特許第6047392号(P6047392)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6047392
(24)【登録日】2016年11月25日
(45)【発行日】2016年12月21日
(54)【発明の名称】分割装置および分割方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/301 20060101AFI20161212BHJP
【FI】
   H01L21/78 T
【請求項の数】2
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2012-272203(P2012-272203)
(22)【出願日】2012年12月13日
(65)【公開番号】特開2014-120508(P2014-120508A)
(43)【公開日】2014年6月30日
【審査請求日】2015年10月20日
(73)【特許権者】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】100096884
【弁理士】
【氏名又は名称】末成 幹生
(72)【発明者】
【氏名】服部 篤
(72)【発明者】
【氏名】川口 吉洋
【審査官】 内田 正和
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−071932(JP,A)
【文献】 特開2006−128211(JP,A)
【文献】 特開2011−096941(JP,A)
【文献】 特開2010−280043(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/301
H01L 21/78
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
長さが異なる分割予定ラインを複数有し該分割予定ラインに沿って分割起点が形成された円形板状物と、該円形板状物の一面に貼着されたテープと、該テープの外周が貼着された該円形板状物を収容する大きさの開口部を有した環状フレームとからなる円形板状物ユニットの該円形板状物を、該分割予定ラインに沿って分割する分割装置であって、
前記円形板状物ユニットの前記環状フレームを支持する支持面を有し、該円形板状物ユニットの円形板状物を上側とし該円形板状物に対応した領域の前記テープを下側として該円形板状物と該円形板状物に対応した領域の該テープとを露出させた状態で該環状フレームを保持する環状フレーム保持手段と、
該環状フレーム保持手段で保持された前記環状フレームに貼着された前記テープの下方に配設され、該テープを介して前記円形板状物の前記分割予定ラインの伸長方向と平行に伸長し該分割予定ラインを分割する該環状フレームの前記開口部の直径よりも短い長さを有したバーユニットと、
該バーユニットを分割すべき前記分割予定ラインに対して直交方向に相対移動させる移動手段と、を備え、
前記バーユニットは、
前記円形板状物の分割すべき前記分割予定ラインの中で最短の該分割予定ラインよりも長く、該円形板状物の分割すべき該分割予定ラインの中で最長の該分割予定ラインよりも短い長さを有した第一バー部材と、
分割すべき前記分割予定ラインの中で最長の該分割予定ラインよりも長い長さを有した第二バー部材と、を少なくとも有し、
前記第一バー部材は、前記円形板状物の外側領域に位置する前記分割予定ラインの分割を担い、前記第二バー部材は前記円形板状物の中央領域に位置する前記分割予定ラインの分割を担い、前記移動手段によって該第一バー部材と該第二バー部材とが該円形板状物の該外側領域と該中央領域とにそれぞれ位置付けられること
を特徴とする分割装置。
【請求項2】
請求項1に記載の分割装置で、長さが異なる分割予定ラインを複数有し該分割予定ラインに沿って分割起点が形成された円形板状物と、該円形板状物の一面に貼着されたテープと、該テープの外周が貼着された該円形板状物を収容する大きさの開口部を有した環状フレームとからなる円形板状物ユニットの該円形板状物を、該分割予定ラインに沿って分割する分割方法であって、
前記環状フレーム保持手段で、前記円形板状物ユニットの前記環状フレームを保持する保持ステップと、
前記環状フレーム保持手段で固定される前記円形板状物ユニットの円形板状物の分割すべき前記分割予定ラインと、前記バー部材とを位置合わせする位置合わせステップと、
該位置合わせステップと前記保持ステップとを実施した後、分割すべき前記分割予定ラインの中で最短の該分割予定ラインを含む前記外側領域において前記移動手段によって前記第一バー部材が分割すべき該分割予定ラインに対して直交方向に相対移動されることで、該外側領域において該分割予定ラインに沿って円形板状物を分割する第一分割ステップと、
分割すべき前記分割予定ラインの中で最長の該分割予定ラインを含む前記中央領域において前記移動手段によって前記第二バー部材が分割すべき該分割予定ラインに対して直交方向に相対移動されることで、該中央領域において該分割予定ラインに沿って円形板状物を分割する第二分割ステップと、
を備えることを特徴とする分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウェーハ等の円形板状物を予め設定されている分割予定ラインに沿って分割するための分割装置および分割方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス製造工程においては、円板状の半導体ウェーハの表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、これら矩形領域の表面にICやLSI等の電子回路を形成し、次いで裏面を研削した後に研磨するなど必要な処理をしてから、分割予定ラインに沿ってウェーハを個々の矩形領域に分割し、多数の半導体チップを得ている。
【0003】
上記半導体ウェーハ等の円形板状物を分割する方法として、分割予定ラインに沿って強度を低下させた分割起点を形成してから円形板状物に外力を付与して分割するといった方法が提案されている。外力の付与の仕方は様々であるが、例えばチップサイズが小さいウェーハや、厚さが大きかったり比較的硬度が高くて分割されづらかったりする場合には、分割起点に沿って円形板状物を局所的に押圧したり、吸引して引き落としたりして分割するといった方法が知られている(特許文献1,2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−146744号公報
【特許文献2】特開2006−108273号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、半導体ウェーハ等の円形板状物は薄く脆いことから、分割加工を行う際にはハンドリング性を確保するために環状フレームの内側にテープを介して円形板状物を支持し、環状フレームでハンドリングが行えるようにされている。このように環状フレームの内側にテープを介して支持した円形板状物を、分割予定ラインに沿ったバー状の部材(バー部材)を用いて分割予定ラインに外力を付与し分割する場合、バー部材は円形板状物の直径よりも長い長さを有する必要があるが、円形板状物の外側領域の分割予定ラインにそのようなバー部材を作用させると、環状フレームにバー部材が干渉してしまい、外力を付与することができなくなる。そのため、環状フレームを内側の開口サイズがバー部材が当たらない大きなものとする必要があり、このような大きな環状フレームは、円形板状物に対して過度に大きく、適正サイズではないものを使用することになる。
【0006】
円形板状物のサイズに対して過度に大きい環状フレームを使用するとなると、消耗品であるテープも環状フレームのサイズに合わせて大きくする必要があり、テープの使用量が増すため非経済的であるという問題がある。また、分割以外の例えば分割起点形成工程や分割後のチップをピックアップするピックアップ工程等の工程で使用される加工装置では、円形板状物に対応したサイズの環状フレームを使用することが要求されるため、分割工程のためのみに円形板状物を過度に大きな環状フレームに貼り変える作業が必要となり、非常に手間がかかって生産性が低下する。さらに、円形板状物が例えば現状で最大径のウェーハであった場合、このウェーハに適合する、すなわちバー部材が干渉しない大きな環状フレームを特別に製作しなければならないという問題もある。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その主たる課題は、円形板状物に応じた適正サイズの環状フレームの内側にテープを介して支持した円形板状物の全ての分割予定ラインを、バー部材が環状フレームに干渉せずにバー部材で分割することができる分割装置および分割方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の請求項1に記載の分割装置は、長さが異なる分割予定ラインを複数有し該分割予定ラインに沿って分割起点が形成された円形板状物と、該円形板状物の一面に貼着されたテープと、該テープの外周が貼着された該円形板状物を収容する大きさの開口部を有した環状フレームとからなる円形板状物ユニットの該円形板状物を、該分割予定ラインに沿って分割する分割装置であって、前記円形板状物ユニットの前記環状フレームを支持する支持面を有し、該円形板状物ユニットの円形板状物を上側とし該円形板状物に対応した領域の前記テープを下側として該円形板状物と該円形板状物に対応した領域の該テープとを露出させた状態で該環状フレームを保持する環状フレーム保持手段と、該環状フレーム保持手段で保持された前記環状フレームに貼着された前記テープの下方に配設され、該テープを介して前記円形板状物の前記分割予定ラインの伸長方向と平行に伸長し該分割予定ラインを分割する該環状フレームの前記開口部の直径よりも短い長さを有したバーユニットと、該バーユニットを分割すべき前記分割予定ラインに対して直交方向に相対移動させる移動手段と、を備え、前記バーユニットは、前記円形板状物の分割すべき前記分割予定ラインの中で最短の該分割予定ラインよりも長く、該円形板状物の分割すべき該分割予定ラインの中で最長の該分割予定ラインよりも短い長さを有した第一バー部材と、分割すべき前記分割予定ラインの中で最長の該分割予定ラインよりも長い長さを有した第二バー部材と、を少なくとも有し、前記第一バー部材は、前記円形板状物の外側領域に位置する前記分割予定ラインの分割を担い、前記第二バー部材は前記円形板状物の中央領域に位置する前記分割予定ラインの分割を担い、前記移動手段によって該第一バー部材と該第二バー部材とが該円形板状物の該外側領域と該中央領域とにそれぞれ位置付けられることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の請求項2に記載の分割方法は、請求項1に記載の分割装置で、長さが異なる分割予定ラインを複数有し該分割予定ラインに沿って分割起点が形成された円形板状物と、該円形板状物の一面に貼着されたテープと、該テープの外周が貼着された該円形板状物を収容する大きさの開口部を有した環状フレームとからなる円形板状物ユニットの該円形板状物を、該分割予定ラインに沿って分割する分割方法であって、前記環状フレーム保持手段で、前記円形板状物ユニットの前記環状フレームを保持する保持ステップと、前記環状フレーム保持手段で固定される前記円形板状物ユニットの円形板状物の分割すべき前記分割予定ラインと、前記バー部材とを位置合わせする位置合わせステップと、該位置合わせステップと前記保持ステップとを実施した後、分割すべき前記分割予定ラインの中で最短の該分割予定ラインを含む前記外側領域において前記移動手段によって前記第一バー部材が分割すべき該分割予定ラインに対して直交方向に相対移動されることで、該外側領域において該分割予定ラインに沿って円形板状物を分割する第一分割ステップと、分割すべき前記分割予定ラインの中で最長の該分割予定ラインを含む前記中央領域において前記移動手段によって前記第二バー部材が分割すべき該分割予定ラインに対して直交方向に相対移動されることで、該中央領域において該分割予定ラインに沿って円形板状物を分割する第二分割ステップと、を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明では、円形板状物の、分割予定ラインが比較的短い外側領域と分割予定ラインが比較的長い中央領域とにそれぞれ対応した長さの異なるバー部材を用いて分割予定ラインを分割する。このため、各バー部材の長さを分割予定ラインを分割するのに十分、かつ、必要最低限の長さに構成することができる。その結果、円形板状物に応じた適正サイズの環状フレームを用いながら、バー部材が環状フレームに干渉せずに円形板状物をバー部材で確実に分割することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、円形板状物に応じた適正サイズの環状フレームの内側にテープを介して支持した円形板状物の全ての分割予定ラインを、バー部材が環状フレームに干渉せずにバー部材で分割することができる分割装置および分割方法が提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施形態に係る分割装置で分割加工が施される半導体ウェーハの、(a)斜視図、(b)断面図である。
図2】一実施形態の分割装置の斜視図である。
図3】同分割装置の基台と移動テーブルを分解した状態の斜視図である。
図4】同分割装置が具備する環状フレーム保持手段の側断面図である。
図5】同分割装置が具備するバー部材とウェーハとの相対位置を模式的に示す平面図である。
図6】同バー部材の一部側断面および吸引路の吸引経路を示す図である。
図7】同分割装置によるウェーハの分割方法の過程を示す側断面図である。
図8】同分割方法の過程を模式的に示す平面図である。
図9】バーユニットの他の実施形態によるウェーハの分割方法を模式的に示す平面図である。
図10】バーユニットのさらに他の実施形態を具備する分割装置の斜視図である。
図11図10に示した分割装置の基台と移動テーブルを分解した状態の斜視図である。
図12図10に示した分割装置が具備するバー部材とウェーハとの相対位置を模式的に示す平面図である。
図13図10に示した分割装置によるウェーハの分割方法の過程を模式的に示す平面図である。
図14】バー部材の他の実施形態の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1の符号1は一実施形態で分割加工が施される半導体ウェーハ等のウェーハ(円形板状物)を示しており、図2はウェーハ1に分割加工を施す一実施形態の分割装置10を示している。
【0014】
[1]ウェーハ
図1に示すウェーハ1は、厚さが例えば数百μm程度の円板状に形成され、外周縁の一部には、結晶方位を示すオリエンテーションフラットと呼ばれる切欠き1cが形成されている。図1(a)に示すようにウェーハ1には格子状の複数の分割予定ライン2によって複数の矩形領域3が設定されており、これら矩形領域3の表面1a側には、図1(b)に示すようにICやLSIからなる電子回路を有するデバイス4が形成されている。ウェーハ1は円板状であるため、分割予定ライン2の長さは均一ではなく、長さが異なっているものが複数本設定されている。
【0015】
図1に示すように、ウェーハ1は、裏面1bにテープ6が貼着され、このテープ6の外周に環状フレーム7が貼着されウェーハユニット(円形板状物ユニット)8とされて分割装置10に搬入される。環状フレーム7はステンレス等の剛性を有する金属板等からなるものでウェーハ1を収容する大きさの円形状の開口部7aを有し、ウェーハ1は開口部7aに同心状に配設されてテープ6に貼着される。
【0016】
テープ6は、伸縮性を有するポリ塩化ビニルやポリプロピレン等の合成樹脂シートからなる基材の片面に粘着層が形成されたものが用いられ、ウェーハ1と環状フレーム7は片面の粘着層に貼着され、ウェーハ1は表面1a側が露出した状態とされる。環状フレーム7はウェーハ1のサイズに適合した適正サイズのものであり、ウェーハ1は、環状フレーム7およびテープ6を介してハンドリングされる。
【0017】
図1(b)に示すように、ウェーハ1の内部には、分割予定ライン2に沿って改質層5が予め形成されている。改質層5は透過性を有する所定波長のパルスレーザビームをウェーハ1の内部に集光点を合わせて照射することにより形成される。改質層5はウェーハ1の他の部分と比較して強度が低下しており、分割起点となる。
【0018】
なお、本実施形態ではウェーハ1の分割予定ライン2に沿った分割起点を改質層5としているが、分割起点は改質層5に限られず、切削ブレードで切削したりレーザビームを照射したりして形成した溝等であってもよい。
【0019】
次に、図2に示す分割装置10、およびこの分割装置10を用いたウェーハ1の分割方法を説明する。
【0020】
[2]分割装置
[2−1]構成
図2に示すように、分割装置10は、矩形状の基台11と、この基台11上にY方向に移動可能に載置された矩形状の移動テーブル15とを具備している。基台11上にはY方向に延びる互いに平行な一対のガイドレール12がX方向に離間して配設されており、X1側のガイドレール12の上面には断面V字状のガイド溝12aが形成されている。なお、以下の説明でのX(X1,X2)・Y(Y1,Y2)・Z方向は、図2に記載の座標軸X(X1,X2)・Y(Y1,Y2)・Z方向に一致するものとする。
【0021】
移動テーブル15は、図3に示すように、中央部に円形孔15bが形成されており、下面の所定箇所には上記ガイド溝12aに摺動可能に係合する凸条15aが形成されている。移動テーブル15は凸条15aがガイド溝12aに沿って摺動することにより基台11上をY方向に沿って移動可能とされ、移動テーブル15の移動は移動手段20によってなされる。
【0022】
移動手段20は、図3に示すように、基台11上にX2側のガイドレール12に近接配置され、Y2側の端部が軸受16に正逆回転可能に支持されたY方向に延びる雄ねじロッド21と、この雄ねじロッド21のY1側の端部に連結されて雄ねじロッド21を回転駆動するパルスモータ22と、移動テーブル15の下面に固定されて雄ねじロッド21が螺合する雌ねじブロック23とから構成されている。この移動手段20によれば、パルスモータ22によって雄ねじロッド21が正逆回転することで、その回転方向に応じたY方向(Y1方向またはY2方向)に雌ねじブロック23を介して移動テーブル15が移動する。
【0023】
図2に示すように、移動テーブル15上には、環状フレーム7を保持してウェーハユニット8を水平な状態に保持する環状フレーム保持手段30と、分割予定ライン2に沿ってウェーハ1を分割するバーユニット50が配設されている。
【0024】
環状フレーム保持手段30は、図2および図4に示すように、ウェーハ1の外径よりもやや大きい内径を有し水平な環状の上端縁を有する円筒台31と、この円筒台31の周囲に配設された円筒台を囲繞する昇降可能な環状のフレーム保持部材35とを備えている。円筒台31の下端部には、図2に示すようにフランジ部32が形成されている。フランジ部32は移動テーブル15の円形孔15bに回転可能に嵌合されており、円筒台31は、フランジ部32に巻架されたベルト43を含む回転手段40で回転駆動される。
【0025】
回転手段40は、移動テーブル15の下面側に取り付けられたパルスモータ41と、移動テーブル15の上面側に配設されたパルスモータ41の回転軸に装着されたプーリ42と、プーリ42とフランジ部32とに巻架されたベルト43とから構成されている。この回転手段40によれば、パルスモータ41によって正逆回転するプーリ42の回転がベルト43を介してフランジ部32に伝達されて、円筒台31が回転する。
【0026】
環状のフレーム保持部材35は円筒台31と同心状に配設されており、一定幅に形成された上面は水平で、この上面はウェーハユニット8の環状フレーム7を支持する支持面35aとされている。フレーム保持部材35の外周側には、支持面35aに載置された環状フレーム7を支持面35aとの間に挟んで環状フレーム7を保持する複数のクランプ機構36が配設されている。フレーム保持部材35の円形状の開口部35bは円筒台31の外径よりも大きく、かつ、環状フレーム7の内径よりもやや小さく設定され、開口部35bを円筒台31が相対的に通過可能となっている。
【0027】
フレーム保持部材35は、円筒台31の周囲に配設された空気圧や油圧等用いた流体圧シリンダからなる複数のシリンダ装置37によって昇降駆動される。シリンダ装置37は上方に延びるピストンロッド37aを有しており、図2に示すようにフランジ部32に固定されている。フレーム保持部材35は、ピストンロッド37aの上端に固定されている。シリンダ装置37のピストンロッド37aが同期して伸縮することにより、フレーム保持部材35が昇降する。
【0028】
上記環状フレーム保持手段30には、図4に示すように、ウェーハユニット8が、ウェーハ1を上側とし、かつ、テープ6を下側として、ウェーハ1が円筒台31上に同心状に載置され、環状フレーム7がフレーム保持部材35の支持面35aに載置されてクランプ機構36で保持される。この保持状態で、ウェーハ1は上側に露出し、ウェーハ1に対応した領域のテープ6が円筒台31内において下方に露出する。
【0029】
環状フレーム保持手段30の円筒台31の内部であって、環状フレーム保持手段30に保持されたウェーハユニット8のテープ6の下方にバーユニット50が配設されている。
【0030】
バーユニット50は、図3および図4に示すように、基台11に固定された直方体状のユニット台59と、ユニット台59上に立設された矩形板状の第一バー部材51、第二バー部材52、第三バー部材53とを備えている。各バー部材51,52,53は面方向がX・Z面に沿っており、上端縁がX方向に伸長している。これらバー部材51,52,53のX方向の長さは、環状フレーム7の開口部7aの直径よりも短く、また、高さは上端縁が円筒台31の上端縁に揃う程度に設定されている。
【0031】
第二バー部材52はユニット台59の中央部に立設され、この第二バー部材52のY方向両側に、それぞれ所定間隔をおいて第一バー部材51と第三バー部材53が立設されている。図5は、円筒台31を回転させて、環状フレーム保持手段30に保持したウェーハ1の一方向に伸長する分割予定ライン2をX方向と平行に定めた状態を示している。同図に示すように、X方向長さは、第一バー部材51と第三バー部材53は同じであり、第二バー部材52は第一バー部材51および第三バー部材53よりも長い。同じ長さの第一バー部材51と第三バー部材53は、ウェーハ1の分割予定ライン2の中で、最短すなわち最も端部側の分割予定ライン2よりも長く、かつ、最長すなわち直径あるいは直径付近の分割予定ライン2よりも短い長さを有している。本実施形態の第三バー部材53は、本発明で言う第一バー部材に相当するものである。また、第二バー部材52は、分割予定ライン2の中で最長の分割予定ライン2よりも長い長さを有している。
【0032】
バーユニット50の各バー部材51,52,53は、移動テーブル15がY方向に移動することで、円筒台31の内部において円筒台31に対しY方向に相対移動することになる。移動テーブル15は、第二バー部材52の両側の第一バー部材51および第三バー部材53のX方向両端縁が、それぞれ円筒台31の内周面に当接する直前の範囲で移動可能であり、ユニット台59はこの動きを妨げない。
【0033】
さて、図5は、図中右側(Y1側)の第一バー部材51が円筒台31の内周面に当接する直前の状態、すなわちバーユニット50がY1側への移動端に位置している状態を示している。同図に示すように、この状態で第一バー部材51は環状フレーム保持手段30に保持されたウェーハ1から外側にY1側に外れ、かつ、X方向の長さが環状フレーム7内に収まる長さとなっている。また、バーユニット50がY2側への移動端に位置した際には、各バー部材51,52,53は図5で左右対称の左側に位置する(二点鎖線で示す)。
【0034】
このように移動テーブル15がY方向に移動してバーユニット50を分割予定ライン2に対し直交するY方向に相対移動する過程で、第一バー部材51がウェーハ1におけるY1側の複数の分割予定ライン2よりも長い領域すなわちカバー可能な領域が、第一領域(外側領域)A1とされる。また、第三バー部材53がY2側の複数の分割予定ライン2をカバー可能な領域が、第三領域(外側領域)A3とされる。そして、第一領域A1と第三領域A3との間の、第一バー部材51および第三バー部材53ではカバーできず第二バー部材52のみでカバー可能な領域が、第二領域(中央領域)A2とされる。
【0035】
各バー部材51,52,53は、図6に示すように幅方向(Y方向)の中間部にスリット状の吸引路54を有している。吸引路54はX方向両端部において閉じられており、上で言うバー部材のX方向の長さとは、実質的にはこの吸引路54のX方向の長さを言う。
【0036】
図6に示すように、各バー部材51,52,53の上端部は、吸引路54のY2側の板部55aがY1側の板部55bよりも高く形成されている。また、高い方の板部55aの上端面は平坦に形成されており、この上端面から低い方の板部55bにわたる上端面の断面は、Y1側に傾斜しながら凹状に湾曲する湾曲面56に形成されている。各バー部材51,52,53においては、高い方の板部55aの上端面が、環状フレーム保持手段30に保持されたウェーハユニット8のテープ6の下面に当接または近接する。
【0037】
バーユニット50には各バー部材51,52,53に上記吸引路54がそれぞれ独立して形成され、これら吸引路54には、図4および図6に示すように途中に電磁切替弁61が介在された吸引管路62がそれぞれ連通されており、これら吸引管路62は収束して吸引源63に連通されている。電磁切替弁61は吸引路54を開閉する弁であり、吸引源63を運転した状態で電磁切替弁61を「開」にすると吸引路54内の空気が吸引され、吸引路54の上端開口に負圧が作用し、「閉」に切り替えると常圧に戻る。各吸引路54は各吸引管路62に電磁切替弁61がそれぞれ設けられているため、それぞれバー部材51,52,53ごとに独立して負圧/常圧の切り替えがなされるようになっている。
【0038】
上記各バー部材51,52,53によってウェーハ1を分割する際には、吸引路54を負圧にしてテープ6の下面をウェーハ1とともに吸引した状態で移動テーブル15をY1側に移動させてバーユニット50をY2側に相対移動させる。そしてその移動の途中において図6に示すようにバー部材51,52,53の高い方の板部55aにおける上端面の吸引路54側のエッジ(割断エッジと称する)57がウェーハ1のX方向に伸長する分割予定ライン2にテープ6を介して一致すると、ウェーハ1の分割予定ライン2の右側(低い方の板部55b側)が下方に吸引される。これにより割断エッジ57によって曲げ応力が分割予定ライン2に沿って発生し、ウェーハ1は改質層5が形成されて強度が低下しているその分割予定ライン2に沿って割断される。
【0039】
バーユニット50においては、第一〜第三バー部材51,52,53は、それぞれウェーハ1の第一〜第三領域A1,A2,A3に位置する分割予定ライン2の分割を担い、移動テーブル15のY方向への移動に応じて、第一〜第三バー部材51,52,53はそれぞれ第一〜第三領域A1,A2,A3に位置付けられる。
【0040】
また、本装置10は、図2に示すように環状フレーム保持手段30に保持されたウェーハ1の分割予定ライン2を検出する検出手段60を具備している。検出手段60は基台11のY2側の端部に立設されたL字状の支柱61の先端に取り付けられ、円筒台31の上方に位置付けられている。検出手段60はCCD等の撮像素子を備え、ウェーハ1の表面1aを撮像することで分割予定ライン2の検出がなされる。
【0041】
[2−2]分割方法
以上が一実施形態の分割装置10の構成であり、次いで該装置10を用いたウェーハ1の分割方法を説明する。
【0042】
はじめに、図4に示すように、フレーム保持部材35を、支持面35aが円筒台31の上端と同じとなる高さ位置にシリンダ装置37によって位置付け、ウェーハユニット8を環状フレーム保持手段30上に同心状に保持する(保持ステップ)。ウェーハユニット8は、ウェーハ1を上側とし、かつ、テープ6を下側として、環状フレーム7をフレーム保持部材35上に載置してクランプ機構36で挟持し、テープ6を介してウェーハ1を円筒台31上に載置して環状フレーム保持手段30に保持される。
【0043】
次に、円筒台31とともに環状フレーム保持手段30を回転させ、ウェーハ1の分割すべき一方向に伸長する分割予定ライン2をバー部材51〜53の伸長方向であるX方向と平行に位置合わせする(位置合わせステップ)。位置合わせステップは、検出手段60でウェーハ1の表面を撮像することで分割予定ライン2がX方向と平行になるように円筒台31の回転角度を調整して行う。次に、図7(a)に示すようにシリンダ装置37によってフレーム保持部材35を下降させ、これによりテープ6を拡張してウェーハ1を分割しやすいようにする。なお、テープ6の拡張は必要に応じて行うものであり、例えばウェーハ1がきわめて薄く拡張しない状態でも分割可能であれば、特にテープ6を拡張させなくてもよい。
【0044】
次に、移動テーブル15をY1方向に所定速度で連続的に移動させることで、図8(a)〜(c)に示すようにバーユニット50をY2方向に相対移動させながら、X方向に伸長する全ての分割予定ライン2を同図においてY1側からY2側に向かって順次分割する。
【0045】
すなわち、はじめに図8(a)に示すようにバーユニット50を最もY1側に位置付け、第一バー部材51側の電磁切替弁61を開として吸引路54を負圧とし、バーユニット50をY2方向に相対移動させて第一バー部材51の上端をテープ6の下面に沿ってY2方向に移動させる。これにより、Y1側の端部の最短の分割予定ライン2から第一領域A1の複数の分割予定ライン2を第一バー部材51によって順次割断してウェーハ1を分割していく(第一分割ステップ)。第一分割ステップでは、第三バー部材53は分割予定ライン2の全長をカバーしていないため、電磁切替弁61は閉として吸引路54を負圧とはしない。
【0046】
分割予定ライン2は分割起点である改質層5が形成されていることにより、通過する第一バー部材51から負圧作用を受けると第一バー部材51の割断エッジ57から曲げ応力を受け、順次割断されていく。また、第一バー部材51と同時に第二バー部材52も吸引路54を負圧とし、第二領域A2におけるY2側の一部の分割予定ライン2を第二バー部材52によって順次割断してウェーハ1を分割していく。
【0047】
第一領域A1の全ての分割予定ライン2が割断されたら第一バー部材51側の電磁切替弁61を閉とし、図7(b)および図8(b)に示すようにバーユニット50のY2方向への相対移動を続けながら残りの第二領域A2の分割予定ライン2を第二バー部材52のみで分割していく(第二分割ステップ)。第二分割ステップでは、第二領域A2に形成されている最長の分割予定ライン2を含む複数の分割予定ライン2が割断される。
【0048】
第二分割ステップの終盤においては第三バー部材53が第三領域A3に入り始めるので、ここで第三バー部材53側の電磁切替弁61を開として吸引路54を負圧とし、図8(c)に示すように第三バー部材53で第三領域A3の分割予定ライン2の割断を開始するとともに、第二バー部材52による第二領域A2の分割予定ライン2の割断を続ける(第三分割ステップ)。そして、Y2側の端部の最短の分割予定ライン2が第三バー部材53によって割断されたら、X方向に伸長する全ての分割予定ライン2が割断されたことになる。
【0049】
続いて、図8(d)に示すように円筒台31を回転させてウェーハユニット8を90°回転させ、検出手段60によってウェーハ1の表面1aを撮像しながら、割断済みの分割予定ライン2に直交する方向に伸長する未割断の分割予定ライン2をX方向と平行に位置合わせする(位置合わせステップ)。この後、バーユニット50を元のY1側に戻してから、上記第一〜第三分割ステップを同様の要領で行う。または、図8(e)に示すようにバーユニット51をY2側に到達した状態から、第三領域A3、第二領域A2、第一領域A1の順に分割していってもよい。
以上により、ウェーハ1は格子状に設定された全ての分割予定ライン2に沿って分割される。
【0050】
[2−3]一実施形態の作用効果
上記一実施形態では、ウェーハ1の、分割予定ライン2が比較的短い第一領域A1および第三領域A3と、分割予定ライン2が比較的長い第二領域A2とにそれぞれ対応した長さの異なる第一〜第三バー部材51,52,53を用いて分割予定ライン2を割断してウェーハ1を分割する。このため、各バー部材51,52,53の長さを分割予定ライン2を分割するのに十分、かつ、必要最低限の長さに構成することができる。その結果、ウェーハ1に応じた適正サイズの環状フレーム7を用いながら、バー部材51,52,53が環状フレーム7に干渉せずにウェーハ1を分割予定ライン2に沿ってバー部材51,52,53により確実に分割することができる。
【0051】
なお、上記実施形態では、図7(a)に示したようにテープ6を拡張した時点でウェーハ1は分割予定ライン2に沿って分割されていないとして説明したが、テープ6の拡張量を調整することでウェーハ1に付与される外力を大きくして、分割起点である改質層5が形成された分割予定ライン2に沿ってウェーハ1を予備分割しておき、予備分割で分割されなかった未分割部分を、上記のようにバー状部材51〜53で分割するようにしてもよい。
【0052】
[3]バーユニットの他の実施形態
[3−1]2つのバー部材を有する形態
上記一実施形態のバーユニット50は、ウェーハ1の最長の分割予定ライン2を含む第二領域A2の分割を担う第二バー部材52の両側に、最短の分割予定ライン2を含むウェーハ1の両側の第一、第三領域A1,A3の分割を担う第一、第三バー部材51,53が配設された構成であり、Y方向に一度の移動で、一方向に伸長する全ての分割予定ライン2を割断可能なものである。ところで本発明は少なくとも第一バー部材51と第二バー部材52を有することを特徴とするものである。したがって図9に示す実施形態のバーユニット50のように、バー部材は上記の第一バー部材51と第二バー部材52の2つのみを有する構成であってもよい。
【0053】
この実施形態のバーユニット50によれば、図9(a)〜(b)に示すように第一領域A1と第二領域A2の分割予定ライン2を、それぞれ上記実施形態と同様にして第一バー部材51と第二バー部材52とにより順次割断してウェーハ1を分割した後、図9(c)に示すように円筒台31を回転させてウェーハユニット8を180°回転させ、未割断の分割予定ライン2を有する第三領域A3をY1側に反転させて配する。この後、バーユニット50をY1側に戻しながら、第二領域A2、第三領域A3の順で分割予定ライン2を割断する。これにより全てのX方向に伸長する分割予定ライン2が割断される。
【0054】
[3−2]多数のバー部材を有する形態
上記各実施形態のバーユニット50は、基本的にはウェーハ1の第一〜第三領域A1,A2,A3、すなわち中央領域とその両側の外側領域に位置する複数の分割予定ライン2を、それぞれ一つのバー部材で割断する形態であったが、中央領域および外側領域を複数のバー部材でまとめて分割する形態であってもよい。
【0055】
図10および図11は、そのような形態のバーユニット50を具備した分割装置10を示している。この場合のバーユニット50は、図12に示すように、Y方向中央部に最長の分割予定ライン2よりも長い長さを有しウェーハ1の中央領域に位置する複数の分割予定ライン2の分割を担う複数の第二バー部材52と、これら第二バー部材52のY方向両側に配設され、最短の分割予定ライン2よりも長く、かつ、最長の分割予定ライン2よりも短い長さを有しウェーハ1の外側領域に位置する複数の分割予定ライン2の分割を担う複数の第一バー部材51とを有している。各バー部材51,52は小さい間隔をおいて隣接して配列されるか、あるいは全てを合体させて一つのブロックとし、ブロックに多数の吸引路54を形成してバー部材51,52を形成した構成としてもよい。
【0056】
このバーユニット50によれば、図13(a)〜(f)に示すように、ウェーハ1に対しY1側からY2側に相対的に移動させながら、分割予定ライン2をカバーする、すなわち分割予定ライン2よりも長さが長いバー部材51,52の吸引路54を負圧とすることで、連続的に分割予定ライン2を割断してウェーハ1を分割していくことができる。このように多数のバー部材を備えることにより、移動テーブル15の移動距離が短くて全ての分割予定ライン2の分割を行うことができ、短時間で分割加工を済ませることができる。また、バー部材を細分化することでバー部材が環状フレーム7に干渉しにくくなり、したがって環状フレーム7のサイズが小さくても分割が可能になるとともに、テープ6の使用量を抑えることができるといった利点を得ることができる。
【0057】
[4]バー部材の他の実施形態
上記実施形態のバー部材51〜53は、吸引路54を負圧とし、ウェーハ1を吸引して分割予定ライン2に沿って分割する構造のものであるが、本発明のバー部材としては分割予定ライン2に沿って外力を付与しウェーハ1を分割可能なものであれば、いかなる形態のものであってよい。例えば図14に示す押圧刃70の先端で分割予定ライン2を押し上げて割断し、ウェーハ1を分割するようなものを採用することができる。押圧刃70は
ウェーハの外側領域および中央領域の分割予定ラインを割断すべく複数が具備され、それぞれの押圧刃70が独立して上下動する構成とされる。
【0058】
なお、上記実施形態では半導体ウェーハ等のウェーハ1を本発明の被加工物である円形板状物としているが、本発明の円形板状物はこの種のウェーハに限定されず、例えばガラスやサファイア基板、セラミック等の各種円形板状物を含むものとする。
【符号の説明】
【0059】
1…ウェーハ1(円形板状物)
2…分割予定ライン
5…改質層(分割起点)
6…テープ
7…環状フレーム
7a…環状フレームの開口部
8…ウェーハユニット(円形板状物ユニット)
10…分割装置
20…移動手段
30…環状フレーム保持手段
35a…支持面
50…バーユニット
51…第一バー部材
52…第二バー部材
53…第三バー部材
A1…第一領域(外側領域)
A2…第二領域(中央領域)
A3…第三領域(外側領域)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
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図10
図11
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図14