JPH11260764A - 半導体ウエハーの劈開方法およびその装置 - Google Patents

半導体ウエハーの劈開方法およびその装置

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JPH11260764A JP8032098A JP8032098A JPH11260764A JP H11260764 A JPH11260764 A JP H11260764A JP 8032098 A JP8032098 A JP 8032098A JP 8032098 A JP8032098 A JP 8032098A JP H11260764 A JPH11260764 A JP H11260764A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハー１の理想的な垂直劈開面を得
る。 【解決手段】 表面にスクライブ条痕２を刻んだ半導体
ウエハー１を支点部材６ａ，６ｂ上にセットする。支点
部材６ａ，６ｂはスクライブ条痕２を中心にして左右対
称、かつ、平行とする。半導体ウエハー１の上側に同様
に支点部材４ａ，４ｂをスクライブ条痕２に対し左右対
称、かつ、平行に配する。支点部材４ａ，４ｂは、支点
部材６ａ，６ｂよりも外側にする。支点部材４ａ，４ｂ
側から荷重を加え、各支点部材４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ
から半導体ウエハー１に支点力Ｐ2，Ｐ1，Ｆ2，Ｆ1を作
用する。支点部材６ａ，６ｂ間の半導体ウエハー１の領
域は剪断力が零となり、スクライブ条痕２の垂直面に直
交する方向に曲げ引っ張りの最大主応力を作用させて半
導体ウエハー１をスクライブ条痕２に沿った理想的な垂
直劈開面を持たせて劈開する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハーを
スクライブ条痕に沿って劈開する半導体ウエハーの劈開
方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種の半導体チップは、半導体ウエハー
上に複数配列形成された素子領域をその境界位置で切断
することにより得られている。最近においては、この半
導体ウエハーの切断は、例えば、半導体ウエハーの表面
の片端縁の素子形成領域の境界位置にスクライブ条痕を
設け、このスクライブ条痕に沿って劈開することによっ
て行われている。
【０００３】図１１、図１２には従来の一般的な半導体
ウエハーの劈開の方法が示されている。この劈開方法
は、３点曲げ法といわれるもので、半導体ウエハー１の
表面の片端縁にスクライブ条痕２を複数配列形成し（こ
のスクライブ条痕２は前記した如く、半導体ウエハー１
の素子形成領域の境界位置に設けられる）、このスクラ
イブ条痕形成面３側にスクライブ条痕２を挟んで一対の
支点部材４ａ，４ｂをスクライブ条痕２に対し平行にな
るように配置し、スクライブ条痕形成面３と反対側の背
面５には、前記スクライブ条痕２の対向位置に同じくス
クライブ条痕２に対し平行になるように支点部材６を配
置し、これら支点部材４ａ，４ｂ，６から支点力Ｐ2，
Ｐ1，Ｆ1を作用させることによりスクライブ条痕２に劈
開応力を集中し、半導体ウエハー１をスクライブ条痕２
の位置からＺＯＹ面で劈開するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この３点曲げ法による
劈開時の剪断力と曲げモーメントの関係は図１３のよう
に表され、下側の支点部材６を境として剪断力の正負が
反転する。実際に支点部材６から半導体ウエハー１に作
用する支点力Ｆ1の作用点は微小ではあるが有限幅を持
つため支点力Ｆ1の作用全領域で剪断応力は零とはなら
ない。図１２に示す如くスクライブ条痕の片側半分の微
小体積ｄｖａの部分を抜き出して考えると、劈開すべき
ＺＯＹ面に平行する剪断応力τと劈開すべきＺＯＹ面に
垂直する曲げ引っ張り応力σaxが生じている。
【０００５】これをモールの応力円で示すと図１４のよ
うになる。即ち、スクライブ条痕の劈開面に生じる劈開
の支配的な最大主応力σa1の作用方向は、半導体ウエハ
ー１の理想的な垂直劈開面（ＺＯＹ面）に垂直なσaxの
方向でなくσaxの方向とα1の角度（この角度はモール
の応力円により容易に計算できる）をもつため図１５に
示す劈開状態の劈開面のように、半導体ウエハー１の劈
開面７のスクライブ条痕２の下側にあたる部分に斜め方
向の劈開部分７ａが生じてしまい、期待する劈開面が安
定に得られないという問題がある。
【０００６】また、実際の劈開作業を行うに際し、図１
６に示すように、支点部材６がスクライブ条痕２と平行
にならず、スクライブ条痕２の延長線と交差する状態に
配置される場合があり、このような場合には、図１７に
示すように曲がった劈開面７が生じてしまうという問題
があった。
【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、スクライブ条痕部分の剪断
応力を零にし、スクライブ条痕に生じる最大主応力の方
向を理想的な垂直劈開面に対し垂直となる方向にして、
すなわち、曲げ引っ張り応力のみをスクライブ条痕に作
用させて理想的な鏡面の垂直劈開面を得ることが可能な
半導体ウエハーの劈開方法およびその装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために次のような手段を講じている。すなわち、第
１の発明は、表面にスクライブ条痕が刻まれている半導
体ウエハーの下面側を前記スクライブ条痕を間に挟んだ
少くとも２点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して
平行状に支点部材で支持し、同じく半導体ウエハーの上
面側を前記スクライブ条痕を間に挟み前記下側でスクラ
イブ条痕を最も内側に挟んで支持する位置とは支持位置
を異にして少くとも２点以上の位置で前記スクライブ条
痕に対して平行状に支点部材で支持し、上下両側の各支
点部材から半導体ウエハーに、スクライブ条痕を挟んで
最も内側を支持する支点部材間の半導体ウエハーの剪断
力を零とする支点力を付与し、スクライブ条痕に純曲げ
引っ張り応力を作用させて半導体ウエハーを前記スクラ
イブ条痕から劈開する構成をもって課題を解決する手段
としている。
【０００９】また、第２の発明は、前記第１の発明の構
成を備えたものにおいて、半導体ウエハーの上下両側の
支点部材はスクライブ条痕を中心にして左右対称に配
し、スクライブ条痕の形成側の面を最も内側で支持する
左右対称組の支点部材は反対側の背面側を最も内側で支
持する対応する左右対称組の支持部材よりも外側に配し
た構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１０】さらに、第３の発明は、各支点部材から半
導体ウエハーに支点力を付与する際に半導体ウエハーの
上側の支点部材と下側の支点部材の一方側を支点力付与
方向に移動させる構成とし、この移動側の支点部材は該
移動側の各支点部材の支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウ
エハーの支点力付与面に平行に自律調整する浮動機構を
介して支持し、この浮動機構により移動側の支点部材の
前記仮想面を半導体ウエハーの支点力付与面に平行に保
ちながら移動側の支点部材を移動して半導体ウエハーに
支点力を付与する構成をもって課題を解決する手段とし
ている。
【００１１】さらに、第４の発明は、前記第１又は第２
又は第３の発明の構成を備えた上で、半導体ウエハーの
上側の支点部材と下側の支点部材からは一定荷重の支点
力を付与する構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
【００１２】さらに、第５の発明は、前記第１又は第２
又は第３の発明の構成を備えた上で、前記支点部材から
半導体ウエハーに加える支点力はスクライブ条痕に沿っ
て発生するクラックの進展方向に向かうに連れ力を大き
くした分布荷重とした構成をもって課題を解決する手段
としている。
【００１３】さらに、第６の発明は、前記第１乃至第５
のいずれか１つの発明の構成を備えたものにおいて、半
導体ウエハーの上下両面と上下の各支点部材間に緩衡材
を介在させて半導体ウエハーの劈開を行う構成をもって
課題を解決する手段としている。
【００１４】さらに、第７の発明は、表面にスクライブ
条痕が刻まれている半導体ウエハーを載置セットするウ
エハーセット面と、このウエハーセット面にセットされ
た半導体ウエハーを平面２軸の直交Ｘ，Ｙ方向とＸＹ平
面に垂直なＺ軸回りの回転方向に移動可能な移動ステー
ジ手段と、前記ウエハーセット面にセットされる半導体
ウエハーの下面側を前記スクライブ条痕を間に挟んで少
くとも２点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平
行状に支持する下側の支点部材と、前記ウエハーセット
面にセットされる半導体ウエハーの上面側を前記スクラ
イブ条痕を間に挟んで前記下側でスクライブ条痕を最も
内側に挟んで支持する位置とは支持位置を異にして少く
とも２点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平行
状に支持する上側の支点部材と、前記上下両側の少くと
も一方側の支点部材から半導体ウエハーへ支点力付与の
移動荷重を印加する動荷重印加手段と、前記上下両側の
支点部材で支持された半導体ウエハーの支持状況を観察
するカメラを用いた観察手段とを有し、前記上下両側の
各支点部材から半導体ウエハーに、スクライブ条痕を挟
んで最も内側を支持する支点部材間の半導体ウエハーの
剪断力を零とする支点力を付与し、スクライブ条痕に純
曲げ引っ張り応力を作用させて前記半導体ウエハーを前
記スクライブ条痕から劈開する構成をもって課題を解決
する手段としている。
【００１５】さらに第８の発明は、前記第７の発明の構
成を備えたものにおいて、動荷重印加手段から移動荷重
が加えられる各支点部材は該各支点部材の半導体ウエハ
ー支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウエハーの支点力付与
面に平行に自律調整する浮動機構を介して前記動荷重印
加手段に連結されている構成をもって課題を解決する手
段としている。
【００１６】本発明においては、半導体ウエハーのスク
ライブ条痕の形成面側にスクライブ条痕を挟んだ２点以
上の位置に支点部材が配され、スクライブ条痕の形成面
と反対側の面には同様に前記スクライブ条痕を挟んだ２
点以上の位置に支点部材が配され、これら各支点部材か
ら支点力が付与されることで、前記スクライブ条痕を最
も内側に挟む支点部材間の半導体ウエハーの領域は剪断
応力が零となる。したがって、スクライブ条痕には理想
的な垂直劈開面に対し垂直方向に曲げ引っ張りの最大主
応力が作用し、このことにより、半導体ウエハーは、ス
クライブ条痕の位置で、理想的な垂直劈開面に沿って劈
開され、スクライブ条痕の両端或いは片端側で斜めにな
ったり、曲がりが生じたりすることのない理想的な鏡面
の垂直劈開面が得られるものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態例を図
面に基づき説明する。なお、以下の実施形態例の説明に
おいて、従来例と同一の構成部分には同一の符号を付し
てその詳細説明は省略する。図１は本発明に係る半導体
ウエハー劈開装置の一実施形態例を示す。
【００１８】同図において、ベース台１０の上面には、
支持台１１が設けられ、支持台１１の上側には円形ロッ
ド状（丸棒状）の支点部材が間隔を介して１対設けられ
ている。図２に示されているように、この１対の支点部
材６ａ，６ｂは、その上にセットされる半導体ウエハー
１の片端縁の表面に設けられているスクライブ条痕２を
間に挟む間隔を介して配置固定されている。
【００１９】そして、前記支持台１１の上側にウエハー
セット部１２が設けられている。このウエハーセット部
１２はウエハーセット板１３を有し、このウエハーセッ
ト板１３には、前記支点部材６ａ，６ｂの上側に配され
る半導体ウエハー１が遊嵌する開口が形成されており、
この開口を覆う形態でウエハーセット板１３の上にビニ
ールシート等の緩衝材３９が載せられ、この緩衝材３９
の上に半導体ウエハー１が配されて半導体ウエハー１は
前記ウエハーセット板１３の開口に嵌まり、緩衝材３９
を介して支点部材６ａ，６ｂの上に載置されている。ま
た、半導体ウエハー１上面も緩衝材３９でカバーするこ
とができるようになっているが、この上面側の緩衝材３
９は図示を省略している。なお、半導体ウエハー１の材
料（種類）は限定されず、ガラスウエハーはもちろん、
その他各種材料の汎用ウエハーの適用が可能である。
【００２０】前記ベース台１０の上側には前記支持台１
１の隣側に移動ステージ手段１４が配設されている。こ
の移動ステージ手段１４は、テーブル基台１５と、Ｘテ
ーブル１６と、Ｙテーブル１７と、θテーブル１８とを
有して構成されている。テーブル基台１５はベース台１
０上に固定され、Ｙテーブル１７は蟻溝を利用してテー
ブル基台１５の凸部に嵌合して平面２軸のＹ方向の移動
が自在に設けられている。同様にＸテーブル１６は蟻溝
を利用してＹテーブル１７の凸部に嵌合して平面２軸の
Ｘ方向の移動が自在に設けられている。また、θテーブ
ル１８は、Ｘテーブル１６に対しＸ，Ｙ平面に沿って正
逆回転（θ回転）が自在に設けられている。
【００２１】これら、Ｙテーブル１７のＹ方向の移動
と、Ｘテーブル１６のＸ方向の移動と、θテーブル１８
の回転移動は図示されていない制御装置によって行われ
ている。θテーブル１８には係合ピン２０が設けられて
おり、この係合ピン２０は前記ウエハーセット板１３に
設けた係合孔２１に係合され、前記移動ステージ手段１
４のＸ，Ｙ，θの移動に応じてウエハーセット板１３上
にセットされた半導体ウエハー１がＸ，Ｙ，θ方向に移
動するようになっている。つまり、制御装置によって移
動ステージ手段１４を制御することにより、半導体ウエ
ハー１のＸ，Ｙ，θ方向の位置合わせが可能となってい
る。
【００２２】前記ウエハーセット板１３上にセットされ
ている半導体ウエハー１の上方側には動荷重印加手段２
２が設けられている。この動荷重印加手段２２は、支点
部材保持部２３と、荷重印加駆動体２４と、ストローク
設定手段２５と、荷重解除ばね２６とを有して構成され
ている。支点部材保持部２３の下面には１対の支点部材
４ａ，４ｂが図２、図３に示すように下側にセットされ
る半導体ウエハー１のスクライブ条痕２を挟んで該スク
ライブ条痕２に平行になる形態で固定配設されている。
【００２３】本実施形態例においては、この上側の支点
部材４ａ，４ｂは下側の支点部材６ａ，６ｂと同様に円
形ロッド状を呈し、支点部材４ａ，４ｂは下側の支点部
材６ａ，６ｂよりも外側位置でスクライブ条痕２を挟む
ように配設位置が規定されている。支点部材保持部２３
は荷重印加駆動体２４の下側に直接固定してもよいが、
本実施形態例では、荷重印加駆動体２４に浮動機構を介
して連接している。
【００２４】浮動機構は様々な形態に構成され得るが、
その一構成例を図７〜図１０に示す。これらの図におい
て、（ａ）は側面側から見た図であり、（ｂ）は正面側
から見た図である。図７に示す浮動機構２７は、ボール
プランジャ２８と引っ張りばね３０とを有して構成され
ている。ボールプランジャ２８はホルダ３２の先端側に
ボール３１を回転自在に設け、このボール３１を圧縮状
のボール押し下げばね２９によってホルダ３２の下端の
ボール受け面から下方へ突き出して成るもので（ボール
３１はホルダ３２から落下しないように保持されてい
る）、ホルダ３２は螺合締結により荷重印加駆動体２４
の下面に固定されている。
【００２５】前記ボール３１に対向する支点部材保持部
２３の上面には円錐穴３３が設けられ、この円錐穴３３
にボール３１が嵌まり込み支点部材保持部２３に当接し
ている。引っ張りばね３０は一端側を荷重印加駆動体２
４に、他端側を支点部材保持部２３にそれぞれ固定され
て支点部材保持部２３と荷重印加駆動体２４間に介設さ
れている。この引っ張りばね３０の引っ張り力により支
点部材保持部２３は上方へ引き寄せられてボール３１に
圧接されており、図７（ｂ）の矢印方向の回転が可能と
なっている。
【００２６】図８に示す浮動機構２７は前記図７の浮動
機構の構成にさらに一対のボールプランジャ２８ａ，２
８ｂを付加したものであり、それ以外の構成は図７に示
すものと同様である。このボールプランジャ２８ａ，２
８ｂは支点部材４ａ，４ｂに沿う一対のボールプランジ
ャ２８を結ぶ直線方向に対して直交する方向に間隔を介
して設けられており、これらボールプランジャ２８，２
８，２８ａ，２８ｂの４点支持により支点部材保持部２
３をより正確に水平支持することが可能となるものであ
る。
【００２７】図９に示す浮動機構２７は支点部材保持部
２３の上面に円錐穴を設ける代わりにＶ溝３４を設け、
このＶ溝３４にボールプランジャ２８のボール３１を嵌
め込んだものであり、それ以外の構成は図７に示す機構
と同様である。
【００２８】図１０に示す浮動機構２７は、支点部材保
持部２３の上面に設けたＶ溝３４にボールプランジャ２
８のボール３１を嵌め込んで図９の場合と同様に支点部
材保持部２３の上面を前後方向（一対のボールプランジ
ャ２８、２８のボール３１、３１を結ぶ方向）に水平に
バランスをとって支持している。そして、荷重印加駆動
体２４側にはさらに支点部材保持部２３の左右両側を下
側から支えるボールプランジャ９８を設け、このボール
プランジャ９８内に設けられる圧縮ばねの付勢力によっ
てボール９９により支点部材保持部２３を左右の水平バ
ランスをとって上側に付勢して支持している。この図１
０に示す浮動機構を用いた実際の劈開作業に際しては、
半導体ウエハー１側から支点部材４ａ，４ｂが押し上げ
られることから、ボールプランジャ２８のボール３１は
内部の圧縮ばねに抗してさらに縮むことになる。この図
１０の機構においても、支点部材保持部２３はその前後
左右の水平バランスを自律的に保って支点部材４ａ，４
ｂから動荷重を半導体ウエハー１に作用させることが可
能となるものである。
【００２９】前記図１に示す荷重印加手段２４はガイド
手段（図示せず）にガイドされて上下移動自在に設けら
れている。図１において、荷重印加手段２４の上部側に
はアーム３５が横方向に伸長する形態で取り付け固定さ
れており、このアーム３５の直下側には間隔を介してス
トッパブロック３６がベース台１０に固定されて配置さ
れている。そして、アーム３５とストッパブロック３６
との間には圧縮状の荷重解除ばね２６が介設され、この
荷重解除ばね２６の付勢力によって荷重印加手段２４は
常時上方へ付勢されている。
【００３０】図１に示す実施形態例では、荷重印加手段
２４の上端に操作部３７が設けられており、この操作部
３７を手動により荷重解除ばね２６の付勢力に抗して押
し下げることにより支点部材４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂか
ら半導体ウエハー１に支点力を付与して半導体ウエハー
１をスクライブ条痕２に沿って劈開し、押し下げ力を解
除することにより、荷重印加手段２４は荷重解除ばね２
６の付勢力によって押し下げ前の定位置に復帰するよう
になっている。
【００３１】前記ストローク設定手段２５は、アーム３
５と、ストッパブロック３６と、ストッパねじ３８によ
って構成されている。ストッパねじ３８はアーム３５に
進退自在に螺合されており、ストッパねじ３８の進退螺
合位置を調整することにより、ストッパねじ３８の下端
とストッパブロック３６との間隔が可変し、荷重印加手
段２４の上下移動のストローク（移動範囲）を調整可能
としている。
【００３２】前記半導体ウエハー１のセット領域を臨む
位置にはカメラ４０を用いた観察手段が装備されてい
る。カメラ４０は基端側が前記ベース台１０に固定され
ている支持アーム４１に搭載されている。本実施形態例
においては、カメラ４０の取り込み画像に基づき対応す
る支点部材と半導体ウエハー１との相対位置合わせ、つ
まり、移動ステージ手段１４の移動制御が行われるが、
この制御の手法としては、カメラ４０の取り込み画像を
解析して対応する支点部材と半導体ウエハー１との相対
位置ずれを求め、このずれ量が零となるように移動ステ
ージ手段１４の移動量を自動制御するようにしてもよ
く、或いはずれ量が零となるように手動によって移動ス
テージ手段１４の各移動量を制御してもよいものであ
る。
【００３３】本実施形態例の装置は上記のように構成さ
れており、次にこの装置を用いた半導体ウエハー１の劈
開方法を説明する。まず、ウエハーセット板１３の上に
該ウエハーセット板１３に設けた開口を覆って緩衝材３
９を載せ、次にスクライブ条痕２を刻んだ半導体ウエハ
ー１を緩衝材３９の上側からウエハーセット板１３の前
記開口に嵌めこみ、半導体ウエハー１を支点部材６ａ，
６ｂに対し位置合わせセットする。より詳細には、図
２、図３に示すようにウエハーセット板１３上の支点部
材６ａ，６ｂがスクライブ条痕２に対し平行で、かつ、
左右対称となるようにセットする。この半導体ウエハー
１のセットはカメラ４０の画像を観察し、自動的に又は
手動で移動ステージ手段１４を制御移動して行う。
【００３４】次に、カメラ４０の画像を観察して、図
２、図３に示す如く支点部材保持部２３側の支点部材４
ａ，４ｂがスクライブ条痕２に対し平行で、かつ、左右
対称となるように移動ステージ手段１４のＸ，Ｙ，θの
移動を制御して半導体ウエハー１と支点部材４ａ，４ｂ
の位置合わせを行う。そして、この位置合わせの完了
後、半導体ウエハー１の上にさらに緩衝材３９を被せて
から操作部３７を下方へ押し下げる。
【００３５】そうすると、支点部材４ａ，４ｂが緩衝材
３９を介して半導体ウエハー１の上面に接触する。この
とき、ボール３１はボール押し下げばね２９の付勢力に
よってホルダ３２から下方へ突き出し状態にある。操作
部３７をさらに押し下げるとボール３１は図７〜図１０
に示されるようにホルダ３２の受け止め位置まで引っ込
み、押し下げ力が直接半導体ウエハー１に加わる。この
とき、図２、図３に示すように、支点部材４ａ，４ｂ，
６ａ，６ｂから支点力Ｐ2，Ｐ1，Ｆ2，Ｆ1が半導体ウエ
ハー１に作用する。これらの支点力の関係は、Ｐ1＝Ｐ2
＝Ｆ1＝Ｆ2である。操作部３７をさらに押し下げると半
導体ウエハー１の破断点に達し半導体ウエハー１はスク
ライブ条痕２に沿って劈開する。
【００３６】図４は本実施形態例における半導体ウエハ
ー１の劈開時の剪断力と曲げモーメントの関係を示す。
本実施形態例においては、上側の１対の支点部材４ａ，
４ｂと下側の１対の支点部材６ａ，６ｂが共にスクライ
ブ条痕２を中心にして左右対称に配置された４点曲げ法
によって半導体ウエハー１の劈開を行う構成としたの
で、図４（ａ）に示すように、剪断力はスクライブ条痕
２を最も内側で挟む支点部材６ａ，６ｂ間で、零とな
り、また、図４（ｂ）に示すようにその剪断力が零とな
る区間で、曲げモーメントは一定の最大値となる。
【００３７】このとき図３に示すように、スクライブ条
痕２の片半分側の微小体積ｄｖｂを抜き出して示すとス
クライブ条痕２の垂直劈開面には剪断応力は作用せず曲
げ引っ張り応力σxのみが作用している。スクライブ条
痕２の領域の剪断応力と曲げ引っ張り応力との関係をモ
ールの応力円で示すと図５のようになる。すなわち、支
点部材６ａ，６ｂ間は剪断応力τは零となり、スクライ
ブ条痕２の理想的な垂直劈開面に対し垂直方向（Ｘ方
向）に曲げ引っ張りの最大主応力σbxが生じる。
【００３８】したがって、本実施形態例によれば、スク
ライブ条痕２を挟んで比較的広幅区間に亙って剪断応力
が零でＸ方向を最大主応力の方向とする領域を作り出す
ことができるので、半導体ウエハー１をスクライブ条痕
２に沿った理想的な垂直劈開面を持たせて劈開すること
ができるという優れた効果を奏することが可能となる。
【００３９】また、前記のように、スクライブ条痕２を
挟んで比較的広幅区間に亙って剪断応力が零となる区間
を確保できるので、支点部材とスクライブ条痕２との平
行度が多少ずれたとしてもスクライブ条痕２は剪断応力
が零となる支点部材間に収まるので、Ｘ方向の曲げ引っ
張り応力のみ（純曲げ引っ張り応力）によって劈開され
る結果となり、劈開面が斜めになったり、曲がったりす
ることなく、良質で真直な垂直劈開面を得ることができ
ることから、支点部材と半導体ウエハー１（スクライブ
条痕２）との位置合わせも容易となり、劈開の作業効率
を十分に高めることができる。
【００４０】また、本実施形態例では、半導体ウエハー
１の上下両面と上下の支点部材との間に緩衝材３９を介
しているので、例え半導体ウエハー１が損傷し易いガラ
スウエハーであっても、各支点部材から半導体ウエハー
１に作用する支点力を和らげることができるので半導体
ウエハー１の損傷等のダメージ発生を防止可能となるも
のである。また、半導体ウエハー１は緩衝材３９によっ
て挟まれた状態で劈開されるので、劈開時にその劈開さ
れた半導体ウエハーが飛散するのを防止することができ
る。
【００４１】さらに、本実施形態例においては、半導体
ウエハー１の上側を支持する支点部材４ａ，４ｂを持っ
た支点部材保持部２３を図７〜図１０に示すような浮動
機構２７を介して荷重印加手段２４に連接しているの
で、支点部材保持部２３を水平に保って、つまり、支点
部材４ａ，４ｂの下端を結ぶ仮想平面を水平に保って、
かつ、荷重変動のない一定の均一荷重による支点力を半
導体ウエハー１に作用させることができる。
【００４２】すなわち、例えば、半導体ウエハー１の上
面と引っ張りばね３０に吊り下げ保持されている支点部
材保持部２３の対向面との平行度が多少ずれていて支点
部材４ａ，４ｂが最初に半導体ウエハー１（より詳しく
は半導体ウエハー１の上側の緩衝材３９）の上面に片当
たり状態で接触したとしても、ボール３１はボール押し
下げばね２９によってホルダ３２から下側に突きだして
いるので、荷重印加手段２４がさらに下方に押し下げら
れることによって支点部材保持部２３はボール押し下げ
ばね２９に抗してボール３１をホルダ３２側へ押し込め
ながら半導体ウエハー１の面に平行になるように、つま
り、支点部材４ａ，４ｂの全長が半導体ウエハー１の面
に接触する方向に回転する。そして、支点部材保持部２
３の押し付け面が半導体ウエハー１の上面に平行になっ
た状態を保って押し下げられることとなるので、支点部
材４ａ，４ｂから一定荷重の支点力を半導体ウエハー１
に付与して半導体ウエハー１を劈開することができるの
である。
【００４３】また、半導体ウエハー１が劈開された後に
支点部材保持部２３は多少余分にさらに下方へ押し下げ
られるが、その劈開完了の瞬間にボール押し下げばね２
９が伸び、ボール３１がホルダ３２のボール受け面から
離れて下方へ突き出すので、ボール押し下げばね２９に
変動荷重を緩和する機能がはたらき、この事によりウエ
ハー劈開後にさらに支点部材保持部２３が下方に押し下
げられても半導体ウエハー１に過荷重がかかるのを防止
することが可能となる。
【００４４】図１９は本発明の他の実施形態例の要部を
示すものである。この実施形態例の特徴的なことは、支
点部材４ａ，４ｂから半導体ウエハー１に加える支点力
Ｐ2，Ｐ1を分布荷重によって与えるようにしたことであ
り、それ以外の構成は前述した実施形態例の構成と同様
である。
【００４５】半導体ウエハー１にはスクライブ条痕２の
形成面上に金属メッキ等の複合材の層が形成されるもの
があり、このように金属メッキ層等が形成された半導体
ウエハー１をスクライブ条痕２に沿って劈開する場合に
は、片端縁側に設けられたスクライブ条痕２の延長線方
向にクラックが進展する際、図１８に示すように、金属
メッキ層等の形成面側が劈開しにくいためにクラックの
進展が反対側の面（金属メッキ等の層が形成されていな
い面）よりも遅くなり、劈開不良部分が発生し易くなる
という問題が生じる。
【００４６】このような問題を解消するために、図１９
に示す構成においては、スクライブ条痕２からその延長
線に向かってクラックが進展する方向に徐々に支点力Ｐ
2，Ｐ1の大きさを大きくした分布荷重の形態で支点部材
４ａ，４ｂを介して半導体ウエハー１に支点力Ｐ2，Ｐ1
を付加するようにしている。このように分布荷重の形態
で支点力を付与するには、例えば、図１０の（ｂ）に示
す２つのボールプランジャ２８ａ，２８ｂのうち、スク
ライブ条痕２の形成側のボール３１の押し下げばね力よ
りも反対側のボールプランジャ２８ｂのボール３１の押
し下げばね力を大きくすることにより達成できる。
【００４７】このように、クラックの進行方向に向かう
に連れ、支点力を徐々に大にすることにより、金属メッ
キ層等の形成面側の劈開の曲げ引っ曲げ力がクラックの
進行方向に向かうに連れ徐々に大きくなるので、金属メ
ッキ層等の形成面側のクラック進展の遅れを解消し、こ
れにより、スクライブ条痕２の形成面側にメッキ等の複
合材の層が形成された半導体ウエハー１においても、良
質の劈開面を安定に得することが可能となるものであ
る。
【００４８】
【実施例】次に本発明の具体的な実施例を説明する。前
記図１に示す装置を用い、図２、図３に示す半導体ウエ
ハー１と支点部材４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂとの関係を示
す条件パラメーターを次のように設定して半導体ウエハ
ー１の劈開実験を行った。
【００４９】半導体ウエハー１のスクライブ条痕２の長
さは５００μｍとし、このスクライブ条痕２を半導体ウ
エハー１の表面の片端縁に０．８ｍｍのピッチ間隔で平
行に配列形成した。半導体ウエハー１の幅Ｓは６ｍｍで
あり、高さ（厚み）ｈは０．１２ｍｍである。上側の支
点部材４ａ，４ｂはスクライブ条痕２を中心に挟んでス
クライブ条痕２に対称、かつ、平行に配置し、支点部材
４ａ，４ｂの間隔ｂを１．４ｍｍにした。
【００５０】また、下側の支点部材６ａ，６ｂもスクラ
イブ条痕２を中心に挟んで、スクライブ条痕２に対称、
かつ、平行に配置し、その支点部材６ａ，６ｂの間隔ａ
を０．１４ｍｍにした。これら上側と下側の支点部材４
ａ，４ｂ，６ａ，６ｂは共に円形ロッド（円柱棒）の形
態とし、支点部材４ａ，４ｂの直径は０．５ｍｍであ
り、支点部材６ａ，６ｂの直径は０．１２５ｍｍであ
る。
【００５１】半導体ウエハー１の劈開は、該半導体ウエ
ハー１の上面と支点部材４ａ，４ｂとの間および半導体
ウエハー１の下面と支点部材６ａ，６ｂとの間にそれぞ
れ緩衝材として厚み６０μｍ程度のビニールシートを介
在させ、各支点部材にＰ1＝Ｐ2＝Ｆ1＝Ｆ2＝５０ｇｆの
支点力を作用させる一定の荷重を印加して行った。
【００５２】その結果、スクライブ条痕２に沿い、半導
体ウエハー１の上下両面に垂直であって鏡面を持つ理想
的な垂直劈開面を得た。また、緩衝材３９を設けて支点
部材から半導体ウエハー１に直接支点力がかかるのを防
止したことにより、半導体ウエハー１に損傷等のダメー
ジは見られなかった。
【００５３】本発明者はさらに、上記条件のうち支点部
材４ａ，４ｂの間隔ｂを１ｍｍに変更し、各支点部材の
支点力を１００ｇｆに変更して同様に半導体ウエハー１
の劈開実験を行ったところ同様に良好な結果を得ること
ができた。なお、スクライブ条痕２の長さや深さ等のパ
ラメータも劈開実験を通して最適条件となるように適宜
設定されるものである。
【００５４】本発明は、上記実施形態例および実施例に
限定されることなく様々な実施の形態を採り得るもので
ある。例えば、上記例ではスクライブ条痕２を半導体ウ
エハー１の片端縁に設けたが、これを半導体ウエハー１
の表面の一端側から他端側に連続して設けてもよい。
【００５５】また、支点部材の形状は円形ロッド以外の
例えば図１０に示すような断面が三角形状の部材でもよ
く、断面形状は特に問わない。
【００５６】さらに、上記例では、支点部材の数を半導
体ウエハー１の上側に２個、下側に２個の合計４個用い
たが、上側に２個以上（好ましくは１対以上の遇数
個）、下側に２個以上（好ましくは１対以上の遇数個）
の合計４個以上の支点部材を用いてもよい。この場合
も、スクライブ条痕２を最も内側に挟む支点部材間の半
導体ウエハー１の領域には剪断応力が零となるように各
支点部材に荷重を加えるようにすることが必要である。
【００５７】さらに、支点部材保持部２３を浮動機構２
７を介して荷重印加手段２４に連接する場合、浮動機構
２７を図６に示すように、引っ張りばね３０のみによっ
て構成し、図７等に示されるボールプランジャ２８を省
略してもよい。この図６では、操作部３７に対向する荷
重印加手段２４の下端をストッパ４２とし、荷重印加手
段２４が押し下げ操作される前の定位置にある状態時
で、半導体ウエハー１の上面と支点部材４ａ，４ｂの下
端との距離ｌ1よりもストッパ４２とストッパブロック
３６の上面との距離（荷重印加手段２４の押し下げスト
ローク）ｌ0を大きく設定している。
【００５８】この図６の装置の場合も、支点部材保持部
２３は引っ張りばね３０に支持されて回転（傾動）自在
であるから、荷重印加手段２４が押し下げられて支点部
材を介して最初に半導体ウエハー１に片当たりしても、
さらに荷重印加手段２４が押し下げられるのに連れて支
点部材保持部２３半導体ウエハー１の上面に平行となる
ように回転し、この平行状態を保って支点部材保持部２
３の押し下げが行われるので、支点部材４ａ，４ｂを介
して一定の安定荷重を半導体ウエハー１に印加すること
ができる。
【００５９】また、半導体ウエハー１が劈開した瞬間時
には引っ張りばね３０が伸びて半導体ウエハー１側から
の反力を吸収する方向に機能するので、荷重印加手段２
４がストッパブロック３６に当たるまでさらに下降して
も半導体ウエハー１に過剰な支点力が加わることが防止
される。
【００６０】さらに、上記例では、半導体ウエハー１の
上側の支点部材４ａ，４ｂ側から半導体ウエハー１に移
動荷重を加えるようにしたが、下側の支点部材６ａ，６
ｂ側から移動荷重を加えるようにしてもよく、或いは、
上下の両側の支点部材から移動荷重を加えるようにして
もよい。
【００６１】さらに、上記例では、半導体ウエハー１の
上下両側に緩衝材３９を設けたが、特に、半導体ウエハ
ー１の支点力によるダメージが問題にならない場合は緩
衝材３９を省略することが可能である。
【００６２】さらに、上記図１、図２に示す装置では、
荷重印加手段２４に操作部３７を設けこの操作部３７を
手動によって押し下げるようにしたが、この荷重印加手
段２４は、自動により押し下げ動作を行うようにしても
よい。この場合は、例えば、モータの回転を進退移動に
変換する変換機を介して荷重印加手段２４をモータに連
結し、制御装置によりモータの回転を制御することによ
り荷重印加手段２４の押し下げ移動を自動的に制御する
ことが可能となる。
【００６３】さらに、上記例では観察手段に１種類のカ
メラ４０を備えたが、これとは異なり、倍率の異なる複
数のカメラを備えてもよい。例えば、低倍率のカメラと
高倍率のカメラとを備え、低倍率のカメラで粗の位置合
わせを迅速に行い、次に高倍率のカメラを用いて微細な
位置合わせを行うようにしてもよく、このようにするこ
とにより、半導体ウエハー１と支点部材の位置合わせ作
業を効率的に行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】本発明は、スクライブ条痕が刻まれてい
る半導体ウエハーの下面側をスクライブ条痕を挟んだ２
点以上の位置で支点部材により支持し、同様に半導体ウ
エハーの上面側を前記スクライブ条痕を挟んだ２点以上
の位置で支点部材で支持し、スクライブ条痕を最も内側
で挟む支点部材間の半導体ウエハーの領域の剪断応力が
零となるように支点部材から支点力を付与して半導体ウ
エハーを劈開するように構成したものであるから、最大
主応力の純曲げ引っ張り応力のみをスクライブ条痕に沿
う半導体ウエハーの垂直面に直交する方向に作用させて
半導体ウエハーを劈開することができる。
【００６５】このことにより、スクライブ条痕に沿って
真直な、かつ、鏡面の理想的な垂直劈開面を得ることが
でき、劈開の品質を格段に高めることができる。また、
前記の如く最も内側の支点部材間の全区間を剪断応力が
零となる区間にできるので、スクライブ条痕を剪断応力
零の区間内に合わせる作業も容易となり、劈開作業の効
率を十分に高めることができる。
【００６６】また、半導体ウエハーを支持する上下両側
の支点部材を前記スクライブ条痕を中心にして左右対称
に配置することにより、上下の一方又は両方から半導体
ウエハーの上下両面に平行な荷重印加面でもって荷重を
印加することにより、各支点部材から半導体ウエハーに
作用する支点力が等しくなり、最も内側を支持する支点
部材間の剪断力は必然的に零になるので、スクライブ条
痕を挟む支点部材間の剪断応力を零に調整することが非
常に容易となる。
【００６７】さらに、半導体ウエハーの劈開時に該半導
体ウエハーの上下両面を緩衝材で覆うことで、半導体ウ
エハーの損傷等のダメージを防止し、劈開された半導体
ウエハーの飛散を防ぐことが可能となる。
【００６８】さらに、浮動機構を介して支点部材を動荷
重印加手段に連結する構成とすることにより、各支点部
材の支点力の作用点を結ぶ仮想面を半導体ウエハーの支
点力作用面に平行となるように自律調整されて支点部材
に荷重が加えられるので、動荷重印加手段から各支点部
材に均等配分された荷重を印加することができるという
効果が得られるものである。
【００６９】さらに、クラックの進展方向に向かうに連
れ徐々に力を大きくした分布荷重形態の支点力を半導体
ウエハーに付与する構成とした発明にあっては、スクラ
イブ条痕形成面側のクラック進展スピードを速めること
ができるので、スクライブ条痕形成面に金属メッキ等の
複合材の層を形成した半導体ウエハーを劈開する場合
に、その劈開面の不良発生を防止して、良質の安定した
劈開面を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウエハー劈開装置の一実施
形態例の構成図である。
【図２】本実施形態例に係る半導体ウエハー劈開方法の
４点曲げ法の説明図である。
【図３】図２のスクライブ条痕の部分を縦断状態で示す
説明図である。
【図４】本実施形態例における半導体ウエハー劈開時の
剪断力と曲げモーメントの関係を示す図である。
【図５】本実施形態例における半導体ウエハー劈開時の
剪断力と曲げモーメントの関係を示すモールの応力円の
図である。
【図６】半導体ウエハー劈開装置の他の実施形態例を示
す図である。
【図７】本実施形態例における浮動機構の一例を示す図
である。
【図８】浮動機構の他の実施形態例を示す図である。
【図９】浮動機構のさらに他の実施形態例を示す図であ
る。
【図１０】浮動機構のさらに他の実施形態例を示す図で
ある。
【図１１】半導体ウエハー劈開方法の従来例を示す図で
ある。
【図１２】図１０のスクライブ条痕部分の縦断面図であ
る。
【図１３】従来の半導体ウエハー劈開時の剪断力と曲げ
モーメントの関係を示す図である。
【図１４】従来の半導体ウエハー劈開時の剪断力と曲げ
モーメントの関係をモールの応力円で示す図である。
【図１５】劈開面に斜めの面が生じた不具合例の説明図
である。
【図１６】支点部材６がスクライブ条痕２に非平行状態
に配された不具合例の説明図である。
【図１７】図１５の状態で劈開されたときに生じる劈開
面の曲がりの例を示す説明図である。
【図１８】スクライブ条痕形成面側に金属メッキ等の複
合材の層を形成した半導体ウエハーの劈開進展の様相を
示す説明図である。
【図１９】本発明の他の実施形態例の要部構成説明図で
ある。
【符号の説明】
１ 半導体ウエハー ２ スクライブ条痕 ４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ 支点部材 １４ 移動ステージ手段 ２２ 動荷重印加手段 ２４ 荷重印加手段 ２７ 浮動機構

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面にスクライブ条痕が刻まれている半
    導体ウエハーの下面側を前記スクライブ条痕を間に挟ん
    だ少くとも２点以上の位置で前記スクライブ条痕に対し
    て平行状に支点部材で支持し、同じく半導体ウエハーの
    上面側を前記スクライブ条痕を間に挟み前記下側でスク
    ライブ条痕を最も内側に挟んで支持する位置とは支持位
    置を異にして少くとも２点以上の位置で前記スクライブ
    条痕に対して平行状に支点部材で支持し、上下両側の各
    支点部材から半導体ウエハーに、スクライブ条痕を挟ん
    で最も内側を支持する支点部材間の半導体ウエハーの剪
    断力を零とする支点力を付与し、スクライブ条痕に純曲
    げ引っ張り応力を作用させて半導体ウエハーを前記スク
    ライブ条痕から劈開することを特徴とする半導体ウエハ
    ーの劈開方法。
  2. 【請求項２】 半導体ウエハーの上下両側の支点部材は
    スクライブ条痕を中心にして左右対称に配し、スクライ
    ブ条痕の形成側の面を最も内側で支持する左右対称組の
    支点部材は反対側の背面側を最も内側で支持する対応す
    る左右対称組の支持部材よりも外側に配したことを特徴
    とする請求項１記載の半導体ウエハーの劈開方法。
  3. 【請求項３】 各支点部材から半導体ウエハーに支点力
    を付与する際に半導体ウエハーの上側の支点部材と下側
    の支点部材の一方側を支点力付与方向に移動させる構成
    とし、この移動側の支点部材は該移動側の各支点部材の
    支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウエハーの支点力付与面
    に平行に自律調整する浮動機構を介して支持し、この浮
    動機構により移動側の支点部材の前記仮想面を半導体ウ
    エハーの支点力付与面に平行に保ちながら移動側の支点
    部材を移動して半導体ウエハーに支点力を付与すること
    を特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体ウエハ
    ーの劈開方法。
  4. 【請求項４】 半導体ウエハーの上側の支点部材と下側
    の支点部材からは一定荷重の支点力を付与することを特
    徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の半導
    体ウエハーの劈開方法。
  5. 【請求項５】 支点部材から半導体ウエハーに加える支
    点力はスクライブ条痕に沿って発生するクラックの進展
    方向に向かうに連れ力を大きくした分布荷重としたこと
    を特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の
    半導体ウエハーの劈開方法。
  6. 【請求項６】 半導体ウエハーの上下両面と上下の各支
    点部材間に緩衡材を介在させて半導体ウエハーの劈開を
    行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに
    記載の半導体ウエハーの方法。
  7. 【請求項７】 表面にスクライブ条痕が刻まれている半
    導体ウエハーを載置セットするウエハーセット面と、こ
    のウエハーセット面にセットされた半導体ウエハーを平
    面２軸の直交Ｘ，Ｙ方向とＸＹ平面に垂直なＺ軸回りの
    回転方向に移動可能な移動ステージ手段と、前記ウエハ
    ーセット面にセットされる半導体ウエハーの下面側を前
    記スクライブ条痕を間に挟んで少くとも２点以上の位置
    で前記スクライブ条痕に対して平行状に支持する下側の
    支点部材と、前記ウエハーセット面にセットされる半導
    体ウエハーの上面側を前記スクライブ条痕を間に挟んで
    前記下側でスクライブ条痕を最も内側に挟んで支持する
    位置とは支持位置を異にして少くとも２点以上の位置で
    前記スクライブ条痕に対して平行状に支持する上側の支
    点部材と、前記上下両側の少くとも一方側の支点部材か
    ら半導体ウエハーへ支点力付与の移動荷重を印加する動
    荷重印加手段と、前記上下両側の支点部材で支持された
    半導体ウエハーの支持状況を観察するカメラを用いた観
    察手段とを有し、前記上下両側の各支点部材から半導体
    ウエハーに、スクライブ条痕を挟んで最も内側を支持す
    る支点部材間の半導体ウエハーの剪断力を零とする支点
    力を付与し、スクライブ条痕に純曲げ引っ張り応力を作
    用させて前記半導体ウエハーを前記スクライブ条痕から
    劈開することを特徴とする半導体ウエハーの劈開装置。
  8. 【請求項８】 動荷重印加手段から移動荷重が加えられ
    る各支点部材は該各支点部材の半導体ウエハー支点先端
    を結ぶ仮想面を半導体ウエハーの支点力付与面に平行に
    自律調整する浮動機構を介して前記動荷重印加手段に連
    結されていることを特徴とする請求項７記載の半導体ウ
    エハーの劈開装置。
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