JP7274760B2 - 基板ブレーク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハを分断する際、そのウェーハの反りを抑制して保持する技術に関する。

従来より、例えば、ウェーハ（脆性材料基板など）を分断するにあたっては、スクライブ工程にて、ウェーハに対してスクライビングツールまたはレーザ照射などにより、スクライブラインを形成し、その後ブレーク工程にて、例えば、スクライブラインの形成面を下面としてウェーハをセットし、ブレード（ブレーク刃）を押し付けて、スクライブラインの背面を押圧し、ウェーハを複数のチップ材（単位基板）に分断する。また、ダイシングブレードによる切削（ダイシング）によってウェーハを分断する方法がある。

ウェーハを分断する技術としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。
特許文献１は、例えば、脆性材料基板の一方主面に樹脂または金属からなる異種材料層が付設され、他方主面にスクライブラインが形成されてなる積層脆性材料基板を前記異種材料層の側から前記スクライブラインに沿ってブレイクするブレイク装置が、ブレイクに際して積層脆性材料基板と当接するブレイクバーにブレイクバーを加熱するヒータが付設されてなり、ヒータによってブレイクバーを所定温度に加熱しつつブレイクを行うようにすることとされている。

特開２０１７－１２８１３７号公報

ところで、近年では、顧客などの要望により非常に薄いウェーハが製造されている。このようなウェーハは、薄いため反りやすい（膨らむように曲がる）ものとなっている。つまり、ウェーハを複数のチップ材（単位基板）に分断するときに課題が生じてくる。
例えば、ブレーク装置のテーブル上でウェーハが反ることによって、ウェーハに設けられたアライメントマークをカメラで認識する際、焦点が合いにくくなり、正しく認識することができない虞がある。つまり、ウェーハを分断してチップ材を生産する際、ブレードを当てるときにウェーハが反らないように押さえることが必要となる。

また、ウェーハが反ることによって、ブレードとの当接時に跳ねるような動き（バウンド）をして、ブレーク品質が劣化してしまう虞がある。ブレードを適度な力で押し付けることが必要となる。
しかしながら、図５に示すような従来のブレーク装置１００は、リングフレーム３に組まれたウェーハ２を搭載するテーブル４００と、ウェーハ２を分断するブレード６００と、ブレード６００を備えるブレークユニット７００と、を有するものであるが、上記の課題を解決することが難しいものであった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ブレードでウェーハを分断するときに、テーブルに搭載されたウェーハを平らな状態に押えて保持することで、分断時におけるウェーハの分離品質を良好とすることができる保持機構及び、その保持機構を備えたブレーク装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる保持機構は、リングフレームに組まれた状態のウェーハをテーブルに搭載し、スクライブラインと一致するようにブレードを上方に配置し、前記ブレードを下降させて前記スクライブライン上を押圧することで、前記ウェーハを分断するブレーク装置に備えられている保持機構において、前記保持機構は、前記ウェーハを前記ブレードで分断するときに、前記リングフレームに搭載された前記ウェーハを押えて平らな状態に保持することを特徴とする。

好ましくは、前記保持機構は、前記ウェーハを押える押圧部材を有していて、前記押圧部材は、剛体で形成されていて、前記ブレードに沿って当該ブレードを両側方から囲むように配備されているとよい。
好ましくは、前記押圧部材は、所定の重さを備え且つ、前記ウェーハと当接する面については所定の平面度を有しているとよい。

好ましくは、前記保持機構は、前記ウェーハに対してかかる前記押圧部材の荷重を制御する荷重制御部を備えているとよい。
好ましくは、前記保持機構は、メンテナンス時に、前記押圧部材から前記ブレードを下方へ突出させ、当該ブレードの高さを計測することが可能な構成を有しているとよい。
好ましくは、前記押圧部材の前記ウェーハと当接する面には、低摩擦のシート材を配備するとよい。

本発明にかかるブレーク装置は、基板搭載部と、前記基板搭載部の上面に対して上下動可能な基板ブレーク用のブレードと、基板を基板搭載部に保持するための保持機構と、を備えたブレーク装置であって、前記保持機構が、前記ブレードの両側に位置し、前記ブレードが前記基板搭載部の上面に配置された基板の上面を押圧して前記基板をブレークするときに、前記ブレードが前記基板の上面に接触するよりも前に前記基板の上面に接触して前記基板を押圧し、前記ブレードが前記基板の上面から離隔して上方に移動するとき又はその後に、前記基板の上面から離隔して上方に移動する押圧部材を備えたことを特徴とする。

好ましくは、前記保持機構が、前記押圧部材が前記基板を押圧する荷重を制御する荷重制御部を備えるとよい。
好ましくは、前記基板が、リングフレームに組まれた状態のウェーハであり、前記基板搭載部がテーブルであり、前記ウェーハの下面にはスクライブラインが形成されており、前記保持機構は、メンテナンス時に、前記押圧部材から前記ブレードを突出させ、当該ブレードの高さを計測することが可能な構成を有していて、前記押圧部材は、剛体で形成されていて、所定の重さを備え且つ、前記ウェーハと当接する面については所定の平面度を有していて、前記押圧部材の前記ウェーハと当接する面には、低摩擦のシート材を配備するとよい。

本発明の保持機構によれば、ブレードでウェーハを分断するときに、テーブルに搭載されたウェーハを平らな状態に押えて保持することで、分断時におけるウェーハの分離品質を良好とすることができる。

本発明の保持機構を備えたブレーク装置の概略を示した斜視図である。 本発明の保持機構の周辺を拡大して示した図である。 本発明の保持機構の概略を示した図である。 保持機構の一部を拡大して示した図である。 従来のブレーク装置の概略を示した図である。

以下、本発明にかかる保持機構１６及び、その保持機構１６を備えたブレーク装置１の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向などについては、図面に示す通りである。

図１に示すように、本発明にかかるブレーク装置１は、スクライブラインが形成されたウェーハ２（基板）が、ダイシングリングに組まれた状態で、テーブル４に搭載され、スクライブラインと一致するようにブレード６（刃）が上方に配置され、ブレード６を下降させてスクライブライン上を押圧することで、ウェーハ２を分断する装置である。
さて、前工程のスクライブ工程では、スクライブ装置のテーブル４に粘着シートを下側にして載置し、テーブル４の上方に配備されたスクライブヘッドの先端に設けられたスク
ライビングツールにより、ウェーハ２の表面上にスクライブライン（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）が形成される。つまり、ウェーハ２には、裏面が粘着シートに貼り付けられた状態で表面にスクライブラインが格子状に形成される。

具体的に、スクライブラインが格子状に形成されたウェーハ２は、その裏面（下面）がリングフレーム３（円盤状のリング部材、ダイシングリング）の内側に張り渡された粘着シートの中心部分に貼り付けられ、表面（上面）にスクライブラインが形成された状態で、スクライブラインが形成された後、必要に応じて、その反対の上面（表面）に保護用フィルム（図示せず）が配置され、通常は、上下面が反転された状態でブレークされる。すなわち、ブレーク対象となるウェーハ２は、リングフレーム３、粘着シート（保持フィルム）、保護用フィルムなどの保持部材に組まれた状態で設定される。

ところが、ウェーハ２は、非常に薄いものであるため、反りやすいものとなっている。そのウェーハ２を分断するときには、膨らむように曲がる虞があるので、ウェーハ２に印刷されたアライメントマークを正しく認識することができなくなったり、良好に分離することができなくなるといった課題が生じてくる。
そこで、本発明のブレーク装置１には、分断時にウェーハ２を平らな状態で保持する（反りを抑制する）ことができる保持機構１６を備えた。

図１、図２などに示すように、ブレーク装置１は、スクライブラインが形成されたウェーハ２が載置されるテーブル４と、そのテーブル４を下方から支持する基台５と、ウェーハ２に形成されたスクライブラインに沿って分断するブレード６と、ウェーハ２の上方に配置され且つブレード６を備えたブレークユニット７と、ブレークユニット７などが配備されているビーム８（梁部材）と、を有している。

テーブル４には、リングフレーム３に組まれたウェーハ２が搭載され、位置調整機構９によりリングフレーム３が固定される。位置調整機構９は、テーブル４上において、ブレード６に対して、リングフレーム３に貼りつけて組まれたウェーハ２の位置決めを行って、その状態で保持するものである。
テーブル４は、モータ（図示せず）によって回転するネジ軸１０により、レール１１に沿ってＹ軸方向に移動できるようになっている。また、テーブル４は、駆動部（図示せず）により垂直方向の軸回りに回動するようになっている。基台５は、テーブル４を一定の高さで保持して、下方から支持している。

ビーム８は、基台５から立設された一対の支持柱１２により、テーブル４に対して架け渡すように配備されている。そのビーム８から吊下するように、ブレークユニット７が配備されている。
ブレークユニット７は、モータ１３によって回転するネジ軸（図示せず）により、レール１４に沿ってＺ軸方向に移動できるようになっている。ブレークユニット７の先端には、ウェーハ２に形成されたスクライブライン（垂直クラック）に沿って分断するブレード６が設けられている。

ブレード６は、Ｘ軸方向に長く延びる長尺の部材（ブレークバー）である。ブレード６は、分断の対象となるウェーハ２の寸法に合わせた長さとなっている。ブレード６は、ブレークユニット７のネジ軸とレール１４により、テーブル４に対して平行状態を保ったまま上下方向（Ｚ軸方向）に昇降する。また、ブレード６の近傍には、ウェーハ２に設けられたアライメントマークを認識するカメラ１５が設けられている。

さらに、本発明は、ウェーハ２をブレード６で分断するときに、リングフレーム３に搭載されたウェーハ２を押えて平らな状態で保持する保持機構１６（押さえ機構）を備えている。
図２～図４などに示すように、保持機構１６は、ウェーハ２を押える押圧部材１７を有している。

押圧部材１７（押さえ板）は、複数のチップ材を生産しているとき、すなわちウェーハ２をブレークしているときに、常にウェーハ２を押さえる部材である。押圧部材１７は、カメラ１５によるアライメントマークの認識を安定させる。また、押圧部材１７は、ウェーハ２をブレークしているときに、ウェーハ２の「バウンド、踊り」といった反りによる
課題を回避する。

押圧部材１７は、剛体で形成されていて、下面側には平面部１８が設けられている。平面部１８は、ウェーハ２と接する面とされている。本実施形態においては、押圧部材１７は、アルミ製の板材で形成されている。押圧部材１７は、ウェーハ２を押えることができることができるものであれば、例示したアルミ製に限定されない。
押圧部材１７は、ブレークユニット７の先端側に取り付けられている。押圧部材１７は、ウェーハ２を分断するときに、ブレード６の先端が下方に突出可能な構成とされている。

押圧部材１７は、ブレード６を側方から囲むように配備されている。押圧部材１７は、少なくともＸ軸方向からブレード６を囲むように配備されている。つまり、押圧部材１７は、ブレード６（ブレークバー）を一対の延設部材１９で挟むように形成されている。
本実施形態においては、押圧部材１７は、一枚の板材で形成されていて、その中央にスリット状の孔部２０が形成されている。その孔部２０の両側が、一対の延設部材１９とされている。延設部材１９の下方側に、平面部１８が設けられている。

ところで、押圧部材１７は、ウェーハ２の位置決めを行う際のテーブル４の動作（加速）による振動を防ぐため、所定の重さを備えている。そのため、本実施形態では、押圧部材１７（押さえ板）をアルミで製造している。また、ウェーハ２と当接する面、つまり平面部１８については、ウェーハ２に影響を与えないため、所定の平面度を有している。
なお、押圧部材１７（押さえ板）の形状などについては、本実施形態で例示したものに限定されない。

しかしながら、押圧部材１７（押さえ板）の重さ全てがそのままウェーハ２に付加されると、ウェーハ２に損傷などの影響を与えてしまう。そのため、保持機構１６は、ウェーハ２に対してかかる押圧部材１７の荷重を制御する荷重制御部２１を備えている。
荷重制御部２１は、ウェーハ２に対してかかる押圧部材１７の全ての重さを回避して、一定の押し付け力を保持するものである。本実施形態の荷重制御部２１は、バネ２４（コイルバネ）を用いて押圧部材１７を浮かせるようにして、押圧部材１７の重量を所定分キャンセルする。荷重制御部２１は、Ｘ方向に一対配備されている。

具体的には、荷重制御部２１は、押圧部材１７を支持する支持部２２と、ウェーハ２を押えたときの押圧部材１７の荷重を所定量吸収する荷重吸収部２３と、を有している。
支持部２２は、Ｌ字形状の部材であって、荷重吸収部２３を介して、ブレークユニット７に取り付けられている。支持部２２は、つば部２２ａに貫通孔が複数設けられている。本実施形態では、貫通孔は、Ｙ軸方向に並べるように３個設けられている。そのうち２つの貫通孔には、荷重吸収部２３を構成する締結具２５（ボルト）がそれぞれ挿入される。一方、１つの貫通孔には、ブレード調整部２６を構成する締結具２８（ボルト）が挿入される。なお、支持部２２は、押圧部材１７と一体に形成されていてもよい。

荷重吸収部２３は、ウェーハ２を押えたときの押圧部材１７の荷重を所定量吸収する吸収部材２４（バネ）と、支持部２２をブレークユニット７に取り付ける締結具２５（ボルト）と、を有している。
バネ２４（コイルバネ）は、支持部２２とブレークユニット７との間に配備されている。本実施形態では、バネ２４は、Ｙ軸方向に並べるように、２個配備されている。また、バネ２４は、支持部２２とブレークユニット７との両方に接するように設けられている。

ボルト２５は、支持部２２の貫通孔を通過し、バネ２４を介してブレークユニット７に締結されている。支持部２２は、ボルト２５の軸上を（Ｚ軸方向に）移動可能となっている。つまり、ボルト２５は、ブレークユニット７に対して一定の距離を保ちながら、支持部２２を保持する。
すなわち、荷重吸収部２３は、ウェーハ２の分断時に、ブレークユニット７が下降して、押圧部材１７の平面部１８がウェーハ２に接触して平らな状態にするとき、反力で支持部２２がボルト２５の軸上を上昇してバネ２４が収縮し、ウェーハ２に対してかかる押圧部材１７の荷重を軽減し、所定の押し付け力をウェーハ２に付加する。これにより、押圧部材１７がウェーハ２を押す力は、必要な量のみとなる。

また、押圧部材１７のウェーハ２と当接する面には、低摩擦のシート材を配備するとよい。低摩擦のシート材として、高分子ポリマーのシート材などが挙げられる。低摩擦のシート材を押圧部材１７とウェーハ２との間に挟むようにすると、押圧部材１７のウェーハ２と接触する面は摩擦を避けることができるようになる。
ところで、定期的なメンテナンス時には、ブレード６の高さを計測する場合がある。そこで、保持機構１６は、定期的なメンテナンス時に、押圧部材１７からブレード６を突出させ、当該ブレード６の高さ（上下方向（Ｚ軸方向）の位置）を計測することが可能なブレード調整部２６を有している。ブレード調整部２６は、Ｘ方向に一対配備されている。

ブレード調整部２６は、メンテナンス時に支持部２２の上下方向（Ｚ軸方向）の移動を可能にする移動部材２７（バネ）と、支持部２２に取り付けられている締結具２８（ボルト）と、ボルト２８を固定する組み付けナット２９と、メンテナンス時のブレード６の高さを調整可能とする調整ナット３０と、を有している。
バネ２７（コイルバネ）は、ブレークユニット７を構成するプレート７ａの上側に配備されている。本実施形態では、バネ２７は１個配備されている。

ボルト２８は、支持部２２に締結され、ブレークユニット７のプレート７ａに設けられた貫通孔を通過して配備されている。プレート７ａから上方に突出したボルト２８の軸には、バネ２７が配備されている。ボルト２８は、Ｚ軸方向に移動可能となっている。ボルト２８の先端側には、組み付けナット２９と調整ナット３０が取り付けられている。
組み付けナット２９は、２つが重なるように設けられ、締結されている（ダブルナット）。調整ナット３０は、組み付けナット２９の下側で且つ、バネ２７の上側に設けられている。調整ナット３０とバネ２７は、接するように配備されている。

すなわち、ブレード調整部２６は、定期的なメンテナンス時において、調整ナット３０を組み付けナット２９から離す（下げる）ように、調整ナット３０の位置を変えてバネ２７を圧縮し、押圧部材１７を持ち上げる。すると、ブレード６の先端が押圧部材１７の孔部２０から下方へ突出し、ブレード６の先端に計測端子が当てられるようになるので、計測端子によるブレード６の高さ（上下方向の位置）の計測が可能となる。

なお、ブレーク装置１の組立時においては、組み付けナット２９と調整ナット３０を調整して、予め押圧部材１７がウェーハ２を押す力（分断時にブレード６が適正に突出するための荷重）を調整しておく。組み付けナット２９については、完全に締結しておく。ウェーハ２を分断しているときは、調整ナット３０を組み付けナット２９と当接する位置に配備しておく。一方、ブレード６の高さ計測時には、調整ナット３０を下げてブレード６の先端を押圧部材１７の孔部２０から突出させる。
［作動態様］
次いで、本発明のブレーク装置１の作動態様について説明する。

ブレーク工程では、スクライブラインが形成された面を下にして、ウェーハ２が組まれたリングフレーム３がブレーク装置１の円環状のテーブル４上に搭載される。位置調整機構９によりウェーハ２の位置決めを行って、その状態で保持する。
ウェーハ２に形成されたスクライブラインと一致するように、上側にブレード６（刃）が配置され、ウェーハ２の下側であってブレード６と対向する位置の両側に一組の受け刃が配置される。受け刃は、ウェーハ２の表面側からスクライブラインの両側を直接又は粘着シートを介して支持した状態となる。

ここで、ブレークユニット７が下降する。ブレード６は、テーブル４に対して平行状態を保ったまま下降する。すると、保持機構１６（押さえ機構）の押圧部材１７（押さえ板）が下降し、平面部１８がウェーハ２に接触し、反りが抑えられて、平らな状態となる。このとき、ブレークユニット７に設けられているカメラ１５が、ウェーハ２に印刷されたアライメントマークを正しく認識する。

さらに下降すると、押圧部材１７の孔部２０からブレード６が突出する。ブレード６は、ウェーハ２の裏面側から保護用フィルム（図示せず）を介して、スクライブラインの真上からウェーハ２の上面に対して押圧する。
このとき、荷重制御部２１では、押し付けの反力で支持部２２がボルト２５の軸上を上
昇して、荷重吸収部２３のバネ２４が収縮し、ウェーハ２に対してかかる押圧部材１７の荷重（全重量）を軽減し、所定の押し付け力をウェーハ２に付加する。

ブレード６の押圧により、ウェーハ２には垂直方向にクラックが入り、スクライブラインに沿ってウェーハ２が分断されて、複数のチップ材（単位基板）が製造される。つまり、ブレーク工程後のウェーハ２は、格子状に分断された複数のチップ材に分割された状態で、粘着シートに保持されている。
以上、本発明のブレーク装置１の保持機構１６によれば、ブレード６でウェーハ２を分断するときに、テーブル４に搭載されたウェーハ２を平らな状態に押えて保持することで、分断時におけるウェーハ２の分離品質を良好とすることができる。

なお、本発明は、基板搭載部４と、基板搭載部４の上面に対して上下動可能な基板ブレーク用のブレード６と、基板２を基板搭載部４に保持するための保持機構１６と、を備えたブレーク装置１であって、保持機構１６が、ブレード６の両側に位置し、ブレード６が基板搭載部４の上面に配置された基板２の上面を押圧して基板２をブレークするときに、ブレード６が基板２の上面に接触するよりも前に基板２の上面に接触して基板２を押圧し、ブレード６が基板２の上面から離隔して上方に移動するとき又はその後に、基板２の上面から離隔して上方に移動する押圧部材１７を備えたことを特徴とする。

好ましくは、保持機構１６が、押圧部材１７が基板２を押圧する荷重を制御する荷重制御部２１を備えるとよい。
好ましくは、基板２が、リングフレーム３に組まれた状態のウェーハ２であり、基板搭載部４がテーブル４であり、ウェーハ２の下面にはスクライブラインが形成されており、保持機構１６は、メンテナンス時に、押圧部材１７からブレード６を突出させ、当該ブレード６の高さを計測することが可能な構成を有していて、押圧部材１７は、剛体で形成されていて、所定の重さを備え且つ、ウェーハ２と当接する面については所定の平面度を有していて、押圧部材１７のウェーハ２と当接する面には、低摩擦のシート材を配備するとよい。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、作動条件や操作条件、構成物の寸法、重量などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

本発明の保持機構１６（押さえ機構）は、ウェーハ２（基板）に対してスクライブラインを形成するスクライブ装置に備えていてもよい。

１ ブレーク装置
２ ウェーハ（基板）
３ リングフレーム
４ テーブル
５ 基台
６ ブレード（ブレークバー）
７ ブレークユニット
７ａ プレート
８ ビーム
９ 位置調整機構
１０ ネジ軸
１１ レール
１２ 支持柱
１３ モータ
１４ レール
１５ カメラ
１６ 保持機構（押さえ機構）
１７ 押圧部材（押さえ板）
１８ 平面部
１９ 延設部材
２０ 孔部
２１ 荷重制御部
２２ 支持部
２３ 荷重吸収部
２４ バネ
２５ 締結具
２６ ブレード調整部
２７ バネ
２８ 締結具
２９ 組み付けナット
３０ 調整ナット

Claims (4)

1. 基板搭載部と、
   前記基板搭載部の上面に対して上下動可能なブレークユニットと、
   前記ブレークユニットの先端に設けられた基板ブレーク用のブレードと、
   基板を基板搭載部に押さえて保持するための保持機構と、を備えたブレーク装置であって、
   前記保持機構は、
   前記ブレークユニットの先端に設けられ、前記基板を押える押圧部材と、
   前記押圧部材を支持し、前記ブレークユニットに対して上下方向に移動可能なようにブレークユニットに設けられた支持部と、を含み、
   前記押圧部材が、
   前記ブレードの両側に位置し、前記ブレードが前記基板搭載部の上面に配置された基板の上面を押圧して前記基板をブレークするときに、前記ブレードが前記基板の上面に接触するよりも前に前記基板の上面に接触して前記基板を押圧し、前記ブレードが前記基板の上面から離隔して上方に移動するとき又はその後に、前記基板の上面から離隔して上方に移動する、
   ことを特徴とする基板ブレーク装置。
2. 前記保持機構が、前記押圧部材が前記基板を押圧する荷重を制御する荷重制御部を備えた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板ブレーク装置。
3. 前記荷重制御部は、前記ブレークユニットと前記支持部との間に設けられ、押圧部材の重量を所定分キャンセルするバネを有している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基板ブレーク装置。
4. 前記保持機構は、メンテナンス時に、前記押圧部材から前記ブレードを突出させ、当該ブレードの高さを計測することが可能な構成を有してる、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の基板ブレーク装置。

Images