JP6695636B2 - 分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部に形成された分離面に沿って被加工物を分離する分離方法に関する。

近年、半導体等の材料でなるウェーハやインゴットの内部をレーザービームで面状に改質し、この面状に改質された領域（改質領域）を含む分離面を境界に、ウェーハやインゴットを２つに分離する加工方法が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、ワイヤーソー等の工具を用いる場合のような切り代が必要ないので、ウェーハやインゴットを無駄なく使うことができる。

ウェーハやインゴット等の被加工物を上述の方法で２つに分離する際には、例えば、被加工物の分離面に沿って挿し込まれる楔状の剥離部材を備える分離装置（例えば、特許文献２参照）や、被加工物の分離面等に対して超音波振動を付与できる分離装置（例えば、特許文献３参照）が使用される。

特開２０１５−３０００５号公報 特開２０１４−１３８０９２号公報 特開２０１５−２１７４２１号公報

しかしながら、楔状の剥離部材を分離面に沿って挿し込む場合には、誤った位置に剥離部材を挿し込んで被加工物を破損させることがある。また、分離面等に対して超音波振動を付与する場合には、適切ではない周波数の超音波振動を付与して被加工物を破損させることもある。特に、分離面内の改質領域が断続的（非連続的）に形成されている場合には、これらの方法で被加工物を破損させる可能性も高かった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部の分離面に沿って被加工物を分離する際に、被加工物が破損する可能性を低く抑えられる分離方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、第１面と該第１面の裏側の第２面とを有し、分離の起点となる断続的な起点領域を含む分離面が内部に形成された被加工物を該分離面に沿って該第１面側と該第２面側とに分離する分離方法であって、密閉されたチャンバの内部の空間で、第１保持面を有する第１保持手段により被加工物の該第１面を保持するとともに、第２保持面を有する第２保持手段により被加工物の該第２面を保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該チャンバの内部の空間を加圧するとともに、牽引手段で該第２保持手段を該チャンバの外部で保持して該第１保持手段から離れる方向に牽引することで、被加工物を該分離面に沿って該第１面側と該第２面側とに分離する分離ステップと、を備え、該牽引手段は、該チャンバに固定された支点部材と、支点部材によって支持される棒部材と、該第２保持手段に対して該棒部材の一端側を連結する連結部材と、を有する分離方法が提供される。

本発明の一態様に係る分離方法では、被加工物が収容されたチャンバの内部の空間を加圧するとともに、被加工物の第１面を保持する第１保持手段と被加工物の第２面を保持する第２保持手段とを互いに離れる方向に相対的に移動させるので、被加工物の分離面には、チャンバの内部の空間を加圧することによって生じる力と、第１保持手段と第２保持手段とを相対的に移動させる力と、が相乗的に作用する。

そのため、分離の起点となる起点領域が断続的に形成されている場合にも、これら２つの力の相乗的な作用により被加工物を分離面に沿って第１面側と第２面側とに適切に分離できる。すなわち、本発明の一態様に係る分離方法によれば、内部の分離面に沿って被加工物を分離する際に、被加工物が破損する可能性を低く抑えることができる。

分離装置を外観を模式的に示す斜視図である。 分離装置の内部の構造を模式的に示す斜視図である。 分離装置の全体の構造を模式的に示す図である。 保持ステップを説明するための図である。 分離ステップを説明するための図である。 被加工物が分離された状態を模式的に示す図である。 第１変形例に係る分離装置の構造を模式的に示す斜視図である。 第２変形例に係る分離装置の外観を模式的に示す斜視図である。 第２変形例に係る分離装置の内部の構造を模式的に示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係る分離方法は、分離の起点となる起点領域を含む分離面が内部に形成された被加工物を分離面に沿って分離する分離方法であって、保持ステップ（図４参照）及び分離ステップ（図５及び図６参照）を含む。

保持ステップでは、密閉されたチャンバの内部の空間で、分離面を境界とする被加工物の一方側を第１保持テーブル（第１保持手段）により保持し、被加工物の他方側を第２保持テーブル（第２保持手段）により保持する。分離ステップでは、チャンバの内部の空間を加圧するとともに、第１保持ユニットと第２保持ユニットとを互いに離れる方向に相対的に移動させて、被加工物を分離面に沿って分離する。以下、本実施形態に係る分離方法について詳述する。

はじめに、本実施形態に係る分離方法で使用される分離装置等について説明する。図１は、分離装置の外観を模式的に示す斜視図であり、図２は、分離装置の内部の構造を模式的に示す斜視図であり、図３は、分離装置の全体の構造を模式的に示す図である。なお、以下の説明では、図１や図３等の状態に合わせて上下の表現を用いる。

図１、図２、及び図３に示すように、本実施形態に係る分離装置２は、内部に被加工物１１（図４等参照）が収容されるチャンバ４を備えている。被加工物１１は、例えば、半導体等の材料を用いて円柱状に形成されるインゴットであり、円柱の底面に相当する概ね平坦な第１面１１ａ（図４等参照）及び第２面１１ｂ（図４等参照）を有する。

つまり、第１面１１ａの裏側には、第１面１１ａに対して概ね平行な第２面１１ｂが存在している。被加工物１１の内部には、分離の起点となる断続的（非連続的）な起点領域（改質領域）１１ｃ（図４等参照）を含む分離面が形成されている。この分離面は、例えば、第１面１１ａや第２面１１ｂに対して概ね平行に形成される。

また、分離面を構成する起点領域１１ｃは、例えば、被加工物１１に対して吸収され難い波長のレーザービームを集光することによって形成される。なお、被加工物１１の材質、形状、構造についての制限はない。例えば、円盤状のウェーハを被加工物１１としても良い。

チャンバ４は、例えば、下部の第１チャンバ６と、上部の第２チャンバ（扉部）８と、を重ねて構成される。第１チャンバ６は、内部の空間６ａに通ずる開口６ｂを上面側に有する直方体状に形成されている。一方、第２チャンバ８は、内部の空間８ａに通ずる開口８ｂを下面側に有する直方体状に形成されている。

第１チャンバ６の上面側と第２チャンバ８の下面側とを重ねれば、図３に示すように、第１チャンバ６の空間６ａと第２チャンバ８の空間８ａとが連なった空間４ａをチャンバ４の内部に形成できる。なお、第１チャンバ６の上面側と第２チャンバ８の下面側とは、蝶番等の連結具（不図示）により連結されている。

よって、例えば、この連結具を中心に第２チャンバ８を回転させることで、第１チャンバ６に対して第２チャンバ８を開閉できる。すなわち、チャンバ４の内部の空間４ａが密閉される閉位置（閉状態、図１）と、チャンバ４に対して被加工物１１を出し入れできる開位置（開状態、図２）と、の間で第２チャンバ８を動かすことができる。

第１チャンバ６の空間６ａには、例えば、被加工物１１の第１面１１ａ側を保持するための第１保持テーブル（第１保持手段）１０が配置されている。この第１保持テーブル１０は、第１チャンバ６に対して固定されており移動しない。第１保持テーブル１０の表面の一部（上面）は、被加工物１１の第１面１１ａを吸引、保持する保持面（第１保持面）１０ａになっている。

保持面１０ａには、第１保持テーブル１０の内部に形成された流路１０ｂや開閉弁１２等を介して吸引源１４が接続されている。例えば、保持面１０ａに被加工物１１の第１面１１ａを接触させた状態で開閉弁１２を開き、吸引源１４の負圧を作用させることで、被加工物１１の第１面１１ａを第１保持テーブル１０によって吸引、保持できる。

一方、第２チャンバ８の空間８ａには、例えば、被加工物１１の第２面１１ｂ側を保持するための第２保持テーブル（第２保持手段）１６が配置されている。この第２保持テーブル１６は、第２チャンバ８に対して固定されておらず上下に移動できる。第２保持テーブル１６の表面の一部（下面）は、被加工物１１の第２面１１ｂを吸引、保持する保持面（第２保持面）１６ａになっている。

保持面１６ａには、第２保持テーブル１６の内部に形成された流路１６ｂや開閉弁１８等を介して吸引源２０が接続されている。例えば、保持面１６ａに被加工物１１の第２面１１ｂを接触させた状態で開閉弁１８を開き、吸引源２０の負圧を作用させることで、被加工物１１の第２面１１ｂを第２保持テーブル１６によって吸引、保持できる。

第２チャンバ８の上面には、第２チャンバ８を内外に貫通する円形の開口８ｃが形成されている。この開口８ｃには、第２保持テーブル１６の一部を構成する円柱状の挿入部１６ｃが上下に移動できる態様で挿入される。なお、開口８ｃに挿入部１６ｃを挿入した状態では、挿入部１６ｃの上端側の一部が第２チャンバ８の外部に露出する。

第２チャンバ８の外部に露出した挿入部１６ｃの上端には、第２保持テーブル１６を牽引するための牽引ユニット（牽引手段）２２が接続されている。牽引ユニット２２は、例えば、第２チャンバ８の上面に固定された支点部材２４と、支点部材２４によって支持される棒部材２６と、挿入部１６ｃの上端に対して棒部材２６の一端側を連結する連結部材２８とを含んでいる。

棒部材２６の他端側に力を加えて、支点部材２４を支点に棒部材２６を回転させれば、棒部材２６の一端側に連結された挿入部１６ｃ（すなわち、第２保持テーブル１６）を上下に動かすことができる。具体的には、棒部材２６の他端側に下向きの力を加えると、第２保持テーブル１６は上向き（第１保持テーブル１０から離れる向き）に動き、棒部材２６の他端側に上向きの力を加えると、第２保持テーブル１６は下向き（第１保持テーブル１０に近付く向き）に動く。

上述したチャンバ４（第１チャンバ６）には、流体の流路となる開口６ｃが形成されている。この開口６ｃには、開閉弁３０等を介して流体供給源（加圧手段）３２が接続されている。流体供給源３２から気体や液体等の流体を供給することで、チャンバ４の内部の空間４ａを加圧できる。

次に、上述した分離装置２を用いる分離方法について説明する。本実施形態に係る分離方法では、まず、チャンバ４の内部に配置された第１保持テーブル１０及び第２保持テーブル１６で被加工物１１を保持する保持ステップを実施する。図４は、保持ステップを説明するための図である。

保持ステップでは、まず、図２のように、第１チャンバ６に対して第２チャンバ８を開く。これにより、チャンバ４に対して被加工物１１を出し入れできるようになる。次に、保持面１０ａと第１面１１ａとが接触するように被加工物１１を第１保持テーブル１０に載せる。

そして、この状態で、開閉弁１２を開き、第１保持テーブル１０の保持面１０ａに吸引源１４の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１の第１面１１ａ側を第１保持テーブル１０によって吸引、保持できる。第１保持テーブル１０によって被加工物１１を吸引、保持した後には、図１のように、第１チャンバ６に対して第２チャンバ８を閉じる。これにより、チャンバ４の内部の空間４ａは密閉される。

その後、牽引ユニット２２で第２チャンバ８を下方に移動させて、被加工物１１の第２面１１ｂに第２保持テーブル１６の保持面１６ａを接触させる。そして、この状態で、開閉弁１８を開き、第２保持テーブル１６の保持面１６ａに吸引源２０の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１の第２面１１ｂ側を第２保持テーブル１６によって吸引、保持できる。

なお、第１保持テーブル１０の保持面１０ａと被加工物１１の第１面１１ａとを接触させた後、開閉弁１２を開く前に、第２保持テーブル１６の保持面１６ａと被加工物１１の第１面１１ａとを接触させても良い。この場合には、第２保持テーブル１６の保持面１６ａと被加工物１１の第１面１１ａとを接触させた後に、開閉弁１２，１８を開くことになる。

保持ステップの後には、被加工物１１を分離面に沿って第１面１１ａ側と第２面１１ｂ側とに分離する分離ステップを実施する。図５は、分離ステップを説明するための図である。分離ステップでは、まず、開閉弁３０を開いて、流体供給源３２からチャンバ４の内部の空間４ａに流体を供給する。なお、本実施形態では、空気（圧縮された空気）を流体として用いる。

上述のように、被加工物１１の内部には、分離の起点となる起点領域１１ｃを含む分離面が形成されている。この起点領域１１ｃは、例えば、被加工物１１に対して吸収され難い波長のレーザービームを集光することによって改質された領域であり、他の領域に比べて脆い（強度が低い）。よって、チャンバ４の内部の空間４ａに空気（流体）を供給し、この空間４ａを加圧すれば、起点領域１１に力を作用させて分離面に沿うクラックを形成できる。

上述した手順で空間４ａを加圧すると同時に、又は空間４ａを加圧した後に、牽引ユニット２２を構成する棒部材２６の他端側に下向きの力を加え、第２保持テーブル１６に上向き（第１保持テーブル１０から離れる向き）の力を作用させる。すなわち、第１保持テーブル１０と第２保持テーブル１６とを互いに離れる方向に相対的に移動させる力を加える。

その結果、第１保持テーブル１０と第２保持テーブル１６とが互いに離れる方向に相対的に移動し、被加工物１１は分離面に沿って２つに分離される。図６は、被加工物１１が分離された状態を模式的に示す図である。本実施形態に係る分離ステップでは、上述のように、空間４ａを加圧することによって生じる力と、第１保持テーブル１０と第２保持テーブル１６とを互いに離れる方向に相対的に移動させる力と、が被加工物１１の分離面に相乗的に作用する。

よって、分離の起点となる起点領域１１ｃが断続的に形成されている場合にも、図６に示すように、被加工物１１を第１面１１ａ側の第１部分１３と第２面１１ｂ側の第２部分１５とに適切に分離できる。すなわち、本実施形態に係る分離方法によれば、内部の分離面に沿って被加工物１１を分離する際に、被加工物１１が破損する可能性を低く抑えることができる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第１保持テーブル（第１保持手段）１０に負圧を作用させる吸引源１４と、第２保持テーブル（第２保持手段）１６に負圧を作用させる吸引源２０とを別にしているが、共通の吸引源を用いることもできる。

また、上記実施形態では、吸引源１４の負圧で被加工物１１を吸引、保持する第１保持テーブル１０について説明しているが、この第１保持テーブルを吸盤等によって構成しても良い。これにより、第１面１１ａ側の平坦性が低い場合にも、被加工物１１を第１保持テーブルで適切に保持できるようになる。

また、被加工物１１を収容するチャンバの構造等も、任意に変更できる。図７は、第１変形例に係る分離装置の構造を模式的に示す斜視図であり、図８は、第２変形例に係る分離装置の外観を模式的に示す斜視図であり、図９は、第２変形例に係る分離装置の内部の構造を模式的に示す斜視図である。なお、各変形例では、分離装置２の構成要素と同じ構成要素に同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図７に示すように、第１変形例に係る分離装置４２の基本的な構造は、上記実施形態に係る分離装置２の構造と同じである。ただし、この分離装置４２では、第１チャンバ６の上面側と第２チャンバ（扉部）８の下面側とが蝶番等で連結されていない。よって、図７に示すように、第１チャンバ６から第２チャンバ８を完全に取り外すことができる。

なお、この場合にも、チャンバ４の内部の空間４ａが密閉される閉位置（閉状態、図１）と、チャンバ４に対して被加工物１１を出し入れできる開位置（開状態、図７）と、の間で第２チャンバ８を動かすことができる。すなわち、第２チャンバ８は、第１チャンバ６に対して着脱されるように動く。

図８及び図９に示すように、第２変形例に係る分離装置５２は、上記実施形態の分離装置２とは異なる態様のチャンバ５４を備えている。このチャンバ５４は、内部の空間５６ａに通ずる開口５６ｂを側面に有する直方体状の本体５６と、本体５６の開口５６ｂを閉じるための扉（扉部）５８とで構成される。なお、本体５６の上面には、第２保持テーブル１６の挿入部１６ｃを挿入するための開口５６ｃが形成されており、扉５８の表側には、取手５８ａが固定されている。

チャンバ５４の本体５６と扉５８とは、蝶番等の連結具（不図示）により連結されている。よって、例えば、この連結具を中心に扉５８を回転させることで、本体５６に対して扉５８を開閉できる。すなわち、チャンバ５４の内部の空間５６ａが密閉される閉位置（閉状態、図８）と、チャンバ５４に対して被加工物１１を出し入れできる開位置（開状態、図９）と、の間で扉５８を動かすことができる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。

２ 分離装置
４ チャンバ
４ａ 空間
６ 第１チャンバ
６ａ 空間
６ｂ 開口
６ｃ 開口
８ 第２チャンバ（扉部）
８ａ 空間
８ｂ 開口
８ｃ 開口
１０ 第１保持テーブル（第１保持手段）
１０ａ 保持面（第１保持面）
１０ｂ 流路
１２ 開閉弁
１４ 吸引源
１６ 第２保持テーブル（第２保持手段）
１６ａ 保持面（第２保持面）
１６ｂ 流路
１６ｃ 挿入部
１８ 開閉弁
２０ 吸引源
２２ 牽引ユニット（牽引手段）
２４ 支点部材
２６ 棒部材
２８ 連結部材
３０ 開閉弁
３２ 流体供給源（加圧手段）
４２ 分離装置
５２ 分離装置
５４ チャンバ
５６ 本体
５６ａ 空間
５６ｂ 開口
５６ｃ 開口
５８ 扉（扉部）
１１ 被加工物
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１１ｃ 起点領域（改質領域）

Claims (1)

1. 第１面と該第１面の裏側の第２面とを有し、分離の起点となる断続的な起点領域を含む分離面が内部に形成された被加工物を該分離面に沿って該第１面側と該第２面側とに分離する分離方法であって、
   密閉されたチャンバの内部の空間で、第１保持面を有する第１保持手段により被加工物の該第１面を保持するとともに、第２保持面を有する第２保持手段により被加工物の該第２面を保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該チャンバの内部の空間を加圧するとともに、牽引手段で該第２保持手段を該チャンバの外部で保持して該第１保持手段から離れる方向に牽引することで、被加工物を該分離面に沿って該第１面側と該第２面側とに分離する分離ステップと、を備え、
   該牽引手段は、該チャンバに固定された支点部材と、支点部材によって支持される棒部材と、該第２保持手段に対して該棒部材の一端側を連結する連結部材と、を有することを特徴とする分離方法。