JP6407056B2 - 分割装置と分割方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ウエーハを分割する分割装置及びウエーハの分割方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハをデバイスごとのチップに分割する方法として、分割予定ラインに沿って分割起点を形成し、分割起点にブレードを押し当てることにより分割予定ラインを分断する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０−１３５４８４号公報
しかし、ウエーハを、外形が４角形ではなく、６角形、８角形または１２角形であるチップに分割する場合には、チップの外形に応じて分割予定ラインが一方向の直線とならないため、単にブレードを押し当てるだけでウエーハを分割することは不可能となる。さらに、ウエーハを外形が１２角形であるチップに分割する場合には、１２角形のチップ３つにより囲まれた不要な３角形状の端材が形成されることから、分割を困難にする要因が増える。
したがって、ブレードを押し当ててウエーハを分割予定ラインに沿って分割して多角形のチップを形成する場合においては、確実に分割できるようにするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、分割予定ラインにより区画された領域にデバイスを形成し該分割予定ラインに沿って分割起点を形成したウエーハを載置する載置テーブルと、該載置テーブルに載置したウエーハを該分割起点を起点として分割する分割手段と、を備えた分割装置であって、該載置テーブルは、複数の球状体と、密接させた該複数の球状体の各面の頂点を繋いでなる載置面と、該複数の球状体を密接させて配設させる基台と、を備え、該分割手段は、該載置面に載置されたウエーハを該載置面に向かって押圧する押圧部と、該押圧部を昇降させる昇降手段と、該押圧部と該載置テーブルとを相対的に該載置面に平行に移動させる平行移動手段と、を備え、該載置面と該押圧部とでウエーハを押圧して分割する分割装置である。
また、上記課題を解決するための本発明は、前記分割装置を用いて、前記分割予定ラインに沿って前記分割起点が形成されたウエーハを、前記分割起点を起点に分割する分割方法であって、ウエーハの裏面に粘着テープを貼着する粘着テープ貼着工程と、該粘着テープが貼着されたウエーハを前記載置テーブルの載置面に載置する載置工程と、前記載置テーブルに載置したウエーハを該粘着テープを介して押圧部で前記載置面に向かって押圧し前記分割起点を起点に分割する分割工程と、からなるウエーハの分割方法である。
上記ウエーハの分割方法では、前記載置工程において、前記載置面と前記載置面に載置するウエーハの下面との間にシートを配設することが好ましい。
また、上記ウエーハの分割方法では、前記分割工程において、前記載置面に載置したウエーハを前記押圧部で押圧しつつ前記載置面に平行にウエーハを移動させるウエーハ移動工程を含むことが好ましい。
本発明に係る分割装置は、基台に複数の球状体を密接させて配設し、密接させた複数の球状体の各面の頂点を繋いで載置面とする載置テーブルと、分割手段として、載置面に載置されたウエーハを載置面に向かって押圧する押圧部と、押圧部を昇降させる昇降手段と、押圧部と載置テーブルとを相対的に載置面に平行に移動させる平行移動手段とを備えるものとしたことで、ウエーハを、載置面を構成する複数の球状体の頂点で支えるため、ウエーハの表面と載置面との接触面積が小さくなることで、ウエーハ内部に形成された分割起点に対して載置面からの抗力が分散されずに伝わるので、分割起点からウエーハの厚み方向に対して亀裂が生じウエーハを多角形のチップに分割することを可能とする。
また、本発明に係る分割方法は、前記分割装置を用いて、分割予定ラインに沿って分割起点が形成されたウエーハの裏面に粘着テープを貼着する粘着テープ貼着工程と、粘着テープが貼着されたウエーハを載置テーブルの載置面に載置する載置工程と、載置テーブルに載置したウエーハを粘着テープを介して押圧部で載置面に向かって押圧し分割起点を起点に分割する分割工程とからなることで、ウエーハを分割予定ラインに沿って正確に分割して多角形のチップにすることが可能となる。
さらに、本発明に係る分割方法における載置工程において、載置面と載置面に載置するウエーハの下面との間にシートを配設することで、押圧した場合に球状体がウエーハの表面を損傷させることを防ぐことが可能となる。
また、本発明に係る分割方法における分割工程において、載置面に載置したウエーハを押圧部で押圧しつつ載置面に平行にウエーハを移動させるウエーハ移動工程を含むものとしたことで、例えば、一度押圧部でウエーハの裏面の全面を押圧し、次いで、ウエーハを平行に移動させウエーハの表面と載置面との接触位置（複数の球状体の各面の頂点との接触位置）を変えた後に再度押圧部で押圧することで、一度目の押圧において圧力が十分にかからなかった分割起点にも力がかかり、より確実な分割を行うことが可能となる。
分割装置の外観の一例を示す斜視図である。 基台及び基台に配設する球状体の斜視図である。 載置テーブルの斜視図である。 載置テーブルの断面図である。 ウエーハの表面の一部を拡大した平面図である。 載置工程において、粘着テープが貼着されたウエーハを載置テーブルの載置面に載置する状態を示す断面図である。 載置工程において、粘着テープが貼着されたウエーハが載置テーブルの載置面に載置された状態を示す断面図である。 分割工程において、ウエーハを押圧部で載置面に向かって押圧する状態を示す断面図である。 分割工程において、ウエーハを押圧部で載置面に向かって押圧したことで、ウエーハが分割起点を起点に分割されている状態を示す断面図である。
図１に示す分割装置１は、載置テーブル３に載置されたウエーハＷを、分割手段４によって複数のチップへと分割する装置である。
図１に示すように、分割装置１上には、載置テーブル３が配設されている。載置テーブル３は、複数の球状体３０と、複数の球状体３０を密接して配設させる基台３２とを備える。
図２に示す基台３２は、例えば、外形が円板状の底板３２ａと、底板３２ａの外周部から＋Ｚ方向に垂直に立ち上がる側板３２ｂとからなり、底板３２ａと側板３２ｂとで囲まれた空間に球状体３０を配設できる。なお、底板３２ａの外形は円板状に限定されるものではなく、四角形状等でもよい。
図３に示すように、基台３２の底板３２ａと側板３２ｂとで囲まれた空間には、例えば材質がプラスチックであり表面が滑面加工された擬似真球である複数の球状体３０が密接するように回転可能に配設されている。すなわち、本実施形態においては、底板３２ａ上に１つの球状体３０の回りに６つの球状体３０が接するように配置され、この配置で底板３２ａと側板３２ｂとで囲まれた空間が球状体３０で埋まるように基台３２に配設されている。なお、基台３２に対する球状体３０の配設数及び配置は、球状体３０の種類、ウエーハの種類、分割予定ラインによって区画される部分の形状、分割後のチップの大きさまたは基台の大きさによって適宜変更可能である。なお、球状体３０は底板３２ａに固定されて基台３２に配置されてもよい。
図１〜４、図６〜９及び本実施形態においては、複数の球状体３０は擬似真球であるが、擬似真球以外にも、真球、扁球、擬似扁球、長球、擬似長球または半球でもよく、材質はプラスチック以外にも、アルミニウム等の金属でもよい。球状体３０の大きさは均一でかつ、例えば、直径３〜６ｍｍ程度であり、ウエーハを分割して作られる各チップの大きさよりも大きく、球状体３０の種類、ウエーハの種類、分割予定ラインによって区画される部分の形状、分割後のチップの大きさによって適宜変更可能となる。また、球状体３０の大きさは、図４に示すように球状体３０を載置テーブル３に配設した場合に、鉛直方向（Ｚ軸方向）における側板３２ｂの側板上面３２ｃの位置よりも、球状体３０の最も高い点である頂点３０ａがより上方（＋Ｚ方向）に位置することになる大きさが好ましい。なお、頂点３０ａとは、球状体３０を載置テーブル３に配設した場合に、球状体３０の表面上で最も＋Ｚ方向にある点である。
図４に示す載置面３１は、基台３２に密接させた複数の球状体３０の各面の頂点３０ａを繋いでなる仮想的な面である。載置面３１は、複数の球状体３０の大きさが均一であり、複数の球状体３０の各面の頂点３０ａのＺ軸方向における位置が同一となるため、水平な面となる。
図１に示す分割手段４は、図４に示した載置面３１に載置されたウエーハを載置面３１に向かって押圧する押圧部６と、押圧部６を昇降させる昇降手段５と、押圧部６と載置テーブル３とを相対的に載置面３１に平行に移動させる平行移動手段７とを備える。
図１に示すように、分割装置１上の−Ｘ方向の後方には壁部１０が立設されており、壁部１０には平行移動手段７が配設されている。平行移動手段７は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ７０と、ボールネジ７０と平行に配設された一対のガイドレール７１と、ボールネジ７０を回動させるモータ７２と、内部のナットがボールネジ７０に螺合し側部がガイドレール７１に摺接する可動板７３とから構成され、モータ７２がボールネジ７０を回動させると、これに伴い可動板７３がガイドレール７１にガイドされてＹ軸方向に往復移動することで、押圧部６と載置テーブル３とを相対的に載置面３１に平行に移動させる。そして、可動板７３には、昇降手段５が配設されている。
昇降手段５は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレールに摺接する昇降部５３とから構成され、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降部５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動することで、押圧部６でウエーハを押圧する。そして、昇降部５３には、押圧部６が配設されている。
押圧部６は、例えば、外形が円柱形状で軸心がＸ軸方向のローラ６０と、ローラ６０を回転可能に支持し昇降部５３と接続された支持部６１とを備える。ローラ６０のウエーハに接触するローラ表面６０ａは、例えばウレタンゴムで形成されている。そして、ウレタンゴムの柔軟性により、ウエーハに対してローラ６０を押し付けることでウエーハが割れて生じるチップの辺や角が、ローラ表面６０ａに対し突き刺さるように跳ね上がって形成されたとしても、そのチップの辺や角を吸収することでウエーハの裏面Ｗｂに対して均等に圧力を掛けることができる。また、ウレタンゴムの有する耐摩耗性及び復元性により、複数回の使用が可能となる。ローラ６０の大きさは、例えば、押圧部６のＹ軸方向の一往復の移動で、載置面３１の全面が押圧される程度の大きさが好ましい。なお、ローラ表面６０ａはウレタンゴムで形成されることに限定されず、シリコンゴム等で形成されていてもよい。さらに、球状体３０の種類、ウエーハの種類、分割予定ラインによって区画される部分の形状、分割後のチップの大きさまたは基台の大きさによっては、ローラ６０の代わりにウレタンゴム板を用いてもよい。
以下に、図１〜９を用いて、図１に示したウエーハＷを分割装置１により分割する場合の分割装置１の動作及び分割方法について説明する。なお、図８〜９においては、分割手段４の各構成は簡略化して示している。また、載置テーブル３に備える球状体３０は、直径が６ｍｍの擬似真球である。
図１に示すウエーハＷは、例えば、外形が円形状の半導体ウエーハであり、ウエーハの裏面Ｗｂには粘着テープＴが貼着される。また、図６に示すようにウエーハＷの内部には、分割予定ラインに沿って分割起点Ｗｃが形成されている。そして、図５に示すように、ウエーハの表面Ｗａ上には、例えば、分割予定ラインＳによって区画された複数の１２角形状の各領域内に、図示しないデバイスが形成されている。そして、ウエーハＷを分割することで、１２角形状のチップＣを多数製造でき、同時に３角形状の端材Ｍも生じる。なお、ウエーハＷの外形は円形状に限定されるものではなく、ウエーハＷの種類も半導体ウエーハに限定されるものではない。また、ウエーハの表面Ｗａ上に分割予定ラインＳによって区画される多角形状の領域は、１２角形状に限定されるものではなく、６角形状や８角形状等でもよい。分割起点Ｗｃは、例えば、レーザー光線を照射してウエーハＷの分割予定ラインＳに集光することにより、分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの内部に形成される改質層であり、改質層以外にも、ウエーハ表面に形成したアブレーション溝、切削によりウエーハの表面に形成されたハーフカット溝またはスクライブ溝でもよい。
（１）粘着テープ貼着工程
最初に、図６に示すウエーハＷのウエーハの裏面Ｗａに粘着テープＴを貼着する粘着テープ貼着工程を行う。粘着テープ貼着工程においては、初めにウエーハの裏面Ｗｂに対して粘着テープＴの貼着面を対向させて位置合わせを行う。位置合わせの際には、粘着テープＴの外周全てがウエーハＷからはみ出るようにすると好ましい。
位置合わせを行った後、ウエーハの裏面Ｗｂの全面を粘着テープＴに貼着することで粘着テープ貼着工程が完了し、図６に示すようにウエーハの裏面Ｗａに粘着テープＴが貼着された状態となる。なお、ウエーハの裏面Ｗｂを粘着テープＴに貼着した後、例えば、粘着テープＴの外周部を環状フレームに貼着することで、ウエーハＷを粘着テープＴを介して環状フレームに支持させてもよい。
（２）載置工程
粘着テープ貼着工程が完了した後、図６に示すように、粘着テープＴが貼着されたウエーハＷを載置テーブル３の載置面３１に載置する載置工程を行う。
載置工程においては、初めに載置テーブル３の載置面３１に対して、例えば、樹脂からなるシートＦを対向させて、シートＦの外周全てがウエーハＷからはみ出るように位置合わせを行う。なお、シートＦは、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂等の材料からなるものである。また、シートＦの代わりに、例えば、シリコンコーティングがされた離型フィルムや、離型紙等を用いてもよい。さらに、シートＦは、粘着面を備えることで、ウエーハＷが張り付くタイプのものでもよい。
シートＦと載置面３１との位置合わせがなされた後、シートＦを載置面３１に載置する。次いで、シートＦが載置された載置面３１に対して、粘着テープＴが貼着されたウエーハＷのウエーハの表面Ｗａを対向させて位置合わせを行い、その後ウエーハＷを載置面３１に載置することで、図７に示すように載置面３１とウエーハＷの下面（ウエーハの表面Ｗａ）との間にシートＦが配設された状態で、ウエーハＷが載置面３１に載置される。すなわち、ウエーハＷが、密接させた複数の球状体３０の各面の頂点３０ａによって支持されている状態となる。
（３）分割工程
載置工程が完了した後、図８〜９に示すように、載置テーブル３に載置したウエーハＷを、粘着テープＴを介して押圧部６で載置面３１に向かって押圧して分割起点Ｗｃを起点にウエーハＷを分割する分割工程を行う。
分割工程においては、図８に示すように、初めに昇降手段５が、押圧部６に備えるローラ６０がウエーハの裏面Ｗｂに貼着されたテープＴに接して押圧する所定の高さまで、押圧部６を−Ｚ方向へと降下させる。押圧部６が所定の高さまで降下した後、平行移動手段７が昇降手段５を−Ｙ方向に平行に移動させることで、押圧部６がウエーハＷを載置面３１に向かって押圧していく。
図９に示すように、ウエーハＷを粘着テープＴを介して押圧部６で載置面３１に向かって押圧していくと、ウエーハＷの内部に形成された分割起点Ｗｃに対して、密接させた複数の球状体３０の各面の頂点３０ａから押圧部６による圧力に対する抗力が伝わる。その結果、分割起点Ｗｃを起点にウエーハＷの厚み方向（Ｚ軸方向）へ亀裂が生じ、ウエーハＷが分割されていく。
平行移動手段７が、押圧部６がウエーハの裏面Ｗｂ上を通過し終える−Ｙ方向の所定の位置まで押圧部６を平行に移動させた後、ウエーハＷに分割されていない部分が残っている場合には、次いで、＋Ｙ方向に押圧部６を平行に移動させて押圧部６でウエーハＷを載置面３１に向かって押圧していき、ウエーハＷを個々のチップへと完全に分割する。なお、平行移動手段７が、押圧部６がウエーハの裏面Ｗｂの全面を押圧する−Ｙ方向の所定の位置まで押圧部６を平行に移動させた後、昇降手段５が押圧部６を＋Ｚ方向へ移動させ押圧部６をウエーハＷから離間させ、次いで、平行移動手段７が押圧部６を＋Ｙ方向へ平行に移動させ元の位置まで戻した後、再度同様の分割を行ってもよい。
（４）ウエーハ移動工程
また、分割工程において、載置面３１に載置したウエーハＷを押圧部６で押圧しつつ載置面３１に平行にウエーハＷを移動させるウエーハ移動工程を行う。ウエーハ移動工程においては、例えば、押圧部６がウエーハＷを載置面３１に向かって押圧している状態で、オペレータ等がウエーハＷを載置面３１に平行に移動させ、ウエーハの表面Ｗａと載置面３１との接触位置を変更する。なお、ウエーハ移動工程においては、一度押圧部６でウエーハの裏面Ｗｂの全面を押圧し、次いで、ウエーハＷを平行に移動させウエーハの表面Ｗａと載置面３１との接触位置を変えた後に再度押圧部６で押圧してもよい。
または、ウエーハＷを回転させてウエーハＷの表面Ｗａと載置面３１との接触位置を変えてもよい。例えば、分割するチップの形状が六角形の場合には、ウエーハＷの中心を中心として６０度回転させ押圧部６を下降させて押圧させたのち押圧部６をＹ方向に走行させ、再びウエーハＷを６０度回転させて押圧部６を−Ｙ方向に走行させても良い。つまり、偶数角からなる多角形の場合は、（角の数／２）−１＝回転回数となる。なお、ウエーハＷを載置面３１に平行に移動させる移動方向は、チップの辺に対して直交する方向が良い。
分割装置１を用いた本分割方法では、ウエーハＷを載置面３１を構成する複数の球状体３０の頂点３０ａで支えるため、ウエーハの表面Ｗａと載置面３１との接触面積が小さくなることで、ウエーハの表面Ｗａの図５に示す分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの内部に形成された分割起点Ｗｃに対して、載置面３１からの抗力が分散されずに伝わる。よって、押圧部６でウエーハＷを載置面３１に向かって押圧すると、分割起点ＷｃからウエーハＷの厚み方向に対して亀裂が生じ、ウエーハＷを図５に示す１２角形状のチップＣと３角形状の端材Ｍとなる部分とに正確に分割することが可能となる。
また、本分割方法における載置工程において、載置面３１と載置面３１に載置するウエーハＷの下面（ウエーハの表面Ｗａ）との間にシートＦを配設したことで、分割後のチップＣには、球状体３０による損傷が生じない。
さらに、本分割方法における分割工程において、載置面３１に載置したウエーハＷを押圧部６で押圧しつつ載置面３１に平行にウエーハＷを移動させるウエーハ移動工程を行ったことで、ウエーハの表面Ｗａと複数の球状体３０の頂点３０ａとの接触位置が変わることで、圧力が十分にかからなかった分割起点Ｗｃにも力がかかることになり、より確実にウエーハＷをチップＣと端材Ｍへと分割できる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ウエーハＷを６角形状のチップに分割する場合であってかつ載置テーブル３の備える球状体３０が扁球や長球である場合にも、ウエーハＷを正確に６角形状のチップへと分割できる。また、例えば、分割工程において、載置テーブル３に備える複数の球状体３０が直径６ｍｍの擬似真球である載置テーブル３でウエーハＷを一度粗く分割した後、次いで、載置テーブル３を載置テーブル３の備える複数の球状体３０が直径６ｍｍの擬似真球であるものから、直径２．５ｍｍの擬似真球であるものへと変更してから、ウエーハＷに対して仕上げの分割を行ってもよい。この場合には、ウエーハＷの１２角形状のチップＣと、ウエーハＷの３角形状の端材Ｍとなる部分とがより容易に分割できる。
さらに、チップが三角形、五角形のように奇数角から構成される場合においても効果的に分割することが可能になる。例えば、五角形の場合には、ウエーハＷを回転させる時の角度を７２度として少なくとも４回の回転をさせ押圧部６で押圧させることで容易に分割できる。つまり、奇数角からなる多角形の場合は、（角の数−１）＝回転回数となる。
１：分割装置 １０：壁部
３：載置テーブル ３０：球状体 頂点：３０ａ ３１：載置面
３２：基台 ３２ａ：底板 ３２ｂ：側板 ３２ｃ：側板上面
４：分割手段
５：昇降手段 ５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：昇降部
６：押圧部 ６０：ローラ ６０ａ：ローラ表面 ６１：支持部
７：平行移動手段 ７０：ボールネジ ７１：ガイドレール ７２：モータ
７３：可動板
Ｗ：ウエーハ Ｗａ：ウエーハの表面 Ｗｂ：ウエーハの裏面 Ｗｃ：分割起点
Ｔ：粘着テープ Ｓ：分割予定ライン Ｆ：シート Ｃ：チップ Ｍ：端材

Claims (4)

  1. 分割予定ラインにより区画された領域にデバイスを形成し該分割予定ラインに沿って分割起点を形成したウエーハを載置する載置テーブルと、該載置テーブルに載置したウエーハを該分割起点を起点として分割する分割手段と、を備えた分割装置であって、
    該載置テーブルは、複数の球状体と、密接させた該複数の球状体の各面の頂点を繋いでなる載置面と、該複数の球状体を密接させて配設させる基台と、を備え、
    該分割手段は、該載置面に載置されたウエーハを該載置面に向かって押圧する押圧部と、該押圧部を昇降させる昇降手段と、該押圧部と該載置テーブルとを相対的に該載置面に平行に移動させる平行移動手段と、を備え、
    該載置面と該押圧部とでウエーハを押圧して分割する分割装置。
  2. 請求項１記載の分割装置を用いて、前記分割予定ラインに沿って前記分割起点が形成されたウエーハを、前記分割起点を起点に分割する分割方法であって、
    ウエーハの裏面に粘着テープを貼着する粘着テープ貼着工程と、
    該粘着テープが貼着されたウエーハを前記載置テーブルの載置面に載置する載置工程と、
    前記載置テーブルに載置したウエーハを該粘着テープを介して押圧部で前記載置面に向かって押圧し前記分割起点を起点に分割する分割工程と、からなるウエーハの分割方法。
  3. 前記載置工程において、
    前記載置面と前記載置面に載置するウエーハの下面との間にシートを配設する請求項２記載のウエーハの分割方法。
  4. 前記分割工程において、前記載置面に載置したウエーハを前記押圧部で押圧しつつ前記載置面に平行にウエーハを移動させるウエーハ移動工程を含む請求項２または３のいずれかに記載のウエーハの分割方法。
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