特開 2024-151726 拡張装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151726

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】拡張装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20241018BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20241018BHJP

   B26F 3/00 20060101ALI20241018BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 W

H01L21/68 N

B26F3/00 Z

B28D5/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065356

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【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】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(72)【発明者】

【氏名】服部 篤

(72)【発明者】

【氏名】政田 孝行

(72)【発明者】

【氏名】武藤 栄

【テーマコード（参考）】

3C060

3C069

5F063

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C060AA10

3C060CA10

3C060CC13

3C069AA03

3C069BA04

3C069BA08

3C069CA05

3C069CB01

3C069CB03

3C069EA01

5F063AA31

5F063AA33

5F063BA32

5F063BA43

5F063BA44

5F063BA45

5F063BA47

5F063BA48

5F063DD73

5F131AA02

5F131BA52

5F131CA07

5F131EC44

(57)【要約】

【課題】被加工物を支持するフレームの位置の変動を抑制可能な拡張装置を提供する。
【解決手段】被加工物と、被加工物に固定された拡張可能なシートと、シートの外周部が固定された環状のフレームと、を含む被加工物ユニットのシートを拡張する拡張装置であって、フレームを支持する支持ユニットと、フレームを支持ユニットに固定する固定ユニットと、フレームが固定ユニットによって支持ユニットに固定された状態でシートを拡張する拡張ユニットと、を備え、支持ユニットは、固定ユニットによる固定が解除された状態のフレームを固定することによってフレームの位置の変動を抑制可能な固定部を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物と、該被加工物に固定された拡張可能なシートと、該シートの外周部が固定された環状のフレームと、を含む被加工物ユニットの該シートを拡張する拡張装置であって、
該フレームを支持する支持ユニットと、
該フレームを該支持ユニットに固定する固定ユニットと、
該フレームが該固定ユニットによって該支持ユニットに固定された状態で該シートを拡張する拡張ユニットと、を備え、
該支持ユニットは、該固定ユニットによる固定が解除された状態の該フレームを固定することによって該フレームの位置の変動を抑制可能な固定部を含むことを特徴とする拡張装置。

【請求項2】

該シートのうち該被加工物又は該フレームに固定されていない領域を加熱して収縮させる加熱ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の拡張装置。

【請求項3】

該固定部には、該フレームを固定する電磁石が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の拡張装置。

【請求項4】

該固定部には、該フレームを吸引する吸引溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の拡張装置。

【請求項5】

該固定部には、該フレームの側面に接触して該フレームの位置を調節する接触部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の拡張装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物に固定されたシートを拡張する拡張装置に関する。

【背景技術】

【0002】

デバイスチップの製造プロセスでは、互いに交差する複数のストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスを備えるチップ（デバイスチップ）が得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

【0003】

ウェーハの分割には、環状の切削ブレードで被加工物を切削する切削装置が用いられる。また、近年では、レーザー加工によってウェーハを分割するプロセスの開発も進められている。例えば、ウェーハに対して透過性を有するレーザービームをウェーハの内部で集光させつつ、レーザービームをストリートに沿って走査することにより、ウェーハの内部に改質層がストリートに沿って形成される。ウェーハの改質層が形成された領域は、他の領域よりも脆くなる。そのため、改質層が形成されたウェーハに外力を付与すると、改質層が分割起点として機能し、ウェーハがストリートに沿って分割される。

【0004】

ウェーハへの外力の付与には、例えば拡張可能なシート（エキスパンドシート）が用いられる。ウェーハにシートを固定した後、シートを引っ張って拡張することにより、ウェーハに外力が放射状に付与される。シートの拡張は、手作業で行うこともできるが、専用の拡張装置（エキスパンド装置）によって実施されることもある。拡張装置を用いると、シートの拡張作業が自動化され、ウェーハの処理効率が向上する。

【0005】

なお、ウェーハが複数のデバイスチップに分割された後にシートの拡張を解除すると、シートに弛みが生じる。このシートの弛みは、デバイスチップの位置ずれ、デバイスチップ同士の衝突による損傷等の不都合が生じる原因となる。そこで、シートの拡張を解除した後、シートの弛みが生じた領域を加熱して熱収縮させる、ヒートシュリンクと称される処理が実施されることがある（特許文献１、２参照）。ヒートシュリンクを施すと、シートの弛みが解消され、デバイスチップの位置ずれや損傷が防止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０－２０６１３６号公報

【特許文献2】特開２０２０－１７７９５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

拡張装置を用いてウェーハ等の被加工物を分割する場合には、被加工物が拡張可能なシート（エキスパンドシート）を介して環状のフレームによって支持されることにより、被加工物ユニットが構成される。また、拡張装置には、被加工物ユニットのフレームを下側から支持する支持ユニットと、フレームを上側から押さえて支持ユニットに固定する固定ユニットとが搭載される。

【0008】

支持ユニットと固定ユニットとによってフレームを挟み込んで固定した状態で、シートを介して被加工物を上方に押し上げることにより、シートが放射状に拡張される。その結果、シートに固定されている被加工物に外力が付与され、被加工物が分割される。そして、シートの拡張が完了すると、固定ユニットによるフレームの固定が解除され、必要に応じてシートに加熱処理（ヒートシュリンク）が施された後、被加工物ユニットが所定の場所へ搬送される。

【0009】

しかしながら、シートの拡張後にフレームの固定が解除される際には、支持ユニット上でフレームの意図しない位置の変動が生じやすい。例えば、シートを引っ張って拡張すると、シートに応力が生じる。そして、フレームの固定が解除される際にシートの応力が解放されてフレームに外力が作用し、フレームの位置がずれることがある。特に、被加工物を多数の小型チップに分割するために被加工物の突き上げ量（シートの拡張量）を大きくした場合や、伸縮しにくいシートを用いた場合には、シートに生じる応力も大きくなり、フレームの位置の変動がより生じやすくなる。

【0010】

フレームの位置が変動すると、被加工物の分割によって得られたチップの配列が乱れたり、その後のシートの加熱処理や被加工物ユニットの搬出処理等の円滑な実施が妨げられたりするおそれがある。そのため、フレームの位置の変動は、被加工物ユニットの処理効率が低下する要因となり得る。

【0011】

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、被加工物を支持するフレームの位置の変動を抑制可能な拡張装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様によれば、被加工物と、該被加工物に固定された拡張可能なシートと、該シートの外周部が固定された環状のフレームと、を含む被加工物ユニットの該シートを拡張する拡張装置であって、該フレームを支持する支持ユニットと、該フレームを該支持ユニットに固定する固定ユニットと、該フレームが該固定ユニットによって該支持ユニットに固定された状態で該シートを拡張する拡張ユニットと、を備え、該支持ユニットは、該固定ユニットによる固定が解除された状態の該フレームを固定することによって該フレームの位置の変動を抑制可能な固定部を含む拡張装置が提供される。

【0013】

なお、好ましくは、該拡張装置は、該シートのうち該被加工物又は該フレームに固定されていない領域を加熱して収縮させる加熱ユニットを更に備える。

【0014】

また、好ましくは、該固定部には、該フレームを固定する電磁石が設けられている。又は、好ましくは、該固定部には、該フレームを吸引する吸引溝が設けられている。又は、好ましくは、該固定部には、該フレームの側面に接触して該フレームの位置を調節する接触部材が設けられている。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様に係る拡張装置においては、支持ユニットが被加工物ユニットのフレームを固定する固定部を備える。これにより、固定ユニットによるフレームの固定が解除された後においてもフレームが支持ユニットに固定された状態を維持することが可能になり、フレームの位置の変動が抑制される。その結果、フレームの位置の変動に起因する被加工物ユニットの処理効率の低下が防止される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】拡張装置を示す斜視図である。

【図2】被加工物ユニットを示す斜視図である。

【図3】外力付与ユニットを示す斜視図である。

【図4】図４（Ａ）は被加工物ユニットを保持する外力付与ユニットを示す一部断面側面図であり、図４（Ｂ）はシートを拡張する外力付与ユニットを示す一部断面側面図であり、図４（Ｃ）はシートの拡張を解除する外力付与ユニットを示す一部断面側面図である。

【図5】シートを加熱する加熱ユニットを示す一部断面側面図である。

【図6】図６（Ａ）は固定部に吸引溝が設けられた外力付与ユニットを示す一部断面側面図であり、図６（Ｂ）は固定部に接触部材が設けられた外力付与ユニットを示す一部断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る拡張装置の構成例について説明する。図１は、拡張装置（エキスパンド装置）２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（第１水平方向、左右方向）とＹ軸方向（第２水平方向、前後方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（高さ方向、上下方向、鉛直方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

【0018】

拡張装置２は、拡張装置２を構成する各構成要素を支持又は収容する基台４を備える。基台４の前端側の角部には、カセット載置台６が設けられている。カセット載置台６上には、複数の被加工物ユニット１１を収容可能なカセット８が載置される。また、カセット載置台６には、カセット載置台６をＺ軸方向に沿って昇降させる昇降機構（不図示）が連結されている。カセット８からの被加工物ユニット１１の搬出、及び、カセット８への被加工物ユニット１１の搬入が適切に行われるように、昇降機構によってカセット８のＺ軸方向における位置（高さ位置）が調節される。

【0019】

図２は、被加工物ユニット（フレームユニット）１１を示す斜視図である。被加工物ユニット１１は、拡張装置２による加工の対象物である被加工物１３を備える。例えば被加工物１３は、単結晶シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面（第１面）１３ａ及び裏面（第２面）１３ｂを備える。

【0020】

被加工物１３は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）１５によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリート１５によって区画された複数の領域の表面１３ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等のデバイス１７が形成されている。被加工物１３をストリート１５に沿って分割することにより、デバイス１７をそれぞれ備える複数のチップ（デバイスチップ）が得られる。

【0021】

なお、被加工物１３の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１３は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなるウェーハ（基板）であってもよい。また、デバイス１７の種類、数、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１３にはデバイス１７が形成されていなくてもよい。

【0022】

被加工物１３には、外力の付与によって拡張可能なシート（エキスパンドシート）１９が固定される。例えばシート１９として、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着剤（糊剤）とを含むテープが用いられる。基材としては、伸縮性に富むポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等の樹脂を用いることができる。また、粘着剤としては、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等を用いることができる。なお、粘着剤は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化樹脂であってもよい。

【0023】

また、被加工物ユニット１１は、被加工物１３を支持する環状のフレーム２１を備える。例えば、フレーム２１は略円形に形成され、フレーム２１の中央部にはフレーム２１を厚さ方向に貫通する円形の開口２１ａが設けられている。なお、開口２１ａの直径は被加工物１３の直径よりも大きい。

【0024】

フレーム２１の開口２１ａの内側に被加工物１３が配置された状態で、シート１９の中央部が被加工物１３の裏面１３ｂ側に固定され、シート１９の外周部がフレーム２１に固定される。これにより、被加工物１３がシート１９を介してフレーム２１によって支持され、被加工物１３、シート１９及びフレーム２１を含む被加工物ユニット１１が構成される。

【0025】

被加工物１３には、分割起点（分割のきっかけ）がストリート１５に沿って形成される。例えば、被加工物１３が多光子吸収によって改質（変質）される条件で、被加工物１３にレーザービームが照射される。具体的には、レーザービームの波長が、少なくともレーザービームの一部が被加工物１３を透過するように設定される。すなわち、レーザービームは被加工物１３に対して透過性を有する。また、他のレーザービームの照射条件も、被加工物１３が適切に改質されるように設定される。例えば、被加工物１３が単結晶シリコンウェーハである場合には、レーザービームの照射条件は以下のように設定できる。
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：１Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：８００ｍｍ／ｓ

【0026】

上記のような条件で、レーザービームを被加工物１３の内部で集光させつつストリート１５に沿って走査することにより、被加工物１３の内部に改質層（変質層）がストリート１５に沿って形成される。被加工物１３の改質層が形成された領域は、他の領域よりも脆くなる。そして、改質層が形成された被加工物１３にシート１９を固定し、シート１９を放射状に引っ張って拡張すると、被加工物１３に外力が付与される。これにより、被加工物１３が改質層を分割起点として破断し、被加工物１３がストリート１５に沿って分割される。

【0027】

ただし、被加工物１３に形成される分割起点は改質層に限られない。例えば、被加工物１３を環状の切削ブレードで切削することにより、被加工物１３の表面１３ａ側又は裏面１３ｂ側に切削溝をストリート１５に沿って形成してもよい。この場合、切削溝が被加工物１３の分割起点として機能する。

【0028】

図１に示すように、被加工物ユニット１１はカセット８に収容される。そして、拡張装置２を用いてシート１９を拡張して被加工物１３を分割する際には、複数の被加工物ユニット１１を収容したカセット８がカセット載置台６上にセットされる。

【0029】

カセット載置台６の近傍には、被加工物ユニット１１を搬送する搬送ユニット（搬送機構）１０が設けられている。カセット８に収容された被加工物ユニット１１は、搬送ユニット１０によってカセット８から搬出される。例えば搬送ユニット１０は、被加工物ユニット１１の端部（フレーム２１）を把持するクランプを備える。そして、搬送ユニット１０は、カセット８に収容されている被加工物ユニット１１の端部を把持した状態で、カセット８から離れるようにＹ軸方向に沿って移動する。これにより、被加工物ユニット１１がカセット８から引き出されて搬出される。

【0030】

カセット載置台６の後方には、被加工物ユニット１１が仮置きされる仮置き領域１２が設けられている。仮置き領域１２には、仮置き領域１２に仮置きされた被加工物ユニット１１の位置合わせを行う位置合わせ機構１４が設置されている。

【0031】

位置合わせ機構１４は、一対のガイドレール１４ａ，１４ｂを備える。ガイドレール１４ａ，１４ｂは、Ｙ軸方向に沿って互いに概ね平行に配置され、Ｘ軸方向に沿って接近及び離隔するように移動する。また、ガイドレール１４ａ，１４ｂはそれぞれ、被加工物ユニット１１を下側から支持する支持面と、支持面に対して概ね垂直な挟持面とを備える。

【0032】

搬送ユニット１０によってカセット８から引き出された被加工物ユニット１１は、仮置き領域１２に搬送され、ガイドレール１４ａ，１４ｂの支持面によって支持される。そして、ガイドレール１４ａ，１４ｂがＸ軸方向に沿って互いに接近し、被加工物ユニット１１がガイドレール１４ａ，１４ｂの挟持面によって挟み込まれる。これにより、被加工物ユニット１１の位置合わせが行われる。

【0033】

仮置き領域１２の近傍には、被加工物ユニット１１を搬送する搬送ユニット（搬送機構）１６が設けられている。搬送ユニット１６は、移動機構１８と、移動機構１８の先端部に装着され被加工物ユニット１１を保持する保持部２０とを備える。例えば移動機構１８は、搬送アームと、搬送アームを水平方向（ＸＹ平面方向）に沿って旋回させる回転駆動源（不図示）と、搬送アームをＺ軸方向に沿って昇降させる昇降機構（不図示）とを備える。また、例えば保持部２０は、被加工物ユニット１１のフレーム２１の上面側を吸引保持する複数の吸引パッドを備える。

【0034】

仮置き領域１２の側方には、被加工物ユニット１１が仮置きされる仮置き領域２２が設けられている。仮置き領域２２には、仮置き領域２２に仮置きされた被加工物ユニット１１の位置合わせを行う位置合わせ機構２４が設置されている。位置合わせ機構２４は、一対のガイドレール２４ａ，２４ｂを備える。なお、ガイドレール２４ａ，２４ｂの構成及び機能は、ガイドレール１４ａ，１４ｂと同様である。

【0035】

仮置き領域２２の近傍には、被加工物ユニット１１を搬送する搬送ユニット（搬送機構）２６が設けられている。例えば搬送ユニット２６は、被加工物ユニット１１の端部（フレーム２１）を把持するクランプを備える。搬送ユニット２６は、ガイドレール２４ａ，２４ｂによって支持された被加工物ユニット１１の端部を把持した状態で、Ｙ軸方向に沿って移動し、被加工物ユニット１１を搬送する。

【0036】

仮置き領域２２の前方には、被加工物１３に外力を付与する外力付与ユニット２８が配置されている。外力付与ユニット２８は、フレーム２１を保持した状態で被加工物１３を押し上げることにより、シート１９を拡張して被加工物１３に外力を付与する。なお、外力付与ユニット２８による被加工物１３への外力の付与の詳細については後述する（図４（Ａ）～図４（Ｃ）参照）。

【0037】

外力付与ユニット２８の上方には、外力付与ユニット２８によって拡張されたシート１９を加熱して収縮させる加熱ユニット３０が配置されている。加熱ユニット３０は、外力付与ユニット２８によって拡張されたシート１９を加熱することにより、シート１９の弛みを解消する。なお、加熱ユニット３０によるシート１９の加熱の詳細については後述する（図５参照）。

【0038】

仮置き領域２２の後方には、チャンバー３２が設けられている。拡張装置２は、チャンバー３２の内部にも外力付与ユニット及び加熱ユニットを有する。そのため、拡張装置２は、仮置き領域２２の前方の外力付与ユニット２８及び加熱ユニット３０と、チャンバー３２に収容されている外力付与ユニット及び加熱ユニットとによって、被加工物１３への外力の付与及びシート１９の加熱を２箇所で実施することができる。

【0039】

具体的には、搬送ユニット１６は、仮置き領域１２に配置された被加工物ユニット１１を保持部２０で吸引保持して旋回し、仮置き領域２２又は外力付与ユニット２８に搬送する。仮置き領域２２に搬送された被加工物ユニット１１は、ガイドレール２４ａ，２４ｂによる位置合わせの後、搬送ユニット２６によってチャンバー３２に搬入される。そして、チャンバー３２内で被加工物１３への外力の付与とシート１９の加熱とが行われた後、被加工物ユニット１１は搬送ユニット２６によって再び仮置き領域２２に配置される。

【0040】

一方、仮置き領域１２から外力付与ユニット２８に搬送された被加工物ユニット１１は、外力付与ユニット２８によって保持される。そして、外力付与ユニット２８による被加工物１３への外力の付与と加熱ユニット３０によるシート１９の加熱とが実施される。

【0041】

仮置き領域１２における位置合わせ機構１４の下方には、被加工物１３を洗浄する洗浄ユニット３４が設けられている。被加工物１３への外力の付与とシート１９の加熱とが完了すると、被加工物ユニット１１は搬送ユニット１６によって仮置き領域２２又は外力付与ユニット２８から洗浄ユニット３４へ搬送される。

【0042】

洗浄ユニット３４は、被加工物ユニット１１を保持して回転するスピンナテーブル３６を備える。スピンナテーブル３６の上面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、被加工物ユニット１１を保持する保持面を構成している。スピンナテーブル３６の保持面は、スピンナテーブル３６の内部に形成された流路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

【0043】

スピンナテーブル３６には、スピンナテーブル３６をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。また、スピンナテーブル３６の周囲には、被加工物ユニット１１の端部（フレーム２１）を把持する複数のクランプ３８が設けられている。被加工物ユニット１１の洗浄時は、被加工物１３がシート１９を介してスピンナテーブル３６に吸引保持されるとともに、フレーム２１が複数のクランプ３８によって把持される。

【0044】

また、洗浄ユニット３４は、洗浄液を供給するノズル（不図示）を備える。ノズルは、スピンナテーブル３６の保持面の上方に設けられ、スピンナテーブル３６によって保持された被加工物１３に向かって洗浄液を供給する。洗浄液としては、純水等の液体や、液体（純水等）と気体（エアー等）とが混合された混合流体を用いることができる。

【0045】

被加工物ユニット１１をスピンナテーブル３６で保持し、スピンナテーブル３６を回転させつつノズルから被加工物１３に洗浄液を供給することにより、被加工物１３が洗浄される。被加工物１３の洗浄が完了すると、被加工物ユニット１１が搬送ユニット１６によってガイドレール１４ａ，１４ｂ上に載置される。

【0046】

仮置き領域１２の後方には、チャンバー４０が設けられている。チャンバー４０には、被加工物ユニット１１に紫外線を照射するＵＶ照射ユニットが収容されている。ＵＶ照射ユニットは、被加工物ユニット１１を支持する支持テーブルと、支持テーブルによって支持された被加工物ユニット１１のシート１９に紫外線を照射するＵＶランプとを備える。

【0047】

被加工物ユニット１１のシート１９が紫外線硬化樹脂でなる粘着剤を含む場合、ガイドレール１４ａ，１４ｂ上に搬送された被加工物ユニット１１が搬送ユニット１０によってＵＶ照射ユニットに搬送される。そして、ＵＶランプからシート１９に紫外線が照射され、シート１９の粘着剤が硬化する。これにより、シート１９の粘着力が低下し、後の工程で分割後の被加工物１３をシート１９から容易に剥離することが可能となる。

【0048】

ＵＶ照射ユニットによる紫外線の照射が完了すると、被加工物ユニット１１は搬送ユニット１０によってガイドレール１４ａ，１４ｂ上に載置される。その後、被加工物ユニット１１は搬送ユニット１０によってカセット８に収納される。

【0049】

また、拡張装置２は、拡張装置２を制御するコントローラ（制御ユニット、制御部、制御装置）４２を備える。コントローラ４２は、拡張装置２の各構成要素（搬送ユニット１０、位置合わせ機構１４、搬送ユニット１６、位置合わせ機構２４、搬送ユニット２６、外力付与ユニット２８、加熱ユニット３０、洗浄ユニット３４等）に接続されている。コントローラ４２は、拡張装置２の各構成要素に制御信号を出力することにより、拡張装置２の動作を制御する。

【0050】

例えばコントローラ４２は、コンピュータによって構成される。具体的には、コントローラ４２は、拡張装置２を稼働させるための演算等を行う処理部と、拡張装置２の稼働に用いられる各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部とを備える。処理部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んで構成される。

【0051】

次に、外力付与ユニット２８の詳細について説明する。外力付与ユニット２８は、被加工物ユニット１１のフレーム２１を保持した状態で被加工物１３を押し上げることにより、シート１９を拡張して被加工物１３に外力を付与する。図３は、外力付与ユニット２８を示す斜視図である。

【0052】

外力付与ユニット２８は、シート１９（図２等参照）を拡張する拡張ユニット５０を備える。拡張ユニット５０は、被加工物１３（図２等参照）を保持する保持テーブル（チャックテーブル）であり、被加工物１３を押し上げることによってシート１９を拡張する。

【0053】

拡張ユニット５０の上面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、被加工物１３を保持する保持面５０ａを構成している。保持面５０ａは、例えばポーラスセラミックス等のポーラス部材によって構成され、拡張ユニット５０の内部に設けられた流路５０ｂ（図４（Ａ）等参照）、バルブ（不図示）等を介してエジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

【0054】

なお、図３では図示を省略しているが、拡張ユニット５０の外周部には複数のコロ５２が設けられている（図４（Ａ）等参照）。例えば、３個以上のコロ５２が、保持面５０ａの周方向に沿って概ね等間隔で配列されている。複数のコロ５２の上端はそれぞれ、保持面５０ａと概ね同じ高さ位置に配置されている。

【0055】

拡張ユニット５０には、拡張ユニット５０をＺ軸方向に沿って移動（昇降）させる移動機構（昇降機構）５４が連結されている。例えば移動機構５４は、エアシリンダによって構成され、シリンダケース５６と、下端側がシリンダケース５６に挿入された円柱状のピストンロッド５８とを備える。拡張ユニット５０は、ピストンロッド５８の上端側に固定されている。移動機構５４を作動させると、ピストンロッド５８のシリンダケース５６からの突出量が変化し、拡張ユニット５０がＺ軸方向に沿って昇降する。これにより、拡張ユニット５０の高さ位置が調節される。

【0056】

拡張ユニット５０の周囲には、被加工物ユニット１１のフレーム２１（図２参照）を保持するフレーム保持ユニット６０が設けられている。フレーム保持ユニット６０は、フレーム２１を下側から支持する支持ユニット６２と、フレーム２１を上側から押さえて支持ユニット６２に固定する固定ユニット（押さえユニット）８０とを備える。

【0057】

支持ユニット６２は、環状の支持台６４を備える。例えば支持台６４は、金属、ガラス、セラミックス、樹脂等でなる直方体状の部材によって構成される。支持台６４の上面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、フレーム２１を支持する支持面６４ａを構成している。

【0058】

支持台６４の中央部には、支持台６４を厚さ方向（高さ方向）に貫通する円形の開口６４ｂが設けられている。なお、開口６４ｂの直径は、拡張ユニット５０の保持面５０ａの直径よりも大きい。そして、拡張ユニット５０は、保持面５０ａが支持台６４の開口６４ｂと重なるように配置される。

【0059】

支持台６４には、支持台６４をＺ軸方向に沿って移動（昇降）させる複数の移動機構（昇降機構）６６が連結されている。図３には、４組の移動機構６６が支持台６４の四隅近傍の下側に配置される形態を例示している。

【0060】

例えば移動機構６６は、エアシリンダによって構成され、シリンダケース６８と、下端側がシリンダケース６８に挿入された円柱状のピストンロッド７０とを備える。複数のピストンロッド７０の上端側がそれぞれ、支持台６４の下面側に固定されている。複数の移動機構６６を同時に作動させると、ピストンロッド７０のシリンダケース６８からの突出量が変化し、支持台６４がＺ軸方向に沿って昇降する。これにより、支持台６４の高さ位置が調節される。

【0061】

また、支持ユニット６２は、フレーム２１（図２参照）を固定する複数の固定部（固定手段、固定ユニット）７２を含む。固定部７２は、支持台６４の支持面６４ａ側に設けられ、支持面６４ａ上に配置されたフレーム２１を固定することによってフレーム２１の位置の変動を抑制する。図３には、支持台６４の支持面６４ａ側の４か所に、固定部７２が開口６４ｂの周方向に沿って概ね等間隔（９０°間隔）で配列されている例を図示している。

【0062】

固定部７２はそれぞれ、コントローラ４２（図１参照）に接続されている。コントローラ４２から固定部７２に入力される制御信号によって、固定部７２がフレーム２１を固定する状態（固定状態）とフレーム２１を固定しない状態（非固定状態）とに切り替えられる。

【0063】

例えば固定部７２には、フレーム２１を固定する電磁石７４が設けられる。電磁石７４は、ソレノイドコイル等のコイルを含み、支持台６４の支持面６４ａ側に埋め込まれる。また、電磁石７４には電源（不図示）に接続されており、コントローラ４２から電源に入力される制御信号によって電磁石７４への電力の供給が制御される。電磁石７４に電力が供給されコイルに電流が流れている状態では（オン状態）、電磁石７４の周囲に電流の向きに応じた磁力が発生する。一方、電磁石７４に電力が供給されずコイルに電流が流れていない状態（オフ状態）では、電磁石７４の磁力が発生しない。

【0064】

固定ユニット８０は、フレーム２１（図２参照）を押さえる押さえ部材（押圧部材）８２を備える。押さえ部材８２は、金属、ガラス、セラミックス、樹脂等でなり、平面視で支持台６４と概ね同形状に形成されている。例えば、支持台６４が直方体状に形成されている場合には、押さえ部材８２も寸法が支持台６４と概ね同一の直方体状に形成される。

【0065】

押さえ部材８２の下面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、フレーム２１を押圧する押さえ面（押圧面）８２ａを構成している。また、押さえ部材８２の中央部には、押さえ部材８２を厚さ方向に貫通する円形の開口８２ｂが設けられている。なお、押さえ部材８２の開口８２ｂの直径は、拡張ユニット５０の保持面５０ａの直径よりも大きい。例えば、押さえ部材８２の開口８２ｂは支持台６４の開口６４ｂと概ね同径に形成される。

【0066】

また、固定ユニット８０は、押さえ部材８２に連結された移動機構（不図示）を備える。移動機構は、押さえ部材８２をＹ軸方向に沿って移動させるアクチュエータである。移動機構によって押さえ部材８２を移動させることにより、押さえ部材８２を支持台６４と重なる位置（押さえ位置）と支持台６４と重ならない（退避位置）とに位置付けることができる。

【0067】

次に、外力付与ユニット２８によるシート１９の拡張について、図４（Ａ）～図４（Ｃ）を参照しつつ説明する。外力付与ユニット２８は、被加工物１３を支持しているフレーム２１を固定ユニット８０によって支持ユニット６２に固定した状態で、被加工物１３を拡張ユニット５０によって押し上げることにより、シート１９を拡張させて被加工物１３を分割する。

【0068】

図４（Ａ）は、被加工物ユニット１１を保持する外力付与ユニット２８を示す一部断面側面図である。外力付与ユニット２８によってシート１９を拡張して被加工物１３を分割する際には、被加工物ユニット１１が外力付与ユニット２８によって保持される。

【0069】

まず、拡張ユニット５０の保持面５０ａと支持台６４の支持面６４ａとが概ね同じ高さ位置に配置される。そして、被加工物ユニット１１が搬送ユニット１６（図１参照）によって外力付与ユニット２８へ搬送され、拡張ユニット５０及びフレーム保持ユニット６０によって保持される。

【0070】

具体的には、固定ユニット８０の押さえ部材８２が支持台６４と重ならない退避位置に配置された状態で、被加工物１３が拡張ユニット５０の保持面５０ａ上に配置され、フレーム２１が支持台６４の支持面６４ａ上に配置される。このとき、固定部７２に設けられた電磁石７４のコイルには電力が供給されていない（オフ状態、非固定状態）。そのため、電磁石７４の周囲に電磁石７４の磁力は発生していない。

【0071】

次に、押さえ部材８２が支持台６４の直上の押さえ位置に配置される。そして、拡張ユニット５０が移動機構５４によって上昇し、支持台６４が複数の移動機構６６によって上昇する。これにより、被加工物１３が拡張ユニット５０の保持面５０ａで支持された状態で、フレーム２１が支持台６４の支持面６４ａと押さえ部材８２の押さえ面８２ａとによって挟持される。その結果、フレーム２１が固定ユニット８０によって支持ユニット６２に固定される。

【0072】

また、支持ユニット６２に設けられた複数の固定部７２によってフレーム２１が固定される。具体的には、フレーム２１は、電磁石７４との間で磁力による引力が作用する強磁性体によって構成されている。フレーム２１の材料の例としては、鉄、ニッケル、コバルト、マルテンサイト系又はフェライト系のＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属が挙げられる。ただし、上記のような強磁性体でなる部材がフレーム２１とは別途準備され、フレーム２１に固定されてもよい。この場合には、フレーム２１の材質を自由に選択できる。

【0073】

そして、フレーム２１が支持台６４の支持面６４ａ上に配置されると、電磁石７４のコイルに電力が供給され（オン状態、固定状態）、電磁石７４の周囲に磁力が発生する。その結果、フレーム２１（又はフレーム２１に固定された強磁性体）と電磁石７４との間で引力が作用し、フレーム２１が支持面６４ａに吸着する。これにより、フレーム２１が支持ユニット６２に強固に固定される。

【0074】

図４（Ｂ）は、シート１９を拡張する外力付与ユニット２８を示す一部断面側面図である。被加工物ユニット１１が外力付与ユニット２８によって保持されると、移動機構５４が作動して拡張ユニット５０が上昇し、拡張ユニット５０の保持面５０ａが押さえ部材８２の開口８２ｂに入り込む。これにより、シート１９が複数のコロ５２によって支持された状態で放射状に引っ張られ、シート１９の半径方向外側に向かって拡張される。

【0075】

シート１９が拡張されると、シート１９に固定されている被加工物１３に外力が付与される。その結果、被加工物１３はストリート１５に沿って形成された分割起点を起点として破断し、デバイス１７（図２参照）をそれぞれ備える複数のチップ（デバイスチップ）２３に分割される。なお、拡張ユニット５０の上昇量及び上昇速度は、被加工物１３が適切に分割されるように、被加工物１３の材質やストリート１５の本数等に応じて適宜設定される。

【0076】

図４（Ｃ）は、シート１９の拡張を解除する外力付与ユニット２８を示す一部断面側面図である。シート１９が拡張されて被加工物１３が分割されると、移動機構５４が作動して拡張ユニット５０が下降する。これにより、シート１９の拡張が解除される。なお、拡張ユニット５０を下降させる際には、拡張ユニット５０の保持面５０ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させ、シート１９を拡張ユニット５０で吸引保持することが好ましい。これにより、チップ２３の配置の変動が防止される。

【0077】

シート１９の拡張が解除されると、拡張ユニット５０が移動機構５４によって下降し、支持台６４が移動機構６６によって下降する。これにより、フレーム２１の上面が押さえ部材８２の押さえ面８２ａから離れ、押さえ部材８２によるフレーム２１の固定が解除される。そして、押さえ部材８２は支持台６４と重ならない退避位置に配置される。

【0078】

なお、シート１９の拡張後にフレーム２１の固定が解除される際には、支持ユニット６２上でフレーム２１の意図しない位置の変動が生じやすい。例えば、シート１９を引っ張って拡張すると、シート１９に応力が生じる。そして、フレーム２１の固定が解除される際にシート１９の応力が解放されてフレーム２１に外力が作用し、フレーム２１の位置がずれることがある。特に、被加工物１３を多数の小型チップに分割するために被加工物１３の突き上げ量（シート１９の拡張量）を大きくした場合や、伸縮しにくいシート１９を用いた場合には、シート１９に生じる応力も大きくなり、フレーム２１の位置の変動がより生じやすくなる。

【0079】

しかしながら、本実施形態に係る拡張装置２においては、フレーム２１を支持ユニット６２の固定部７２で固定した状態で、固定ユニット８０によるフレーム２１の固定を解除できる。これにより、固定ユニット８０によるフレーム２１の固定が解除される際、支持ユニット６２上におけるフレーム２１の位置の変動が抑制される。その結果、被加工物１３の分割によって得られたチップ２３の配列の乱れ、シート１９の加熱処理や被加工物ユニット１１の搬出処理における位置ずれ等の不都合が生じにくくなり、被加工物ユニット１１の処理効率の低下が防止される。

【0080】

特に、支持ユニット６２に電磁石７４を設置する方法によれば、フレーム２１の固定及び開放を切り替え可能な固定部７２を簡易且つ安価に構成することができる。これにより、拡張装置２の構成の複雑化や高コスト化が抑制される。

【0081】

図５は、シート１９を加熱する加熱ユニット３０を示す一部断面側面図である。シート１９の拡張を解除すると、シート１９に弛みが生じ、チップ２３の配置ずれやチップ２３同士の衝突による損傷等の原因となる。そのため、シート１９の拡張を解除した後には、シート１９の弛みが生じた領域を加熱して収縮させることによってシート１９の弛みを解消させる、ヒートシュリンクと称される処理を実施することが好ましい。

【0082】

加熱ユニット３０は、シート１９を加熱することが可能なヒータによって構成される。例えば加熱ユニット３０は、耐熱性を有する円盤状の基台９０と、基台９０の上面側に接続された円柱状のロッド９２と、基台９０の下面側に固定された環状の発熱部９４とを備える。

【0083】

基台９０及び発熱部９４は、例えば支持台６４の開口６４ｂと概ね同径に形成される。また、ロッド９２には、加熱ユニット３０を水平方向（ＸＹ平面方向）及びＺ軸方向に沿って移動させる移動機構（不図示）が連結されている。発熱部９４に電力を供給すると、発熱部９４が発熱し、発熱部９４に対面する対象物が加熱される。例えば発熱部９４は、セラミックスでなる環状の発熱体であり、下方に向けて赤外線を発する。この場合、加熱ユニット３０は赤外線ヒータとして機能する。

【0084】

なお、シート１９は、被加工物１３又はフレーム２１に固定されていない領域（非固定領域）、すなわち、被加工物１３とフレーム２１との間に位置する領域を含む。そして、発熱部９４の形状及び寸法は、発熱部９４をシート１９の非固定領域と重なる位置に配置可能となるように設定される。

【0085】

外力付与ユニット２８によるシート１９の拡張が解除され、押さえ部材８２（図３等参照）が支持台６４と重ならない退避位置に配置された後、加熱ユニット３０が被加工物ユニット１１の直上に位置付けられる。その後、加熱ユニット３０が下降して被加工物ユニット１１に接近し、発熱部９４がシート１９の非固定領域と対面するように位置付けられる。この状態で発熱部９４を所定の温度（例えば６００℃）で発熱させると、シート１９の非固定領域が加熱されて収縮する。これにより、シート１９の非固定領域で発生している弛みが解消される。

【0086】

なお、シート１９を加熱すると、シート１９の収縮によってフレーム２１に外力が付与され、フレーム２１の位置が変動しやすくなる。しかしながら、加熱ユニット３０によるシート１９の加熱中も、固定部７２によるフレーム２１の固定が維持されている。これにより、シート１９の収縮によるフレーム２１の位置の変動が抑制される。

【0087】

シート１９の加熱処理が完了すると、被加工物ユニット１１が搬送ユニット１６（図１参照）によって保持される。その後、電磁石７４のコイルへの電力の供給が停止され（オフ状態）、固定部７２が非固定状態となる。これにより、固定部７２によるフレーム２１の固定が解除される。そして、被加工物ユニット１１が搬送ユニット１６によって支持ユニット６２から搬送される。

【0088】

なお、固定部７２の固定状態と非固定状態とを切り替えるタイミングは、フレーム２１の位置の変動を抑制可能な範囲内で適宜設定される。例えば、固定部７２を非固定状態から固定状態へ切り替えるタイミングは、固定ユニット８０によるフレーム２１の固定が解除される前であれば、自由に設定できる。また、固定部７２の固定状態から非固定状態への切り替えは、加熱ユニット３０によるシート１９の加熱が完了してから被加工物ユニット１１が搬送ユニット１６（図１参照）によって保持されるまでの間に行われてもよい。

【0089】

以上の通り、本実施形態に係る拡張装置２においては、支持ユニット６２が被加工物ユニット１１のフレーム２１を固定する固定部７２を備える。これにより、固定ユニット８０によるフレーム２１の固定が解除された後においてもフレーム２１が支持ユニット６２に固定された状態を維持することが可能になり、フレーム２１の位置の変動が抑制される。その結果、フレーム２１の位置の変動に起因する被加工物ユニット１１の処理効率の低下が防止される。

【0090】

なお、上記実施形態では、電磁石７４によってフレーム２１が固定部７２に固定される例について説明した。ただし、固定部７２にフレーム２１を固定可能であれば、固定部７２の構成に制限はない。固定部７２の他の構成例を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す。

【0091】

図６（Ａ）は、固定部７２に吸引溝７６が設けられた外力付与ユニット２８を示す一部断面側面図である。固定部７２には、電磁石７４に代えて、フレーム２１を吸引する複数の吸引溝７６が設けられていてもよい。吸引溝７６は、支持台６４の支持面６４ａ側に設けられた溝であり、支持台６４の内部に形成された吸引路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

【0092】

吸引溝７６は、支持台６４の支持面６４ａ上にフレーム２１が配置された際に、フレーム２１と重なる位置に形成される。例えば、３以上の吸引溝７６が、支持台６４の開口６４ｂの周方向に沿って概ね等間隔に配列される。

【0093】

フレーム２１が支持台６４の支持面６４ａで支持された状態で、吸引溝７６に吸引源の吸引力（負圧）を作用させることにより、フレーム２１が直接又はシート１９を介して吸引溝７６に吸引され、支持面６４ａに固定される（固定状態）。また、吸引溝７６に作用している吸引力を解除することにより、固定部７２によるフレーム２１の固定が解除される（非固定状態）。

【0094】

なお、吸引溝７６の形状や数に制限はない。例えば、複数の円弧状の吸引溝７６が、支持台６４の開口６４ｂの周方向に沿って概ね等間隔に配列されてもよい。また、実線状、破線状又は点線状に形成された１又は複数の環状の吸引溝７６が、支持台６４の開口６４ｂと同心円状に設けられてもよい。

【0095】

図６（Ｂ）は、固定部７２に接触部材（位置調節部材）７８が設けられた外力付与ユニット２８を示す一部断面側面図である。固定部７２には、電磁石７４又は吸引溝７６に代えて、フレーム２１の側面に接触してフレーム２１の位置を調節する接触部材７８が設けられていてもよい。

【0096】

例えば接触部材７８は、支持台６４に装着されたＬ字状のブロックであり、支持面６４ａから上方に突出するように設けられている。また、接触部材７８は、フレーム２１の側面（外周面）に接触する接触部（挟持部）７８ａと、接触部７８ａの上端部から支持台６４の開口６４ｂ側に向かって突出してフレーム２１の上面側を押さえる押さえ部７８ｂとを備える。

【0097】

接触部材７８には、接触部材７８を移動させる移動機構（不図示）が連結されている。移動機構は、エアシリンダ等のアクチュエータによって構成され、接触部材７８を支持台６４の開口６４ｂの径方向に沿って移動させる。接触部材７８は移動機構によって、接触部７８ａがフレーム２１に接触して押さえ部７８ｂがフレーム２１と重なる位置（固定位置）と、接触部７８ａがフレーム２１に接触せず押さえ部７８ｂがフレーム２１と重ならない位置（退避位置）とに位置付けられる。

【0098】

フレーム２１が支持台６４の支持面６４ａで支持された状態で複数の接触部材７８を固定位置に位置付けると、複数の接触部７８ａがフレーム２１の側面に接触してフレーム２１を挟み込み、複数の押さえ部７８ｂがフレーム２１の上面側を押さえる。これにより、フレーム２１が所定の位置で固定され（固定状態）、フレーム２１の位置の変動が防止される。一方、複数の接触部材７８を退避位置に位置付けると、接触部７８ａ及び押さえ部７８ｂがフレーム２１から離れ、固定部７２によるフレーム２１の固定が解除される（非固定状態）。

【0099】

なお、支持台６４に接触部材７８を設置する場合、固定ユニット８０の押さえ部材８２（図３参照）は、押さえ部材８２と複数の接触部材７８とが干渉しないように設計される。具体的には、フレーム２１が複数の接触部材７８によって固定されている状態において、押さえ部材８２がフレーム２１の一部と重なり且つ複数の接触部材７８とは重ならないように、押さえ部材８２の形状及び寸法が設定される。これにより、フレーム２１を押さえ部材８２と複数の接触部材７８とによって同時に固定することが可能になる。

【0100】

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。

【符号の説明】

【0101】

１１ 被加工物ユニット（フレームユニット）
１３ 被加工物
１３ａ 表面（第１面）
１３ｂ 裏面（第２面）
１５ ストリート（分割予定ライン）
１７ デバイス
１９ シート（エキスパンドシート）
２１ フレーム
２１ａ 開口
２３ チップ（デバイスチップ）
２ 拡張装置（エキスパンド装置）
４ 基台
６ カセット載置台
８ カセット
１０ 搬送ユニット（搬送機構）
１２ 仮置き領域
１４ 位置合わせ機構
１４ａ，１４ｂ ガイドレール
１６ 搬送ユニット（搬送機構）
１８ 移動機構
２０ 保持部
２２ 仮置き領域
２４ 位置合わせ機構
２４ａ，２４ｂ ガイドレール
２６ 搬送ユニット（搬送機構）
２８ 外力付与ユニット
３０ 加熱ユニット
３２ チャンバー
３４ 洗浄ユニット
３６ スピンナテーブル
３８ クランプ
４０ チャンバー
４２ コントローラ（制御ユニット、制御部、制御装置）
５０ 拡張ユニット
５０ａ 保持面
５０ｂ 流路
５２ コロ
５４ 移動機構（昇降機構）
５６ シリンダケース
５８ ピストンロッド
６０ フレーム保持ユニット
６２ 支持ユニット
６４ 支持台
６４ａ 支持面
６４ｂ 開口
６６ 移動機構（昇降機構）
６８ シリンダケース
７０ ピストンロッド
７２ 固定部（固定手段、固定ユニット）
７４ 電磁石
７６ 吸引溝
７８ 接触部材（位置調節部材）
７８ａ 接触部（挟持部）
７８ｂ 押さえ部
８０ 固定ユニット（押さえユニット）
８２ 押さえ部材（押圧部材）
８２ａ 押さえ面（押圧面）
８２ｂ 開口
９０ 基台
９２ ロッド
９４ 発熱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】