JP6091335B2 - 分割方法及び分割装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハ等の板状物を分割する分割方法及び分割装置に関する。

ウェーハを複数のチップに分割するために、分割の起点となる改質層をウェーハのストリート（分割予定ライン）に沿って形成し、このストリートに沿ってウェーハに応力を加える分割方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の分割方法では、まず、ストリートに沿って改質層が形成されたウェーハを、移動可能な吸引手段を備える分割装置に固定する。吸引手段は、直線状の吸引部を備えており、ストリートに沿ってウェーハを吸引できる。また、ウェーハは、表面又は裏面に貼着されたシートを介して分割装置に固定される。

その後、ウェーハの外周縁に相当する始点から、ウェーハの中心を挟んで反対側の終点に向けて吸引手段を移動させつつ、当該吸引手段でウェーハを吸引する。ウェーハは、シート側からストリートに沿って吸引され、各チップに分割される。

特開２００６−１０８２７３号公報

ところで、ウェーハに貼着されたシートの中央部分は、分割装置に固定されておらず、ウェーハの他の領域と比べると、分割装置にシートを固定する固定手段から最も離れているため撓み易くなっている。そのため、外周縁の始点側から移動した吸引手段が、ウェーハの中央付近に到達し、ウェーハの分割済みの領域が広くなってくると、シートの中央部分の撓みは大きくなる。

シートの中央部分の撓みが大きくなると、ウェーハの表面又は裏面に対して傾斜された方向の応力（例えば、吸引手段の移動方向の応力）が生じ、傾斜面でウェーハが分割される斜め割れと呼ばれる現象が発生してしまう。

本発明はかかる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、斜め割れの可能性を低く抑えた分割方法及び分割装置を提供することである。

本発明によれば、分割予定ラインに沿って分割起点が形成されるとともにシート上に貼着された円形板状物に対して吸引によって外力を付与する分割バーを備えた分割装置で該分割予定ラインに沿って分割する分割方法であって、分割予定ラインに沿って分割起点が形成されるとともにシート上に貼着された円形板状物の外周側の該シートを該分割装置に固定するシート固定ステップと、分割バーの伸長方向と円形板状物の該分割予定ラインの伸長方向とを平行に位置付けるとともに該分割バーを円形板状物の中央に該シートを介して位置付ける位置付けステップと、該シート固定ステップと該位置づけステップとを実施した後、該シートを介して該分割バーで円形板状物を吸引しつつ、分割すべき該分割予定ラインの伸長方向と直交方向に該分割バーを円形板状物の中央から一端の外周縁に向かって移動させ、円形板状物の半分に相当する領域の該分割予定ラインで円形板状物を分割する第一分割ステップと、該第一分割ステップを実施した後、該シートを介して該分割バーで円形板状物を吸引しつつ、該分割バーを円形板状物の中央から他端の外周縁に向かって移動させ、円形板状物の残りの半分に相当する領域の該分割予定ラインで円形板状物を分割する第二分割ステップと、を備え、該第一分割ステップ及び該第二分割ステップでは、該分割バーを該シートの中央から該分割装置に固定された該シートの外側の領域に向かって移動させることで該シートの撓みを抑制することを特徴とする分割方法が提供される。

円形板状物に貼着されたシートの中央部分は、分割装置に固定されておらず、ウェーハの他の領域と比べると、分割装置にシートを固定する固定手段から最も離れているため撓み易い。そのため、外周縁の一端側から他端側に向かって分割バーを移動させて円形板状物を分割すると、傾斜面で円形板状物が分割される斜め割れが発生し易くなる。

これに対して、本発明では、分割装置に固定されたシートの外側の領域に向かうように、分割バーを円形板状物の中央から外周縁に移動させるので、分割が進行しても、シートの撓みを抑制できる。これにより、円形板状物の斜め割れの可能性を低く抑えることができる。

本実施の形態に係る分割方法で分割されるウェーハを模式的に示す斜視図である。 本実施の形態に係る分割装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 本実施の形態に係る分割装置が備える分割バー（吸引手段）、移動機構（移動手段）、及び回転機構（回転手段）の構成例を模式的に示す斜視図である。 本実施の形態に係る分割装置が備える分割バーの周辺構造を模式的に示す図である。 本実施の形態に係る位置付けステップ及び第一分割ステップを模式的に示す平面図である。 本実施の形態に係る第二分割ステップを模式的に示す平面図である。 本実施の形態に係る第三分割ステップを模式的に示す平面図である。 本実施の形態に係る第四分割ステップを模式的に示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の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方法で分割されるウェーハを模式的に示す斜視図である。図１に示すように、分割の対象となるウェーハ（円形板状物）１１は、例えば、円盤状の外形を有する半導体ウェーハであり、中央のデバイス領域１３と、デバイス領域１３を囲む外周余剰領域１５とを備えている。

ウェーハ１１の表面１１ａ側のデバイス領域１３は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）１７で複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１９が形成されている。

ウェーハ１１の内部には、各ストリート１７に沿って分割の起点となる改質層（分割起点）２１が形成されている。改質層２１は、例えば、ウェーハ１１に吸収されにくい波長のレーザービームをウェーハ１１の内部に集光することで形成される。

ウェーハ１１の裏面１１ｂ側には、樹脂等の材料でなるシート２３が貼着されている。このシート２３は、ウェーハ１１の外周縁より外側の領域において、環状のフレーム２５に固定されている。

すなわち、ウェーハ１１は、シート２３を介してフレーム２５に保持されている。なお、図１では、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にシート２３が貼着された態様を示しているが、シート２３は、ウェーハ１１の表面１１ａ側に貼着されても良い。また、シート２３は、必ずしもフレーム２５に固定されなくて良い。

図２は、本実施の形態に係る分割方法に使用される分割装置の構成例を模式的に示す斜視図であり、図３は、分割装置が備える分割バー（吸引手段）、移動機構（移動手段）、及び回転機構（回転手段）の構成例を模式的に示す斜視図である。

図２に示すように、分割装置２は、直方体状のハウジング４を備えている。ハウジング４の上面には、開口（不図示）を有する円環状の基台６が設けられており、この基台６の開口には、円筒状のドラム８が配置されている。

例えば、ドラム８の外周の径はフレーム２５の内周の径より小さくなっており、ドラム８の内周の径はウェーハ１１の外周の径より大きくなっている。ただし、ドラム８は省略されても良い。

基台６の上面には、ドラム８の外周を囲むように４個の昇降機構１０が設けられている。各昇降機構１０は、シリンダケース１２及びピストンロッド１４を備えており、ピストンロッド１４の上端部には、円環状のテーブル１６が固定されている。このテーブル１６の高さ位置は、昇降機構１０で調節される。

テーブル１６の上面は、フレーム２５が載置される載置面１６ａとなっている。テーブル１６の円形の開口１６ｂ内には、ドラム８が配置されており、テーブル１６の周囲には、載置面１６ａに載置されたフレーム２５を四方から挟持固定する４個のクランプ（固定手段）１８が設けられている。

フレーム２５は、シート２３の上方にウェーハ１１が配置されるように、テーブル１６の載置面１６ａに載置される。つまり、ウェーハ１１は、裏面１１ａ側が下を向くように開口１６ｂの中央付近に位置付けられる。ただし、ウェーハ１１等の配置はこれに限定されない。

ドラム８の内部には、テーブル１６に保持されたウェーハ１１を吸引する分割バー（吸引手段）２０が設けられている。分割バー２０の上方には、テーブル１６に保持されたウェーハ１１を撮像する顕微鏡（撮像手段）２２が配置されている。

図３に示すように、分割バー２０は、所定の厚みを有する板状に形成されており、水平方向に対する傾斜面を含む上面２０ａを有している。この上面２０ａの長手方向は、ウェーハ１１のストリート１７より長くなっている。上面２０ａの一部は、シート２３を介してウェーハ１１の裏面１１ｂに当接される。

図４は、分割バーの周辺構造を模式的に示す図である。分割バー２０の上面２０ａには直線状の吸引部２０ｂが形成されており、この吸引部２０ｂは、吸引路２４及びバルブ２６を介して吸引源２８に接続されている。

すなわち、吸引路２４の一端側は吸引部２０ｂに接続されており、吸引路２４の他端側は吸引源２８に接続されている。吸引部２０ｂに吸引源２８の負圧が作用することで、ウェーハ１１はシート２３を介して下向きに吸引される。

図３に示すように、分割バー２０の下方には、テーブル１６の載置面１６ａに対して平行な方向（水平方向）に分割バー２０を移動させる移動機構（移動手段）３０が設けられている。この移動機構３０は、ハウジング４の内部に形成された空間内に配置されている。

移動機構３０は、テーブル１６の載置面１６ａに対して平行な第１方向に第１移動テーブル３２を移動させる第１移動機構３４を備える。第１移動機構３４は、第１方向に平行な一対の第１ガイドレール３６を備えており、第１ガイドレール３６には、第１移動テーブル３２がスライド可能に設置されている。

第１移動テーブル３２の下面側には、ナット（不図示）が固定されており、このナットには、第１ガイドレール３６と平行な第１ボールネジ３８が螺合されている。第１ボールネジ３８の一端側には、第１パルスモータ４０が連結されている。第１パルスモータ４０で第１ボールネジ３８を回転させることで、第１移動テーブル３２は第１ガイドレール３６に沿って第１方向に移動する。

第１移動テーブル３２上には、テーブル１６の載置面１６ａに対して平行かつ第１方向に対して垂直な第２方向に第２移動テーブル４２を移動させる第２移動機構４４が設けられている。第２移動機構４４は、第２方向に平行な一対の第２ガイドレール４６を備えており、第２ガイドレール４６には、第２移動テーブル４２がスライド可能に設置されている。

第２移動テーブル４２の下面側には、ナット（不図示）が固定されており、このナットには、第２ガイドレール４６と平行な第２ボールネジ４８が螺合されている。第２ボールネジ４８の一端側には、第２パルスモータ５０が連結されている。第２パルスモータ５０で第２ボールネジ４８を回転させることで、第２移動テーブル４２は第２ガイドレール４６に沿って第２方向に移動する。

第２移動テーブル４２上には、モータ等の回転機構（回転手段）５２が設けられている。回転機構５２は、テーブル１６の載置面１６ａに対して垂直な回転軸５４を備え、この回転軸５４を介して分割バー２０と連結されている。

分割バー２０は、回転機構５２から伝達される回転力で、テーブル１６の載置面１６ａに対して垂直な回転軸５４の周りに回転する。回転機構５２は、回転軸５４を少なくとも１８０度（１８０度以上）回転させることができるように構成されている。すなわち、分割バー２０は、水平方向において少なくとも１８０度回転される。

ウェーハ１１の分割においては、回転機構５２で分割バー２０を回転させて吸引部２０ｂを対象のストリート１７に位置合わせした後、移動機構２４で分割バー２０を分割対象のストリート１７と直交する方向に移動させる。分割バー２０を移動させると共に、吸引部２０ｂから下向きの吸引力を作用させることで、図４に示すように、ウェーハ１１はストリート１７に沿って分割される。

次に、本実施の形態に係る分割方法の詳細を説明する。本実施の形態の分割方法は、シート固定ステップと、位置付けステップと、第一分割ステップと、第二分割ステップと、を含む。図５は、位置付けステップ及び第一分割ステップを模式的に示す平面図であり、図６は、第二分割ステップを模式的に示す平面図である。

シート固定ステップでは、シート２３を介してウェーハ１１が保持されたフレーム２５を、分割装置２のテーブル１６に載置し、４個のクランプ１８で挟持固定する。本実施の形態では、ウェーハ１１の裏面１１ａ側を下に向けるようにフレーム２５を載置するが、本発明はこれに限定されない。

その結果、シート２３の外側の領域は、フレーム２５を介して分割装置２に固定される。なお、シート２３がフレーム２５に固定されていない場合、シート２３の外側の領域を、テーブル１６に直に固定しても良い。すなわち、シート固定ステップでは、少なくともシート２３の外側の領域を分割装置２に固定できれば良い。

シート固定ステップの後には、位置付けステップが実施される。位置付けステップでは、分割バー２０の上面２０ａの長手方向（伸長方向）と、分割対象のストリート１７（ストリート１７の伸長方向）とが平行になるように、回転機構５２で分割バー２０を回転させる。

そして、図５（Ａ）に示すように、分割バー２０を移動機構２４で水平方向に移動させ、ウェーハ１１の中央付近に位置付ける。この位置付けステップでは、ウェーハ１１が分割バー２０に吸引されないように、吸引路２４に設けられたバルブ２６を閉じておく。

なお、本実施の形態では、シート固定ステップの後に位置付けステップを実施しているが、位置付けステップを先に実施しても良い。もちろん、シート固定ステップと位置付けステップとを同じタイミングで実施しても良い。

シート固定ステップ及び位置づけステップの後には、第一分割ステップを実施する。第一分割ステップでは、図５（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１の中央付近から外周縁の一端Ｅ１側に向けて分割バー２０を移動させつつ、バルブ２６を開いてウェーハ１１を吸引させる。分割バー２０の移動方向は、分割対象のストリート１７に対して直交する方向Ａ１とする。

ウェーハ１１は、移動する分割バー２０によってシート２３を介して吸引される。分割バー２０は、上面２０ａの長手方向と、分割対象のストリート１７とが平行になるように位置合わせされているので、ウェーハ１１には、分割対象のストリート１７に沿う下向きの吸引力が作用する。その結果、ウェーハ１１は、分割対象のストリート１７に沿って分割される。この第一分割ステップでは、分割バー２０の経路に対応するウェーハ１１の約半分の領域が分割される。

第一分割ステップの後には、第二分割ステップを実施する。第二分割ステップでは、まず、図６（Ａ）に示すように、分割バー２０を移動させて、ウェーハ１１の中央付近に位置付けると共に、分割バー２０を１８０度回転させる。この際、吸引路２４に設けられたバルブ２６を閉じ、ウェーハ１１が分割バー２０に吸引されないようにする。

そして、図６（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１の中央付近から外周縁の他端Ｅ２側に向けて分割バー２０を移動させつつ、バルブ２６を開いてウェーハ１１を吸引させる。分割バー２０の移動方向は、分割対象のストリート１７に対して直交する方向Ａ２とする。

これにより、ウェーハ１１は、移動する分割バー２０によってシート２３を介して吸引される。その結果、ウェーハ１１は、分割対象のストリート１７に沿って分割される。この第二分割ステップでは、分割バー２０の経路に対応するウェーハ１１の残りの約半分の領域が分割される。

第二分割ステップの実施後には、第一分割ステップ及び第二分割ステップで対象としたストリート１７に直交するストリート１７において、ウェーハ１１を分割する。図７は、第三分割ステップを模式的に示す平面図であり、図８は、第四分割ステップを模式的に示す平面図である。

第三分割ステップでは、まず、図７（Ａ）に示すように、分割バー２０を移動させて、ウェーハ１１の中央付近に位置付けると共に、分割バー２０を９０度回転させる。これにより、分割バー２０の上面２０ａの長手方向は、分割対象のストリート１７に対して平行に位置づけられる。吸引路２４に設けられたバルブ２６は閉じておく。

そして、図７（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１の中央付近から外周縁の一端Ｅ３側に向けて分割バー２０を移動させつつ、バルブ２６を開いてウェーハ１１を吸引させる。分割バー２０の移動方向は、対象のストリート１７に対して直交する方向Ａ３とする。

これにより、ウェーハ１１は、移動する分割バー２０によってシート２３を介して吸引される。その結果、ウェーハ１１は、分割対象のストリート１７に沿って分割される。この第三分割ステップでは、分割バー２０の経路に対応するウェーハ１１の約半分の領域が分割される。

第三分割ステップの後には、第四分割ステップを実施する。第四分割ステップでは、まず、図８（Ａ）に示すように、分割バー２０を移動させて、ウェーハ１１の中央付近に位置付けると共に、分割バー２０を１８０度回転させる。吸引路２４に設けられたバルブ２６は閉じておく。

そして、図８（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１の中央付近から外周縁の他端Ｅ４側に向けて分割バー２０を移動させつつ、バルブ２６を開いてウェーハ１１を吸引させる。分割バー２０の移動方向は、分割対象のストリート１７に対して直交する方向Ａ４とする。

これにより、ウェーハ１１は、移動する分割バー２０によってシート２３を介して吸引される。その結果、ウェーハ１１は、分割対象のストリート１７に沿って分割される。この第四分割ステップでは、分割バー２０の経路に対応するウェーハ１１の残りの約半分の領域が分割される。上述した第一分割ステップ〜第四分割ステップにより、ウェーハ１１は、各デバイス１９に対応する複数のチップに分割される。

以上のように、本発明では、分割装置２に固定されたシート２３の外側の領域に向かうように、分割バー２０をウェーハ（円形板状物）１１の中央から外周縁に移動させる。

そのため、分割バー２０による移動距離が従来の半分になり、シート２３の撓み量も半分に抑えられる。また、撓みやすいシート２３の中央からクランプ（固定手段）１８で固定される外周縁の方向に向かって分割バー２０を移動させるので、シート２３の撓みを抑制できる。このように、本発明によれば、分割が進行しても、シート２３の撓みを抑制して、ウェーハ１１の斜め割れの可能性を低く抑えることができる。

また、本発明の分割装置２では、ウェーハ１１に対して分割バー２０を回転させる構成を採用しているので、ウェーハ１１を回転させる場合のように、テーブル１６を回転させる大型の回転機構は必要ない。そのため、分割装置２を小型化できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施できる。例えば、上記実施の形態では、図６〜図８に示すように、分割バー２０を一方向（図６〜図８に向かって時計回り）に回転させているが、分割バー２０の回転方向はこれに限定されない。

また、上記実施の形態では、第一分割ステップ及び第二分割ステップに加え、第三分割ステップ及び第四分割ステップを実施する態様を示しているが、第三分割ステップ及び第四分割ステップは省略されても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、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 分割装置
４ ハウジング
６ 基台
８ ドラム
１０ 昇降機構
１２ シリンダケース
１４ ピストンロッド
１６ テーブル
１６ａ 載置面
１６ｂ 開口
１８ クランプ（固定手段）
２０ 分割バー
２０ａ 上面
２０ｂ 吸引部
２２ 顕微鏡
２４ 吸引路
２６ バルブ
２８ 吸引源
３０ 移動機構（移動手段）
３２ 第１移動テーブル
３４ 第１移動機構
３６ 第１ガイドレール
３８ 第１ボールネジ
４０ 第１パルスモータ
４２ 第２移動テーブル
４４ 第２移動機構
４６ 第２ガイドレール
４８ 第２ボールネジ
５０ 第２パルスモータ
５２ 回転機構（回転手段）
５４ 回転軸
１１ ウェーハ（円形板状物）
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ デバイス領域
１５ 外周余剰領域
１７ ストリート（分割予定ライン）
１９ デバイス
２１ 改質層（分割起点）
２３ シート
２５ フレーム

Claims (1)

1. 分割予定ラインに沿って分割起点が形成されるとともにシート上に貼着された円形板状物に対して吸引によって外力を付与する分割バーを備えた分割装置で該分割予定ラインに沿って分割する分割方法であって、
   分割予定ラインに沿って分割起点が形成されるとともにシート上に貼着された円形板状物の外周側の該シートを該分割装置に固定するシート固定ステップと、
   分割バーの伸長方向と円形板状物の該分割予定ラインの伸長方向とを平行に位置付けるとともに該分割バーを円形板状物の中央に該シートを介して位置付ける位置付けステップと、
   該シート固定ステップと該位置づけステップとを実施した後、該シートを介して該分割バーで円形板状物を吸引しつつ、分割すべき該分割予定ラインの伸長方向と直交方向に該分割バーを円形板状物の中央から一端の外周縁に向かって移動させ、円形板状物の半分に相当する領域の該分割予定ラインで円形板状物を分割する第一分割ステップと、
   該第一分割ステップを実施した後、該シートを介して該分割バーで円形板状物を吸引しつつ、該分割バーを円形板状物の中央から他端の外周縁に向かって移動させ、円形板状物の残りの半分に相当する領域の該分割予定ラインで円形板状物を分割する第二分割ステップと、を備え、
   該第一分割ステップ及び該第二分割ステップでは、該分割バーを該シートの中央から該分割装置に固定された該シートの外側の領域に向かって移動させることで該シートの撓みを抑制することを特徴とする分割方法。

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