(57)【要約】【課題】基板の厚さよりも小さい幅で基板を劈開することができる劈開装置を提供する。【解決手段】基板１００を支持手段１８の第１部材１８ａと第２部材１８ｂとによって片持梁状態で支持し、押し棒１０ａを押し当てて、溝１０８の位置で劈開する。この押し棒１０ａは、先端部近傍に弾性部材２４が配置されている。また、その弾性部材２４には作用部材２６が接続されており、押し棒１０ａを基板１００に押し当てる際には、作用部材２６が基板１００に接触する。また、第１部材１８ａ及び第２部材１８ｂの位置検出機構１２側の端部には、位置検出機構１２及び状態観察機構２０を構成する撮像装置の対物レンズの開口数をＮＡとし、ＮＡ＝ｓｉｎαとしたときに、θ＞αとなる角度θの斜面が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を片持梁状態で支持する支持手段と、
先端部近傍に弾性部材が配置され、前記弾性部材に接続された作用部材を、前記支持された基板に押し当て、予め定めた分割線に沿って分割する分割手段と、
を備えることを特徴とする劈開装置。
【請求項２】
請求項１記載の劈開装置が、さらに前記分割手段の作用位置を検出するための位置検出機構を備え、前記位置検出機構は、倍率１０倍以上の対物レンズを使用し、前記分割手段とともに基板の面に平行な方向に平行移動することを特徴とする劈開装置。
【請求項３】
請求項２記載の劈開装置において、前記位置検出機構は、撮像装置と前記撮像装置の撮像方向を変更する光反射手段とを含むことを特徴とする劈開装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項記載の劈開装置が、さらに基板の劈開状態を観察するための状態観察機構を備え、前記状態観察機構は、倍率１０倍以上の対物レンズを使用し、基板の面に平行な方向に平行移動することを特徴とする劈開装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項記載の劈開装置において、前記支持手段は、基板に対して前記分割手段と同じ側に配置された第１部材と、前記分割手段と反対側に配置された第２部材とにより基板を両面から挟み込む構成であり、前記第２部材の端部は、前記第１部材の端部より、基板に形成された劈開用の溝のピッチより小さい距離だけ、基板の前記作用部材が押し当てられる位置の方向に迫り出して配置されていることを特徴とする劈開装置。
【請求項６】
請求項５記載の劈開装置において、前記第１部材の前記位置検出機構側の端部には、前記撮像装置が有する対物レンズの開口数をＮＡとし、ＮＡ＝ｓｉｎαとしたときに、θ＞αとなる角度θの斜面が形成されていることを特徴とする劈開装置。
【請求項７】
請求項５記載の劈開装置において、前記第２部材の先端部には、前記状態観察機構を構成する撮像装置が有する対物レンズの開口数をＮＡとし、ＮＡ＝ｓｉｎαとしたときに、θ＞αとなる角度θの斜面が形成されていることを特徴とする劈開装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項記載の劈開装置において、前記支持手段は、透明材料により構成されていることを特徴とする劈開装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劈開装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェハをチップに分割する方法としては、ダイシングソーによる切断あるいは劈開が知られている。これらのうち、劈開による分割方法は、半導体ウェハに予め定めた分割線に当たる溝を形成しておき、この分割線に沿って折り曲げて分割する技術である。下記特許文献１には、このようなウェハの劈開方法及び劈開装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３５９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、基板の厚さよりも小さい幅で基板を劈開することができる劈開装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の劈開装置の発明は、基板を片持梁状態で支持する支持手段と、先端部近傍に弾性部材が配置され、前記弾性部材に接続された作用部材を、前記支持された基板に押し当て、予め定めた分割線に沿って分割する分割手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明が、さらに前記分割手段の作用位置を検出するための位置検出機構を備え、前記位置検出機構は、倍率１０倍以上の対物レンズを使用し、前記分割手段とともに基板の面に平行な方向に平行移動することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記位置検出機構が、撮像装置と前記撮像装置の撮像方向を変更する光反射手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項記載の発明が、さらに基板の劈開状態を観察するための状態観察機構を備え、前記状態観察機構は、倍率１０倍以上の対物レンズを使用し、基板の面に平行な方向に平行移動することを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項２から請求項４のいずれか一項記載の発明において、前記支持手段が、基板に対して前記分割手段と同じ側に配置された第１部材と、前記分割手段と反対側に配置された第２部材とにより基板を両面から挟み込む構成であり、前記第２部材の端部は、前記第１部材の端部より、基板に形成された劈開用の溝のピッチより小さい距離だけ、基板の前記作用部材が押し当てられる位置の方向に迫り出して配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第１部材の前記位置検出機構側の端部に、前記撮像装置が有する対物レンズの開口数をＮＡとし、ＮＡ＝ｓｉｎαとしたときに、θ＞αとなる角度θの斜面が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第２部材の先端部に、前記状態観察機構を構成する撮像装置が有する対物レンズの開口数をＮＡとし、ＮＡ＝ｓｉｎαとしたときに、θ＞αとなる角度θの斜面が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項記載の発明において、前記支持手段が、透明材料により構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、基板の厚さよりも小さい幅で基板を劈開することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、分割手段の作用位置を高精度で決定することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、劈開動作毎に撮像装置を平行移動する必要を無くすことができる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、基板の劈開が正常に行われたか否かを高精度で判定することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、劈開時に基板が破壊されることを回避できる。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、位置検出機構による分割手段の作用位置の検出を第１部材が妨害することを回避できる。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、状態観察機構による劈開状態の観察を第２部材が妨害することを回避できる。
【００２０】
請求項８記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、位置検出機構による分割手段の作用位置の検出及び状態観察機構による劈開状態の観察を支持手段が妨害することを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２２】
図１には、本発明にかかる劈開装置の一実施形態の構成例が示される。図１において、劈開装置は、分割手段１０と位置検出機構１２とを備え、基板１００の面に平行な方向（ｘ方向）に平行移動する平行移動機構１４と、平行移動機構１４を制御して分割手段１０の位置決め制御を行う制御部１６と、基板１００を片持梁状態で支持する支持手段１８と、基板１００の劈開状態を観察するための状態観察機構２０とを含んで構成されている。なお、基板１００は、固定部材１０２に固定され、上記平行移動機構１４側の面に保護膜１０４が、その反対側の面にダイシングテープ１０６が貼付されている。また、基板１００の表面には、予め定めた位置に、分割線に相当する溝１０８が形成されている。
【００２３】
分割手段１０は、基板１００に押し当てて、上記溝１０８で基板１００を劈開し、分割する押し棒１０ａと、押し棒１０ａを、上記ｘ方向と直交するｚ方向（図の矢印Ｂで示される、基板１００に向かう方向及びこれと反対方向）に移動させる押し棒移動機構１０ｂとを含んで構成されている。押し棒１０ａについては後述する。
【００２４】
位置検出機構１２は、カメラ等の撮像装置により構成され、基板１００に形成された溝１０８等を検出し、押し棒１０ａを基板１００に押し当てる位置（作用位置）を決定するための位置情報を制御部１６に出力する。位置検出機構１２を構成する撮像装置は、倍率１０倍以上の対物レンズを使用することが好適である。
【００２５】
平行移動機構１４は、上記分割手段１０と位置検出機構１２とを備え、制御部１６の位置制御に基づいて基板１００の面に平行なｘ方向（図の矢印Ａ方向）に平行移動する装置である。これにより、分割手段１０と位置検出機構１２とをｘ方向に平行移動させることができる。
【００２６】
制御部１６は、適宜なコンピュータ等により構成され、位置検出機構１２から受け取った位置情報に基づいて、平行移動機構１４の位置決め制御を行うとともに、押し棒移動機構１０ｂを制御して、押し棒１０ａを上記ｚ方向に移動させる。この位置決め制御は、まず上記溝１０８等の位置に基づいて押し棒１０ａを基板１００上に押し当てる最初の位置を決定する。この最初の位置は特に限定されないが、例えば基板１００に形成された溝１０８で区切られた基板領域のうち、最も端に配置された領域の位置である。この位置で押し棒１０ａが基板１００を押すことにより、最初の劈開が行われる。次に、制御部１６は、溝１０８の間隔だけ平行移動機構１４を移動させる。この位置で押し棒１０ａが基板１００を押すことにより、次の劈開が行われる。以後、同様にして溝１０８で基板１００を劈開して行き、予め基板上に形成されている部品の分割が行われる。
【００２７】
支持手段１８は、基板１００を、その両面から挟み込み、片持梁状態で支持する。この支持手段１８は、基板１００を両面から挟み込むために、基板１００に対して分割手段１０と同じ側に配置された第１部材１８ａと、前記分割手段１０と反対側に配置された第２部材１８ｂとにより構成されている。また、上記第２部材１８ｂにおける基板１００の劈開が行われる側の先端部２２ｂは、第１部材１８ａの先端部２２ａより、基板１００に形成された溝１０８の間の間隔（ピッチ）より小さい距離だけ、基板１００の押し棒１０ａが押し当てられる位置の方向に迫り出して配置されている。本実施形態では、第１部材１８ａと第２部材１８ｂとは、押し棒１０ａによる劈開動作毎に基板１００を放し、平行移動機構１４と同じ方向に同じ距離だけ平行移動し、劈開動作の開始前に再度基板１００を両面から挟み込んで固定する構成となっている。なお、第１部材１８ａ及び第２部材１８ｂの形状については後述する。
【００２８】
状態観察機構２０は、カメラ等の撮像装置により構成され、基板１００の劈開状態を観察する。この状態観察機構２０は、基板１００に対して分割手段１０とは反対側に配置されている。押し棒１０ａで押されることにより、基板１００は溝１０８の位置で劈開されるが、その際に微少な間隙が生じ、状態観察機構２０の反対側に配置された図示しない照明装置からの光が状態観察機構２０側に漏れてくる。劈開が正常に行われた場合には上記光は直線状となり、劈開に異常が生じた場合には基板１００が破壊され、上記光は不規則な形状となる。このため、上記光を観察することにより、劈開により基板１００の分割が正常に行われたか否かを判定することができる。この情報は、上記制御部１６に出力され、制御部１６の制御に使用される。この状態観察機構２０を構成する撮像装置は、倍率１０倍以上の対物レンズを使用することが好適である。また、本実施形態では、状態観察機構２０は、押し棒１０ａによる劈開動作毎に平行移動機構１４と同じ方向に同じ距離だけ平行移動する構成となっている。
【００２９】
図２には、図１の劈開装置における他の状態の説明図が示される。図２において、制御部１６の制御により平行移動機構１４が平行移動し、押し棒１０ａが、基板１００上の押し当て位置に位置決めされている。この状態で、押し棒移動機構１０ｂが押し棒１０ａを押し下げて基板１００に押し当てることにより溝１０８の位置で基板１００を劈開する。また、このときには、位置検出機構１２は第１部材１８ａ側に待避している。また、状態観察機構２０は、基板１００に対して押し棒１０ａの反対側付近の位置に移動し、劈開時に漏れる光を観察する。
【００３０】
なお、以上に述べた実施形態では、平行移動機構１４、支持手段１８及び状態観察機構２０が押し棒１０ａによる劈開動作毎に平行移動する構成となっていたが、これらの位置を固定し、固定部材１０２に固定された基板１００を移動させる構成としてもよい。
【００３１】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）には、押し棒１０ａの構成例が示される。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）において、押し棒１０ａの先端部近傍には、弾性部材２４が配置されている。また、その弾性部材２４には作用部材２６が接続されており、押し棒１０ａを基板１００に押し当てる際には、作用部材２６が基板１００に接触する。弾性部材２４の材料は、反発弾性、耐引裂性、耐摩耗性、耐屈曲亀裂性に優れる天然ゴム、ウレタンゴム等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。また、作用部材２６は、押し棒１０ａの根本部材２８とともに、焼き入れ（熱処理）及び表面処理を行ったＳＫＳ−３等のＳＫ系工具鋼、セラミックス等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
また、作用部材２６の形状は、図３（ａ）に示されるように、底面が基板１００の面に平行なもの、図３（ｂ）に示されるように、基板１００の面に対して一定の角度が付いているもの、図３（ｃ）に示されるように、基板１００の面に対して、一部が平行で一部が角度が付いているもの等があるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
図４（ａ），（ｂ）には、支持手段１８を構成する第１部材１８ａ及び第２部材１８ｂの形状の例が断面図として示される。図４（ａ）において、第１部材１８ａの先端部２２ａ及び第２部材１８ｂの先端部２２ｂは、それぞれ底面３０（基板１００に接触する面）に直交する面となっている。また、第１部材１８ａ及び第２部材１８ｂの位置検出機構１２側の端部には斜面が形成されている。この斜面は、先端部２２ａ，２２ｂの上端（底面３０から遠い端）から、先端部２２ａ，２２ｂの面に対して角度θ傾いて形成されている。この角度θは、位置検出機構１２及び状態観察機構２０を構成する撮像装置の対物レンズの開口数ＮＡを
ＮＡ＝ｓｉｎα
としたときに、θ＞αとするのが好適である。例えば、倍率１０倍の対物レンズの開口数ＮＡ＝０．３の場合、α＝１７．５度となり、θ＞１７．５度となる。
【００３４】
また、図４（ｂ）において、先端部２２ａ，２２ｂは、底面３０に直交する方向と角度θをなす斜面と底面３０とが交わる辺となっている。なお、上記角度θの条件は、図４（ａ）の場合と同様である。
【００３５】
以上に述べた第１部材１８ａ及び第２部材１８ｂは、図４（ａ），（ｂ）に示された組み合わせに限定されない。例えば、第１部材１８ａを図４（ｂ）に示された形状とし、第２部材１８ｂａを図４（ａ）に示された形状としてもよい。
【００３６】
図５には、本実施形態にかかる劈開装置による劈開動作の説明図が示される。図５において、基板１００が第１部材１８ａ及び第２部材１８ｂにより両面から挟まれて片持梁状態に支持され、押し棒１０ａの作用部材２６を図の下方向に押し当てて、溝１０８の位置で劈開する。なお、図５の例では、保護膜１０４及びダイシングテープ１０６は、図示を省略している。
【００３７】
本実施形態において、溝１０８の間隔をｐとし、第２部材１８ｂの先端部２２ｂと押し棒１０ａにより力を加える位置（作用部材２６の基板１００への接触面の中心）との距離をｗとすると、ｗ＜ｐとなっている。
【００３８】
また、押し棒１０ａにより加える力をＦ、基板１００を劈開する際の偶力をＧとすると
Ｇ＝Ｆ・ｗ
となる。
【００３９】
また、基板１００を破壊しないで劈開できる最大の偶力をＧｓ、基板１００を破壊しないで劈開できる最大の力をＦｓ、基板１００を破壊しないで劈開できる最大の距離をｗｓとすると、
Ｇｓ＝Ｆｓ・ｗｓ
となる。ここで、基板の厚さよりも小さい幅での分割を行う場合には、上記ｐが小さくなり、ｗも小さくなる。このｗが上記ｗｓより小さくなると、力ＦはＦｓよりも大きくする必要がある。そこで、本実施形態にかかる押し棒１０ａでは、弾性部材２４により基板１００に加える力を緩衝して基板１００を破壊せずに劈開する構成となっている。
【００４０】
図６には、制御部１６の制御動作の例のフローが示される。図６において、位置検出機構１２から位置情報受け取る（Ｓ１）と、最初の位置決め処理を実行する（Ｓ２）。この処理は、上述したように、上記位置情報に基づいて押し棒１０ａを基板１００上に押し当てる最初の位置を決定する処理である。この処理により、平行移動機構１４、支持手段１８及び状態観察機構２０は、図２に示される状態となる。
【００４１】
次に、押し棒１０ａを基板１００の面に平行な方向に平行移動させ、上記決定した位置で基板１００に押し当てて基板１００を劈開する動作を制御する（Ｓ３）。このとき、状態観察機構２０により基板が劈開したか否かを観察し（Ｓ４）、劈開したときには、状態観察機構２０が取得した基板１００から漏れる光の状態により劈開が正常に行われたか否かを判定する（Ｓ５）。
【００４２】
Ｓ５において、劈開が正常に終了しなかったと判定した場合には、その旨の警報を出力する（Ｓ６）。一方、劈開が正常に終了した場合には、基板１００の劈開が全て終了したか否かを判定し（Ｓ７）、終了していないと判定した場合には、平行移動機構１４、支持手段１８及び状態観察機構２０を溝１０８の間隔だけ平行移動し（Ｓ８）、Ｓ３からの動作を繰り返す。なお、基板１００の劈開が全て終了したか否かは、例えば予め定めた回数だけ劈開動作が行われたか否かにより判定することができる。
【００４３】
一方、Ｓ７において、基板１００の劈開が全て終了したと判定した場合には、制御部１６が制御動作を終了する（Ｓ９）。
【００４４】
図７には、本発明にかかる劈開装置の一実施形態の他の構成例が示され、図１と同一要素には同一符号を付している。図７において、位置検出機構１２は、鏡等の光反射手段１２ａとカメラ等の撮像装置１２ｂとで構成されている。光反射手段１２ａは、撮像装置１２ｂの撮像方向を変更するために設けられている。基板１００上の溝１０８の位置等から出た光は、光反射手段１２ａで反射されて撮像装置１２ｂに入射し、位置検出が行われる。撮像装置１２ｂで検出した位置情報は、制御部１６に入力される。
【００４５】
上記光反射手段１２ａは、矢印Ｃ方向に平行移動できる構成となっている。光反射手段１２ａを平行移動させる機構は限定されないが、例えば平行移動機構１４に接続し、分割手段１０とともに平行移動する構成としてもよい。また、本実施形態では、光反射手段１２ａで光を撮像装置１２ｂ側に反射させるので、撮像装置１２ｂを押し棒１０ａから離れた位置に配置できる。このため、押し棒１０ａによる劈開動作の際に撮像装置１２ｂが平行移動して待避する必要がない。なお、図７の例では、制御部１６の制御により平行移動機構１４が移動し、押し棒１０ａが、基板１００上の押し当て位置に位置決めされた状態となっている。
【００４６】
図８には、図７の劈開装置における他の状態の説明図が示される。図８において、押し棒移動機構１０ｂが押し棒１０ａを押し下げ、溝１０８の位置で基板１００を劈開する。また、このときには、光反射手段１２ａは、第１部材１８ａ側に待避している。また、状態観察機構２０は、基板１００に対して押し棒１０ａの反対側付近の位置に移動し、劈開時に漏れる光を観察する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明にかかる劈開装置の一実施形態の構成例を示す図である。
【図２】図１の劈開装置における他の状態の説明図である。
【図３】押し棒の構成例を示す図である。
【図４】支持手段を構成する第１部材及び第２部材の形状の例の断面図である。
【図５】本発明にかかる劈開装置による劈開動作の説明図である。
【図６】制御部の制御動作の例のフロー図である。
【図７】本発明にかかる劈開装置の一実施形態の他の構成例を示す図である。
【図８】図７の劈開装置における他の状態の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  分割手段、１０ａ  押し棒、１０ｂ  押し棒移動機構、１２  位置検出機構、１２ａ  光反射手段、１２ｂ  撮像装置、１４  平行移動機構、１６  制御部、１８  支持手段、１８ａ  第１部材、１８ｂ  第２部材、２０  状態観察機構、２２ａ、２２ｂ  先端部、２４  弾性部材、２６  作用部材、２８  根本部材、１００  基板、１０２  固定部材、１０４  保護膜、１０６  ダイシングテープ、１０８  溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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