００μｍ以上の厚みを有することが好ましいが、被加工物Ｗの割れ易さに応じてテープ基材の厚み、粘着層の厚み、材質等は適宜変更されてもよい。

また、上記した分割方法では、切削工程、転写工程、ブレーキング工程を経て被加工物Ｗを個々のデバイスＤに分割する構成にしたが、転写工程を省略してもよい。すなわち、切削後の被加工物ＷをダイシングテープＴ１から保護テープＴ２に転写することなく、ブレーキング加工が実施されてもよい。この場合、ブレーキング加工において、被加工物Ｗの裏面７２側が上方に向くように表面７１側を保持手段１２に保持させて、押圧刃６７によってダイシングテープＴ１を介して被加工物Ｗを分割するようにする。

以上のように、本実施の形態によれば、切削ブレード６３によって被加工物Ｗの分割予定ライン７３に沿って分割溝７４が形成され、スピンドルハウジング６１の下端に設けられた押圧刃６７によって分割溝７４に沿って被加工物Ｗが破断される。この場合、切削ブレード６３による切削加工用の各移動手段１３、１４、１５や撮像手段６６等の装置構成が押圧刃６７によるブレーキング加工にも利用され、同一の装置内で切削加工とブレーキング加工を実施することができる。また、切削ブレード６３の切削加工時に、被加工物Ｗに接触しないように押圧刃６７の突出量が抑えられているため、押圧刃６７によって切削ブレード６３の切削加工が阻害されることがない。このように、装置コスト及び装置の設置スペースを増大させることなく、１台の分割装置１で切削加工及びブレーキング加工を実施することが可能になっている。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した本実施の形態では、１台の分割装置１で切削加工とブレーキング加工を実施する構成について説明したが、この構成に限定されない。本実施の形態に係る分割装置１は、切削加工にだけ使用されてもよいし、ブレーキング加工にだけ使用されてもよい。すなわち、分割装置１がブレーキング加工にだけ使用される場合、レーザー加工装置等で形成された改質層やレーザー加工溝等を分割起点として被加工物Ｗがブレーキングされてもよい。例えば、改質層は、被加工物Ｗに対して透過性を有する波長のレーザービームを用いたステルスダイシング（登録商標）によって形成される。また、レーザー加工溝は、被加工物Ｗに対して吸収性を有する波長のレーザービームを用いたアブレーション加工によって形成される。

なお、改質層は、レーザービームの照射によって被加工物Ｗの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質層は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。また、アブレーションとは、レーザービームの照射強度が所定の加工閾値以上になると、固体表面で電子、熱的、光科学的及び力学的エネルギーに変換され、その結果、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、光が爆発的に放出され、固体表面がエッチングされる現象をいう。

また、上記した本実施の形態では、スピンドル６２から切削ブレード６３を取り外した状態でブレーキング加工が実施される構成にしたが、この構成に限定されない。ブレーキング加工は、スピンドル６２に切削ブレード６３が装着された状態で実施されてもよい。

また、上記した本実施の形態では、光デバイスウェーハを被加工物Ｗとして説明したが、半導体ウェーハを被加工物Ｗにしてもよい。この場合、撮像手段６６として赤外線カメラを用いて被加工物Ｗの分割溝７４を検出するようにする。

また、上記した本実施の形態では、スピンドルハウジング６１に押圧刃６７が設けられているが、押圧刃６７の突出量を調整可能なようにスピンドルハウジング６１に押圧刃６７が取り付けられていてもよい。例えば、押圧刃６７に上下に延びる長穴が形成され、長穴に差し込まれた固定ボルトによってスピンドルハウジング６１の側面に押圧刃６７がネジ止めされてもよい。

また、上記した本実施の形態では、切削加工時に使用される撮像手段６６によって、ブレーキング加工時に被加工物Ｗに対する押圧刃６７のアライメントが実施されたが、この構成に限定されない。分割装置１に、切削加工用の撮像手段６６とは別に、ブレーキング加工用の撮像手段６６が設けられる構成でもよい。

また、上記した本実施の形態では、被加工物Ｗの直径よりも長い押圧刃６７によりブレーキング加工を実施する構成にしたが、この構成に限定されない。押圧刃６７は、被加工物Ｗを分割予定ライン７３に沿って分割可能であれば、形状や長さが限定されない。

また、上記した本実施の形態では、Ｘ軸移動手段１３によって切削手段１６に対して保持手段１２がＸ軸方向に移動され、Ｙ軸移動手段１４及びＺ軸移動手段１５によって保持手段１２に対して切削手段１６がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される構成にしたが、この構成に限定されない。Ｘ軸移動手段１３、Ｙ軸移動手段１４、Ｚ軸移動手段１５は、保持手段１２と切削手段１６とを相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる構成であればよい。例えば、Ｘ軸移動手段１３によって保持手段１２に対して切削手段１６がＸ軸方向に移動され、Ｙ軸移動手段１４及びＺ軸移動手段１５によって切削手段１６に対して保持手段１２がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動されてもよい。

以上説明したように、本発明は、装置コスト及び装置の設置スペースの増大を抑えつつ、作業性を向上させることができるという効果を有し、特に、光デバイスウェーハや半導体ウェーハを個々のデバイスに分割する場合に有用である。

１分割装置
１２保持手段
１３Ｘ軸移動手段
１４Ｙ軸移動手段
１５Ｚ軸移動手段
１６切削手段
２１保持面
６１スピンドルハウジング
６２スピンドル
６３切削ブレード
６６撮像手段
６７押圧刃
７１被加工物の表面
７２被加工物の裏面
７３分割予定ライン
７４分割溝
Ｔ１ダイシングテープ
Ｔ２保護テープ
Ｗ被加工物

Claims

被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを装着するスピンドル及び該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングを有する切削手段と、該保持手段に保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的にＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的にＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に鉛直方向に移動するＺ軸移動手段と、を少なくとも備えた分割装置であって、
該スピンドルハウジングの下端には、該スピンドルの軸芯方向に延伸し且つ該スピンドルハウジングの下端側に、該切削ブレードで被加工物を切削中に被加工物に接触しない量突出して形成された押圧刃が配設されており、
該保持手段上に保持された被加工物の表面に形成された分割予定ラインに沿って予め形成された分割起点の上方側から該押圧刃を該分割起点に沿って位置付けて押圧させ、該被加工物を該分割起点を起点として該分割予定ラインに沿って分割する分割装置。