(57)【要約】【課題】良好に劈開を行うことを課題とする。【解決手段】ウェハＷにスクライブを行うスクライブ機構５０と、ウェハＷを載置する載置面を備える共に当該載置面の外側に一端部を突出させた状態でウェハＷを保持するウェハ保持機構２０と、ウェハＷの突出部位に接触加圧して曲げ応力を付与する応力付与機構６０とを備え、載置面とウェハＷとの間と応力付与機構６０とウェハＷとの間に介在させる可撓性を有するシート材２７，６９を備えている。【選択図】      図２
2004335930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハにスクライブを行うと共に曲げ応力を付与して劈開を行う劈開方法であって、
片持ち梁状態でウェハを支持すると共に前記曲げ応力を付与する面とその反対側の面の両方に可撓性を備えるシート材を配置し、
前記シート材を介して曲げ応力を付与することを特徴とするウェハの劈開方法。
【請求項２】
ウェハにスクライブを行うスクライブ機構と、
前記ウェハを載置する載置面を備えると共に当該載置面の外側に一端部を突出させた状態で前記ウェハを保持するウェハ保持機構と、
前記ウェハの突出部位に接触加圧して曲げ応力を付与する応力付与機構とを備え、
前記載置面とウェハとの間と前記応力付与機構とウェハとの間に介在させる可撓性を有するシート材を備えることを特徴とするウェハの劈開装置。
【請求項３】
前記スクライブ機構は、前記ウェハ保持機構に保持されたウェハに対してスクライブを行うことを特徴とする請求項２記載のウェハの劈開装置。
【請求項４】
前記シート材は、前記ウェハとの接触面が非粘着性及び非接着性であり、前記ウェハとの接触位置を変更可能に設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載のウェハの劈開装置。
【請求項５】
前記ウェハ保持機構に保持されたウェハの突出する方向における当該ウェハのいずれかの端部に当接して位置決めを行う位置決め部材を備え、
前記位置決め部材のウェハに当接する先端部の厚さが前記ウェハの厚さよりも薄くしたことを特徴とする請求項２，３又は４記載のウェハの劈開装置。
【請求項６】
前記ウェハ保持機構に保持されたウェハの突出する方向における端部に当接して位置決めを行う位置決め部材を、前記応力付与機構による曲げ応力付与時に前記ウェハから離間させる退避機構を備えることを特徴とする請求項２，３，４又は５記載のウェハの劈開装置。
【請求項７】
前記ウェハ保持機構の載置面のウェハ突出側端部に角部を設け、
前記応力付与機構は、前記角部の稜線に沿って前記ウェハに曲げ応力を付与することを特徴とする請求項２から６のいずれか一に記載のウェハの劈開装置。
【請求項８】
前記スクライブ機構は、前記ウェハの劈開面の形成される方向における一端部側にスクライブ溝を形成すると共に、
前記応力付与機構は、前記ウェハに対して、前記スクライブ溝が形成される側の端部を他方の端部よりも先に曲げ応力を付与することを特徴とする請求項２から７のいずれか一に記載のウェハの劈開装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハをチップに分割する方法について、特に、化合物半導体の劈開加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からレーザダイオード等に用いる化合物半導体ウェハをチップ化する製造過程にあっては、ダイシングではなく、劈開という手法が採られていた。この劈開とは、ウェハの平面にスクライブ溝を形成し、曲げ応力を加えることで割断する方法であり、その割断面は高い平面度が得られることから半導体レーザ等の光反射面に使用されている。
上記劈開によるチップ化製造過程では、ウェハの一平面に粘着フィルムを貼り付けて、スクライブ溝を形成した後に劈開し、その後、紫外線照射により粘着フィルムの粘着材を硬化させると共に粘着性を低下させ、分断されたチップを剥がし採るということが一般的に行われていた（特許文献１参照）。
また、上記の一連のチップ化製造工程を自動化し、連続的に劈開を行うことで作業の高効率化を図る装置が特許文献２に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２１７９６９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８４２７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の従来例では、粘着フィルムに紫外線照射を行ってもその粘着力が完全になくなるわけではないので、フィルムを介してウェハに針状体又は凸状体によりウェハとフィルムとの間に隙間を物理的に形成する必要があった。しかしながら、その場合、ウェハに変形を生じるおそれがあり、化合物半導体に用いる薄くもろい材質にはその特性を悪化させ阻害するおそれがあった。
また、フィルムから剥がし取る際に、端面同士が接触し、レーザダイオード等において重要な機能を有する劈開端面における活性面を損傷するおそれがあり、これがチップの歩留まりを阻害する原因となっていた。
また、特許文献２に記載の従来例は、上記不都合を有すると共に、その装置は、大量生産の効率を追求するもののため、装置の大型化等も生じ、少量生産や実験試作には使用に適さないという不都合があった。
【０００５】
本発明は、良好に劈開を行うことをその目的とする。
また、少量生産にも好適な劈開装置を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ウェハにスクライブを行うと共に曲げ応力を付与して劈開を行う劈開方法であって、片持ち梁状態でウェハを支持すると共に曲げ応力を付与する面とその反対側の面の両方に可撓性を備えるシート材を配置し、シート材を介して曲げ応力を付与する、という構成を採っている。
【０００７】
上記構成では、片持ち梁上に支持されたウェハの自由端側に曲げ応力を付与し、その際に、ウェハの両面にシート材を配置する。このように、ウェハの両面側にはシート材が存在するので、劈開を生じ分離されたウェハは、シート材に受け止められて保持されるため、粘着シートにより保持する必要がなく、また、粘着シートから引きはがす作業を必要としないことから、ウェハの劈開面に損傷も生じない。
【０００８】
請求項２記載の発明は、ウェハにスクライブを行うスクライブ機構と、ウェハを載置する載置面を備えると共に当該載置面の外側に一端部を突出させた状態でウェハを保持するウェハ保持機構と、ウェハの突出部位に接触加圧して曲げ応力を付与する応力付与機構とを備え、載置面とウェハとの間と応力付与機構とウェハとの間に介在させる可撓性を有するシート材を備える、という構成を採っている。
【０００９】
上記構成では、スクライブ機構によりウェハにスクライブ溝が形成される。スクライブ溝とは、劈開を行う面に沿って劈開を促すために予め形成する溝のことをいう。そして、スクライブ溝の後にウェハ保持機構によりウェハは保持される。なお、ウェハの保持はスクライブ溝の形成より先に行っても良い。
ウェハは、ウェハ保持機構によりその載置面の外側に一端部を突出させた状態で片持ち梁状に保持され、かかる突出部位が劈開により分離される。即ち、ウェハの突出部位に曲げ応力の付与が行われる。
このとき、ウェハの両面側にはシート材が存在するので、劈開を生じ分離されたウェハは、シート材に受け止められて保持される。このため、粘着シートにより保持する必要がなく、また、粘着シートから引きはがす作業を必要としないことから、ウェハの劈開面に損傷も生じない。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明と同様の構成を備えると共に、スクライブ機構は、ウェハ保持機構に保持されたウェハに対してスクライブを行う、という構成を採っている。
上記構成では、請求項２記載の発明と同様の動作が行われると共に、ウェハ保持機構に保持された状態でウェハに対するスクライブと劈開が行われる。このため、作業空間の省スペース化が図られる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、シート材は、ウェハとの接触面が非粘着性及び非接着性であり、ウェハとの接触位置を変更可能に設けられている、という構成を採っている。
上記構成では、請求項２又は３記載の発明と同様の作用を奏すると共に、劈開が行われると、シート材の位置を替えて、劈開作業時に使用された箇所をまだ未使用の箇所にずらせる作業を行うことができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項２，３又は４記載の発明と同様の構成を備えると共に、ウェハ保持機構に保持されたウェハの突出する方向における当該ウェハのいずれかの端部に当接して位置決めを行う位置決め部材を備え、位置決め部材のウェハに当接する先端部の厚さがウェハの厚さよりも薄くする、という構成を採っている。
【００１３】
ウェハの劈開面はその用途にもよるが、劈開面の一部について高い平面度が要求される。このため、かかる部位については接触による傷や損傷の発生は防止する必要があるが、上記位置決め部材にあっては、その先端厚さがウェハよりも薄く設定されているので，ウェハの位置決めの際に接触面積の低減を図り、保護すべき部分との接触を回避することができる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項２，３，４又は５記載の発明と同様の構成を備えると共に、ウェハ保持機構に保持されたウェハの突出する方向における端部に当接して位置決めを行う位置決め部材を、応力付与機構による曲げ応力付与時にウェハから離間させる退避機構を備える、という構成を採っている。
上記構成により、劈開時においてウェハと位置決め部材との接触を回避することができる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項２，３，４，５又は６記載の発明と同様の構成を備えると共に、ウェハ保持機構の載置面のウェハ突出側端部に角部を設け、応力付与機構は、角部の稜線に沿ってウェハに曲げ応力を付与する、という構成を採っている。
上記構成では、ウェハ保持機構の載置面の角部の稜線に沿って劈開が行われるこのとき、ウェハと載置面との間にはシート材が介在しているので、シート材の弾性によりウェハは円弧状に変形して劈開が行われる。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項２から７のいずれか一に記載の発明と同様の構成を備えると共に、スクライブ機構は、ウェハの劈開面の形成される方向における一端部側にスクライブ溝を形成すると共に、応力付与機構は、ウェハに対して、スクライブ溝が形成される側の端部を他方の端部よりも先に曲げ応力を付与する、という構成を採っている。
通常、劈開時にはスクライブ溝から分離が開始されるが、上記構成では応力付与機構が積極的にスクライブ溝から曲げ応力を付与することで、当該スクライブ溝からの分離をより促進し、劈開を円滑に行うことを可能としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態の全体構成）
以下、本発明の実施形態について図１乃至図１０に基づいて説明する。図１は本実施形態たるウェハ劈開装置１０の全体構成を示す斜視図である。
ウェハ劈開装置１０は、各構成がその上面に設けられた基台１１と、劈開の対象となるウェハＷが配置されるウェハセットステージ２０と、ウェハセットステージ２０に配置されたウェハＷの劈開により分離される先端部を位置決めする分離幅設定機構３０と、ウェハセットステージ２０を後述するＹ軸方向に沿って移動位置決めするＹステージ４０と、基台１１に配置されたウェハＷにスクライブを行うスクライブ機構５０と、Ｙステージ４０に配置されたウェハＷに劈開を行うブレーカ機構６０と、上記各構成の動作制御を行う動作制御手段１００とを備えている。
以下、各構成について詳説する。
【００１８】
（基台）
基台１１は、その上面が一様な平坦面で形成されており、当該平坦面上にウェハ劈開装置１０の各構成が直接的に又は間接的に固定装備されている。
ここで、以下の説明において、基台１１の上部平坦面に平行な一の方向をＸ軸方向とし、同平坦面に平行でＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。
【００１９】
（Ｙステージ）
Ｙステージ４０は、図１に示すように、ウェハセットステージ２０と分離幅設定機構３０とブレーカ機構６０とが設置されるステージ板４１と、基台１１の上面と平行となる状態でステージ板４１をＹ軸方向に移動可能に支持するスライドテーブル４２と、このスライドテーブル４２のＹ軸方向の移動位置決め動作を手動入力するマイクロメータ式の調節器４３と、ステージ板４１の上面に立設されると共にウェハセットステージ２０を支持するウェハセット台４４とを備えている。
【００２０】
（ウェハセットステージ）
ウェハセットステージ２０は、図２，３に示すように、ウェハセット台４４上で基台１１と平行に支持されたウェハ台２１と、ウェハ台２１上に載置されたウェハＷの劈開が行われる端部と反対側の端部を位置決めする押し板２３と、ウェハ台２１に立設状態で設けられた側壁２１ｂにＸ軸方向に沿った状態で螺合すると共に押し板２３を保持するネジ軸２４と、このネジ軸２４に回転操作を加えてＸ軸方向に移動せしめるノブ２５と、押し板２３にウェハＷ側への押圧力を付与する押圧ばね２６と、ウェハ台２１の上面に布かれウェハＷとウェハ台２１との間に介在せしめる第一のフィルムシート２７と、ウェハ台２１上のウェハＷを上方から加圧して保持するウェハ押さえ機構２８（図３（Ｂ）参照）とを備えている。
【００２１】
ウェハ台２１は、二辺がＸ軸方向に、他の二辺がＹ軸方向に沿って配設された長方形状の平板である。そして、Ｙ軸方向における両端部とＸ軸方向における一端部にはそれぞれ側壁部２１ａ，２１ｂ，２１ｃが立設されている。
Ｘ軸方向に沿った一方の側壁２１ａは、ウェハＷのＹ軸方向における一方の端部と当接し、当該ウェハＷをＹ軸方向について位置決めする機能を有している。
Ｘ軸方向に沿った他方の側壁２１ｃは、ウェハＷのＹ軸方向における他方の端部を押圧してもう一方の側壁２１ａとの間にで挟持状態を保持する押圧板２２を挿入するスリットが設けられている。これにより、ウェハＷのＹ軸方向における位置決めを確実に行わせることができる。
Ｙ軸方向に沿った側壁２１ｂは、Ｘ軸方向に沿って貫通したネジ穴により前述したネジ軸２４を支持すると共に、その下部にＸ軸方向に沿って貫通したスリットが形成されている。このスリットは、ウェハ台２１の上面に布かれた第一のフィルムシート２７を挿通するためのものである。
そして、第一のフィルムシート２７は、側壁２１ｂに設けられたスリットに挿通された状態でウェハ台２１上面に布かれることにより、当該第一のフィルムシート２７をＸ軸方向に沿って移動可能としている。
【００２２】
さらに、ウェハ台２１は、Ｘ軸方向における他端部だけが側壁が設けられておらず、かかる端部からウェハＷの繰り出しを行うと共にその繰り出し量に応じた幅でウェハＷの一端部が劈開により分離される。この繰り出し量が半導体レーザチップのキャビティ長となる。そして、劈開を行うために、ウェハ台２１のウェハＷの繰り出し端部は、Ｙ軸方向に沿った垂直端面が形成されており、この垂直端面とウェハＷを載置する上面との境界となるＹ軸方向に沿った稜線（エッジ）２１ｄと後述するブレーカ機構６０による上方からの加圧とによりＹ軸方向に沿って劈開が行われる。
【００２３】
第一のフィルムシート２７は、可撓性或いは弾性を備えたシート材である。また、この第一のフィルムシート２７は、ウェハ台２１の両側壁２１ａ，２１ｃの間隔よりも狭い幅の帯状を呈している。その材質としては、劈開により分離されたウェハＷの保護のために少なくともウェハＷよりも柔らかい素材が望ましい。例えば、樹脂系材料が好適である。
【００２４】
押し板２３とネジ軸２４とノブ２５と押圧ばね２６とは、後述する分離幅設定機構３０の突き当て板３１にウェハＷの繰り出し側端部を押圧接触せしめてＸ軸方向に位置決めするための構成である。
即ち、押し板２３は、ネジ軸２４の先端部に押圧ばね２６を介して設けられ、このネジ軸２４はノブ２５の回転操作によりＸ軸方向に移動する。従って、ノブ２５の回転操作により押し板２３をウェハＷに当接させ、さらに移動させることで押圧ばね２６が圧縮され、その移動量に応じてウェハＷに繰り出し方向への加圧力が付与される。これにより、ウェハＷの繰り出し側端部は、突き当て板３１の先端部に当接し、突き当て板３１と押し板２３との間でウェハＷは挟持状態となり、Ｘ軸方向における適正な位置にウェハＷは位置決めされる。
なお、ウェハＷのＸ軸方向における両端部の各端面にはその上側平面近傍にレーザダイオードにおける活性面が形成される。この活性面には、わずかな損傷をも信頼性の低下となりうるため、外部からの接触を回避する必要がある。従って、押し板２３は、その平板形状を略Ｕ字状としてその接触面積を低減すると共に、押し板２３の先端部は、ウェハＷよりも薄く設定されている。そして、ウェハＷの端面下部にのみ接触する構造となっている。押し板２３の先端部の厚さの一例としては、ウェハＷの厚さ１５０［μｍ］に対して押し板２３の先端部厚さを１００［μｍ］に設定する。無論より薄くしても良い。
【００２５】
ウェハ押さえ機構２８は、図３に示すように、Ｙ軸方向に沿ってウェハ台２１に回転自在に支持された支軸４６と、この支軸４６の一端部に固定連結され，回動を行う押さえアーム４５と、押さえアーム４５によるウェハＷの押さえ方向と退避方向との双方への回動力を付与する引張ばね４８と、支軸４６の他端部に固定連結され，当該支軸４６を介して押さえアーム４５に対して押さえ方向と退避方向への回動力を入力するノブ４７と、押さえアーム４５を退避状態でロックするエアシリンダ４９とを備えている。
【００２６】
押さえアーム４５は、その回動端部に押さえ部材４５ａが設けられ、押さえ方向の回動によりこの押さえ部材４５ａがウェハＷの上面から加圧し、ウェハＷを所定位置に保持する。このときの加圧力は引張ばね４８により付勢される。
引張ばね４８は、押さえアーム４５に設けられたばね掛け３９と連結され、押さえアーム４５押さえ状態（図３（Ｂ）における実線状態：押さえアーム４５が水平方向に沿った状態）と退避状態（図３（Ｂ）における点線状態：押さえアーム４５が垂直方向に沿った状態）との中間位置で各状態への回動を付勢する弾性力を付与する状態が切り替わるようにばね掛け３９に係合している。従って、ノブ４７により中間位置よりも押さえ状態側に押さえアーム４５を回動させると、引張ばね４８の弾性力により押さえアーム４５は押さえ方向に回動力が付勢され、逆に、ノブ４７により中間位置よりも退避状態側に押さえアーム４５を回動させると、引張ばね４８の弾性力により押さえアーム４５は退避方向に回動力が付勢される。
【００２７】
エアシリンダ４９は、動作制御手段１００の制御により作動する。このエアシリンダ４９は、作動時において突出するその可動部が、押さえ状態にある押さえアーム４５の押圧端部とは反対側の端部に当接するように配置される。そして、押さえアーム４５に対して退避方向の回動を強制すると共に退避状態から押圧状態への回動を規制する。
【００２８】
（分離幅設定機構）
分離幅設定機構３０は、ウェハ台２１上のウェハＷが所定量繰り出された状態でその繰り出し側端部と当接する突き当て板３１と、この突き当て板３１を保持すると共にＹ軸方向を中心に揺動自在に支持された揺動体３４と、突き当て板３１の当接先端部がウェハ台２１の上面高さよりも下方に退避する方向に揺動体３４に対する揺動力を付与するエアシリンダ３５と、突き当て板３１のＸ軸方向における粗位置決めを行う第一のＸステージ３２と、突き当て板３１のＸ軸方向における微細位置決めを行う第二のＸステージ３３とを備えている。
【００２９】
上記第二のＸステージ３３は、突き当て板３１と揺動体３４とエアシリンダ３５とを載置保持すると共にＸ軸方向の移動位置決め動作を手動入力するマイクロメータ式の調節器を備えている。即ち、この調節器の手動入力操作により、揺動体３４に支持された突き当て板３１の先端位置が、目標量繰り出されたウェハＷの先端面と当接するように位置決めされる。なお、第二のＸステージ３３の調節器はその入力操作量に対するＸ軸方向への移動量が第一のＸステージ３２よりも小さく設定されており、当該第一のＸステージ３２よりも微細な位置決めを行うことを可能としている。
【００３０】
第一のＸステージ３２は、Ｙステージ４０のステージ板４１上に設けられており、第二のＸステージ３３を載置保持すると共にＸ軸方向の移動位置決め動作を手動入力するマイクロメータ式の調節器を備えている。即ち、この調節器の手動入力操作により、第二のＸステージ３３を介して突き当て板３１の先端位置の微細位置決めを行う。
【００３１】
揺動体３４は、第二のＸステージ３３上においてＹ軸方向に沿った支軸により揺動可能に支持されており、その下部に突き当て板３１を保持している。さらに、この揺動体３４は、エアシリンダ３５の可動部の先端部と当接する当接部を備えると共に当該当接方向への揺動を付勢する図示しないばねを備えている。また、揺動体３４はその当接部が、可動部が退避状態にあるエアシリンダ３５の先端部に当接している状態にあっては、突き当て板３１が水平状態となると共にその先端部の下面高さがウェハ台２１上面高さと等しい高さとなり、突き当て板３１の先端部がウェハＷの繰り出し側端部の先端面と当接可能となる。そして、かかる状態からエアシリンダ３５の可動部が突出すると、揺動体３４は揺動され、これに伴って、突き当て板３１の先端部がウェハ台２１の上面高さよりも低位置に退避する。
【００３２】
なお、突き当て板３１の先端部は、ウェハＷよりも薄くなるように、例えばくさび状に形成されている。そして、ウェハＷの端面下部にのみ接触する構造となっている。押し板２３の先端部の厚さの一例としては、ウェハＷの厚さ１５０［μｍ］に対して押し板２３の先端部厚さを１００［μｍ］に設定する。無論より薄くしても良い。これにより、少なくともウェハＷの劈開面の活性層の保護を図ることができる。
【００３３】
（スクライブ機構）
図５はウェハ劈開装置１０のスクライブ機構５０を主に示す側面図である。
スクライブ機構５０は、ウェハＷの上面に溝を形成するスクライバ５３と、このスクライバ５３を先端部で支持するＸ軸方向を中心として揺動自在に支持されたスクライブアーム５４と、スクライブアーム５４の揺動力を付与するエアシリンダ５５と、これらの各構成５３，５４，５５を載置保持すると共にスクライブを行うためにスクライバ５３をＹ軸方向に所定距離だけ移動させるスクライブ用Ｙステージ５２と、基台１１上に設けられ，スクライブ用Ｙステージ５２をＹ軸方向に沿ってウェハセットステージ２０側に移動し或いは退避させるメインＹステージ５１とを備えている。
【００３４】
メインＹステージ５１は、ウェハセットステージ２０に対してＹ軸方向に隣接する位置に配置されている。そして、メインＹステージ５１は、上部にステージ板を備え、当該ステージ板上にスクライブ用Ｙステージ５２を載置している。また、ステージ板は、エアシリンダにより移動と退避を行う。このエアシリンダは、ステージ板をウェハセットステージ２０側に送出し、或いは退避させる。そして、送出時にあっては、スクライブアーム５４の先端にあるスクライバ５３がウェハ台２１上のウェハＷの上方となる位置までスクライブ用Ｙステージ５２を移動させ、退避時にあっては、劈開作業の妨げとならないように、スクライブアーム５４がウェハ台２１の上方から完全に退避する位置まで移動させるように、移動範囲が設定されている。
【００３５】
スクライブ用Ｙステージ５２は、上部にステージ板を備え、当該ステージ板上にスクライバ５３とスクライブアーム５４とエアシリンダ５５とを載置している。また、ステージ板は、エアシリンダにより移動を行う。このエアシリンダは、ステージ板をＹ軸方向に沿って移動させる。
前述したメインＹステージ５１の送出時にあっては、スクライブアーム５４の先端にあるスクライバ５３がウェハ台２１上のウェハＷのＹ軸方向おけるスクライブ機構５０寄りの一端部近傍の上方となる位置にスクライブ用Ｙステージ５２を移動させる。スクライブ用Ｙステージ５２は、ウェハセットステージ２０側に押し出す方向にスクライバ５３を移動させ、スクライブを実行する。
スクライブ用Ｙステージ５２は、スクライブの際の溝形成距離を設定するためのマイクロメータ式の微動調節器５６を備えている。この微動調節器５６は、操作ダイヤルの回転量に応じてスクライブ時のステージ板の移動量を図５における距離ｄの範囲に規制する。つまり、距離ｄと同じ長さのスクライブ溝がウェハＷに形成されることとなる。
【００３６】
スクライブアーム５４は、Ｙ軸方向に沿って配設されると共にその長手方向中間位置においてＸ軸方向を中心に揺動自在に支持されている。そして、スクライブアーム５４のウェハセットステージ２０側の一端部には、スクライバ５３が下方に向けられた状態で装備されており、他端部にはその上方からエアシリンダ５５の可動部が当接している。エアシリンダ５５は、図５の状態からその可動部が上方に後退することを可能としている。一方、スクライブアーム５４は、スクライバ５３を備える端部が重量が重く設定されており（例えば先端荷重１０［ｇｆ］（９．８［ｍＮ］））、これにより、エアシリンダ５５の可動部が上方に後退することにより、スクライバ５３がウェハＷの上面に突き刺さることとなる。そして、前述したスクライブ用Ｙステージ５２の作動によりウェハＷの上面にスクライブ溝が形成される。なお、スクライバ５３の素材としては、例えばダイヤモンドスクライバ等が使用される。
なお、スクライブアーム５４のエアシリンダ５５側の端部には荷重調節ネジ５４ａが設けられており、この荷重調節ネジ５４ａの回転操作によりスクライバ５３側に生じる荷重量を調節することができる。
【００３７】
（ブレーカ機構）
図６（Ａ）はブレーカ機構６０の平面図、図６（Ｂ）は正面図を示す。
ブレーカ機構６０は、劈開時にウェハ台２１上のウェハＷを上方から押さえつけるウェハ押さえ部６５を備えるコ字状の押さえアーム６４と、ウェハＷに劈開を促す応力を付与するプッシャー６１を備えるブレーカプレート６２と、ステージ板４１上においてブレーカプレート６２及び押さえアーム６４をＹ軸方向を中心として揺動自在に支持する揺動支持部６３と、ブレーカプレート６２に揺動動作を付与するエアシリンダ６７と、プッシャー６１及びウェハ押さえ部６５の先端部を覆う第二のフィルムシート６９とを備えている。
【００３８】
押さえアーム６４は、コ字状形状の開口側となる端部において、ブレーカプレート６２と同じ支軸により揺動自在に支持されている。また、押さえアーム６４の揺動端部側には、平板状のウェハ押さえ部６５が設けられている。このウェハ押さえ部６５は、ウェハＷ側の先端部がＹ軸方向と平行となるように押さえアーム６４に保持されている。そして、ウェハ押さえ部６５は、Ｙ軸方向における幅がウェハＷよりも広く設定され、劈開時には押さえアーム６４の揺動によりその先端面がウェハＷの上面に当接する。この押さえ部材６５は、ウェハ台２１の上面であってウェハ繰り出し側端部の最も先端位置に当接する。
また、ウェハ押さえ部６５の平面上には第二のフィルムシート６９を挿通させるガイド枠６６が設けられている。即ち、このガイド枠６６とウェハ押さえ部６５との間には隙間が設けられ、当該隙間を第二のフィルムシート６９が挿通される。
【００３９】
さらに、押さえアーム６４の基端部近傍には、ウェハＷ側に揺動を付勢する引張ばね６８と、ブレーカプレート６２に対して先行する揺動角度が所定値以上とならないように規制する規制軸７０とが設けられている。
即ち、押さえアーム６４は、引張ばね６８により常時ウェハＷ側への揺動が付勢される一方で、規制軸７０がブレーカプレート６２の上面と当接することで当該ブレーカプレート６２に対する先行揺動角度が一定以上とならなうように規制されている。
【００４０】
ブレーカプレート６２は、押さえアーム６４のコ字状形状の内側に位置しており、その揺動端部にはウェハＷ側に向けてくさび状のプッシャー６１が設けられている。このプッシャー６１は、ウェハＷ側の先端部がＹ軸方向と平行となるようにブレーカプレート６２に保持されている。そして、プッシャー６１は、Ｙ軸方向における幅がウェハＷよりも広く設定され、劈開時にはブレーカプレート６２の揺動によりその先端面がウェハＷの上面に当接する。さらに、このプッシャー６１は、ウェハ台２１の稜線２１ｄのほぼ真上であって若干ウェハ繰り出し側寄りの位置においてウェハＷの上面に当接するように、ブレーカプレート６２に保持されている。即ち、プッシャー６１とウェハ押さえ部６５とは、稜線２１ｄを境界として互いに隣接した状態でウェハＷの上面に当接する。
【００４１】
また、ブレーカプレート６２はその基端部側においてエアシリンダ６７の可動部の先端部と連結されており、当該可動部が突出動作を行うことにより、ブレーカプレート６２はウェハＷ側への揺動力を付与されることとなる。なお、エアシリンダ６７の基端部はステージ板４１上においてＹ軸方向を中心として揺動可能に支持されており、ブレーカプレート６２の揺動に対して追従することが可能となっている。
なお、ブレーカプレート６２がウェハＷ側に揺動すると、規制軸７０を介して当接する押さえアーム６４も同様に揺動することとなる。このとき、ウェハ押さえ部６５がプッシャー６１に先行してウェハＷの上面に到達するように規制軸７０の位置は設定されている。
なお、ウェハＷはその劈開時において、当該ウェハＷのＹ軸方向一端部に設けられたスクライブ溝から分離して行われることから、これを促すために、プッシャー６１の先端部に、スクライブ溝側となる端部が先にウェハＷに当接するように傾斜を設けても良い。
【００４２】
また、ブレーカプレート６２とプッシャー６１との間にはＹ軸方向に沿ってスリットが形成されている。このスリットは、第二のフィルムシート６９を挿通させるためのものである。即ち、第二のフィルムシート６９は、前述したウェハ押さえ部６５に設けられたガイド枠６６に挿通されると共にウェハ押さえ部６５及びプッシャー６１の先端部を覆い、さらに、スリットに挿通された状態で装備されることとなる。そして、かかる状態で装備することにより、第二のフィルムシート６９は、ガイド枠６６及びスリットに挿通される方向に沿って位置を移動させることができ、ウェハＷとの当接位置を変えることが可能となっている。
【００４３】
第二のフィルムシート６９は、可撓性或いは弾性を備えたシート材である。また、この第二のフィルムシート６９は、少なくともウェハＷのＹ軸方向幅よりも広い幅の帯状を呈している。その材質としては、ウェハＷの保護のために少なくともウェハＷよりも柔らかい素材が望ましい。例えば、樹脂系材料が好適である。
【００４４】
（動作制御手段）
動作制御手段１００について図７により説明する。図７はウェハ劈開装置１０の制御系を示すブロック図である。
動作制御手段１００は、各エアシリンダに対応するソレノイドバルブ１２１〜１２６の動作制御を行うためのソレノイドバルブドライバ１０３と、後述する各種センサ１１１〜１１５からの検出信号を受信すると共にデジタル信号に変換するセンサインタフェイス１０２とを備えている。
【００４５】
ソレノイドバルブ１２１はメインＹステージ５１を駆動するエアシリンダの作動を行い、ソレノイドバルブ１２２はスクライバ５３の昇降を行うエアシリンダ５５の作動を行い、ソレノイドバルブ１２３はスクライブ用Ｙステージ５２を駆動するエアシリンダの作動を行い、ソレノイドバルブ１２４はブレーカ機構６０のブレーカ動作を行うためのエアシリンダ６７の作動を行い、ソレノイドバルブ１２５は突き当て板３１の退避と復帰を行うエアシリンダ３５の作動を行い、ソレノイドバルブ１２６はウェハＷの押さえアーム４５の揺動を規制するエアシリンダ４９の作動を行う。
【００４６】
センサ１１１はウェハＷの押さえアーム４５が退避状態から押さえ状態に移行したことを検出するセンサであり、センサ１１２はスクライブ動作においてメインＹステージ５１がウェハセットステージ２０側に目標位置まで移動したことを検出するセンサであり、センサ１１３はスクライブ動作においてスクライバ５３が目標下降位置まで下降したことを検出するセンサであり、センサ１１４はメインＹステージ５１が規定の退避位置まで退避移動したことを検出するセンサであり、センサ１１５はブレーカ動作において押さえアーム６４の揺動位置から突き当て板３１を退避させるタイミングを決定するセンサである。
【００４７】
さらに、動作制御手段１００は、ウェハ劈開装置１０の後述する各種機能，動作を実行させる制御プログラム，制御データが書き込まれているＲＯＭ（図示略）と、各センサの検出により制御プログラムに従って各エアシリンダの動作切替を行う電磁バルブ等の各部の動作を集中制御するＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１の処理データ等の各種データをワークエリアに格納するＲＡＭ（図示略）とを備えている。
さらに、動作制御手段１００には、各種動作の開始を入力するスタートボタン等が設けられた入力パネル１０４と、動作状態を表示する表示部１０５が併設されている。
【００４８】
（ウェハ劈開装置の動作説明）
上記構成からなるウェハ劈開装置１０について、図８，９，１０に基づいて説明する。図８はウェハ劈開装置１０の動作説明図であり、図９，１０はウェハ劈開装置の動作を示すフローチャートである。
まず、装置１０の主電源がＯＮになると、ＣＰＵ１０１はイニシャライズされ、各センサ１１１〜１１５によりセンサインタフェイス１０２を介して各部の状態を判断し、各ソレノイドバルブドライバ１０３を介して各シリンダを初期位置に合わせる（ステップＳ１）。
【００４９】
次に、ウェハＷをウェハセットステージ２０のウェハ台２１に第一のフィルムシート２７を介してセットする。このとき、側壁２１ａと押圧板２２によりウェハＷを挟持するようにＹ軸方向について位置決めを行う。
そして、突き当て板３１を、ウェハＷから所定の幅で劈開が行われるようにＸ軸方向における位置決めを行う。即ち、第一のＸステージ３２により粗位置決めを行い、第二のＸステージ３３とにより微細な位置決めを行う。そして、ウェハＷと突き当て板３１とを良好に当接させるために、ノブ２５の操作により押し板２３をウェハＷに当接させる。このとき、押し板２３による加圧力が一定となるようにインジケータを設けても良い。また、ウェハＷが円形のものの場合には、オリジナルフラット面に当接させても良い。また、ウェハ台２１の上方のスペースが空いているので、ウェハＷを実体顕微鏡やカメラにより上方から観察しても良い。さらに、ウェハ台２１のへのセットについては、ウェハのパターンに合わせてセットすることも可能である（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、ノブ４７を操作してウェハＷに対して押さえアーム４５により押圧保持を行う（ステップＳ３）。これにより、ウェハＷはウェハ台２１の載置面上に保持される。
そして、入力パネル１０４からスタートボタンにより開始信号の入力を受けると、まずスクライブ動作に移行する（ステップＳ４）。
またこのとき、押さえアーム４５は、センサ１１１から離間し、押さえアーム４５によりウェハＷの押さえが行われていることがＣＰＵ１０１により確認され、押さえアーム４５の離間状態が認識されない場合には、ステップＳ３に戻り、ウェハ押さえが行われるまで、スクライブ動作に移行しない（ステップＳ５）。
【００５１】
スクライブ動作に移行すると、まず、ＣＰＵ１０１により、ソレノイドバルブ１２１が制御され、スクライブ機構５０のメインＹステージ５１のエアシリンダがスクライブ用Ｙステージ５２をウェハセットステージ２０側に駆動する（ステップＳ６）。その停止位置は、スクライバ５３がウェハＷのスクライブ開始位置となるように、予めメインＹステージ５１の調節機構５７により調節されており、その移動距離まで移動したことは、センサ１１２により検出される。（ステップＳ７：図８（Ａ）の状態）。
【００５２】
次に、ＣＰＵ１０１により、ソレノイドバルブ１２２が制御され、スクライブ機構５０のエアシリンダ５５が作動し、スクライブアーム５４のスクライバ５３側の端部が揺動により下降する（ステップＳ８）。スクライバ５３の下降はセンサ１１３により検出される（ステップＳ９）。これにより、スクライバ５３は、その先端部がウェハＷの所定深さまで侵入する。
【００５３】
次いで、ＣＰＵ１０１により、ソレノイドバルブ１２３が制御され、スクライブ機構５０のスクライブ用Ｙステージ５２のエアシリンダが、スクライブアーム５４及びスクライバ５３をＹ軸方向に沿って移動させる（ステップＳ１０）。その停止位置は、微動調節器５６により予め調節されており、その移動距離がスクライブ溝長さとなる。かかる動作により、ウェハＷにスクライブ溝が形成される（図８（Ｂ）の状態）。
【００５４】
溝形成後は、ＣＰＵ１０１は、ソレノイドバルブ１２２によりエアシリンダ５５を作動させて、スクライバ５３をスクライブアーム５４の揺動により上昇させる（ステップＳ１１）。そして、ＣＰＵ１０１は、各ソレノイドバルブ１２１，１２３を介してスクライブ用Ｙステージ５２とメインＹステージ５１とを原位置に復帰させる（ステップＳ１２）。
【００５５】
センサ１１４によりメインＹステージ５１の戻り状態が検出されると、ＣＰＵ１０１は、入力パネル１０４からのブレーカスタートボタンの入力待ちとなり（ステップＳ１４）、入力を検出すると、ウェハに対するブレーカ（曲げ応力の付与）動作を開始する。
即ち、ＣＰＵ１０１により、ソレノイドバルブ１２４が制御され、ブレーカ機構６０のエアシリンダ６７が、押さえアーム６４及びブレーカプレート６２をウェハＷ側に向かって揺動させる（ステップＳ１５）。このとき、ウェハ押さえ部６５とプッシャー６１はその先端部側が第二のフィルムシート６９に覆われた状態にあり、当該シート６９を摺動させて未使用部分がウェハ押さえ部６５とプッシャー６１の先端位置に接した状態となっている。
【００５６】
さらに、押さえアーム６４及びブレーカプレート６２が揺動すると、先行する配置のウェハ押さえ部６５の先端部がウェハＷの上面に当接し、引張ばね６８により適当な加圧力でウェハＷの上面を加圧する（図８（Ｃ）の状態）。この押さえアーム６４による加圧の開始が押さえアーム６４の位置によりセンサ１１５により検出されると（ステップＳ１６）、ＣＰＵ１０１は、ソレノイドバルブ１２５の制御によりエアシリンダ３５を作動させ、突き当て板３１の先端部が下方に移動する方向に揺動させ退避させる（ステップＳ１７）。そして、このとき、突き当て板３１の先端部がウェハＷの端面から離間する方向に移動するので、ウェハＷの端面との摺動は生じないため、当該ウェハＷの先端面は保護される。
【００５７】
さらに、ブレーカプレート６２の揺動が進行すると、プッシャー６１がウェハ上面に当接する。さらに、プッシャー６１が押し込まれると、曲げ応力によりウェハＷはスクライブ溝からウェハ台２１の稜線２１ｄに沿って劈開を生じ、ウェハＷの突出部位が分離される（図８（Ｄ）の状態）。このとき、ウェハＷの下側には第一のフィルムシート２７が配設されているので、ウェハ台２１の稜線２１ｄにおいて、第一のフィルムシート２７の弾性撓みによりウェハＷは弧状に変形し、ある曲率に達すると劈開が行われる。
なお、スクライブ溝により劈開面の品質及び分離されたウェハＷの幅を常時均一化する効果が得られる。そしてこのとき、プッシャー６１の先端位置は、ウェハ台２１の稜線２１ｄよりもぎりぎりで手前側（図８右側）を通過するように設定されているが、劈開面の品質及び分離されたウェハＷの幅を常時均一化する効果はプッシャー６１がウェハＷに当接する位置がスクライブ溝に接近させることにより、より向上する。
【００５８】
分離されたウェハＷは、退避した突き当て板３１側に移動して、第一のフィルムシート２７及び第二のフィルムシート６９の間に保持される。
そして、ブレーカ動作が終了すると、ＣＰＵ１０１は、ソレノイドバルブ１２４によりエアシリンダ６７を退避方向に作動させ、押さえアーム６４及びブレーカプレート６２を起伏方向に揺動させる（ステップＳ１８）。また、第二のフィルムシート６９も押さえアーム６４及びブレーカプレート６２と共に後退するので、分離されたウェハＷはフリーとなる。
そして、分離されたウェハＷが回収される（ステップＳ１９）。このとき、回収を行うピッカーを設け、自動的に回収を行っても良い。
【００５９】
そして、リセット後（ステップＳ２０）、ＣＰＵ１０１は、ソレノイドバルブ１２５を介してエアシリンダ３５を作動させ、突き当て板３１が元の位置に戻される（ステップＳ２１）。また、ソレノイドバルブ１２６を介してエアシリンダ４９が作動され、押さえアーム４５が押さえ解除方向に揺動される（ステップＳ２２）。
その後は新たな劈開を行う場合は、上記ステップＳ１からの動作が繰り返され、劈開を行わない場合は終了する。
【００６０】
（ウェハ劈開装置の効果）
上記ウェハ劈開装置１０は、ウェハＷの両面側に第一のフィルムシート２７と第二のフィルムシート６９を配置した状態でブレーカ動作を行うため、分離されたウェハＷを各シート材２７，６９が保持し、粘着シートを不要とすることから引きはがし作業を不要として、作業の容易化を図ることができる。また、引きはがし作業に伴うウェハの劈開面の損傷を効果的に抑制することが可能となると共に、接着剤の剥離のための紫外線照射装置等を不要とし、装置の小型簡易化を図ることができる。
【００６１】
さらに、可撓性を有する第一のフィルムシート２７が曲げ応力によりウェハＷに変形を生じる範囲に幅を持たせることが可能とし、本来劈開を生じるべき面と曲げを生じる方向とが厳密に一致していない状態でも良好に劈開を行うことが可能となる。
また、第二のフィルムシート６９を介してウェハ押さえ部６５やプッシャー６２が当接するので、ウェハＷの表面保護を図ることが可能となる。
さらに、スクライブ動作とブレーカ動作とがいずれもウェハセットステージ２０上で行われるので、両動作を連続的に行うことができ、作業の迅速化を図ると共に省スペース化による装置の小型化を図ることが可能となる。
【００６２】
（その他）
なお、各種の動作を行うアクチュエータとして主にエアシリンダを使用しているが、これに限定するものではなく、モータや電磁ソレノイド等を使用しても良い。また、モータの使用により、各パラメータを数値化して自動入力を行っても良い。
また、撮像手段としてのカメラを設け画像処理を用いて各部の位置決めや位置修正を行っても良い。
【００６３】
また、第一のフィルムシート２７，第二のフィルムシート６９については、一回又は規定回数の作業毎に、その位置変更をするための公知のフィルムフィーダ装置を設けても良い。また、これを動作制御手段８０により自動制御しても良い。
また、ウェハＷのセット、取り出しについては、バキュームノズル等のピックアップ機構を用いてローディング、アンローディングの自動化を図っても良い。
【００６４】
さらに、ウェハ押さえ部６５又はプッシャー６１については揺動により円弧上の軌跡を描いてブレーカ動作を行う構成となっているが、これらはいずれも直動式の移動によりブレーカ動作を行っても良い。
また、ウェハ押さえ部６５とプッシャー６１とを個別にアクチュエータにより微細な制御を行い、ウェハ材質等に対するワーク対応性の向上を図る構成としても良い。
【００６５】
なお、本実施形態では、ウェハＷに対して棒状の切り出しを行っているが、もちろんこれに限定されるものではない。例えば、今回分離された棒状のウェハＷをさらに細分化してチップ化する場合の劈開にウェハ劈開装置１０を使用しても良いことはいうまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、ウェハの両面側にシート材を配置した状態で劈開が行われるため、劈開を生じ分離されたウェハは、シート材に受け止められて保持されるため、従来のように、粘着シートにより保持する必要がなく、また、粘着シートから引きはがす作業を必要としないことから、ウェハの劈開面の損傷を効果的に抑制することが可能となる。従って、かかる損傷抑制により、ウェハを使用した半導体チップの歩留まりを向上することが可能となる。
【００６７】
請求項２記載の発明は、ウェハの両面側にシート材を配置した状態で劈開が行われるため、シート材がウェハを保持し、従来の粘着シートを不要とすることから引きはがし作業によるウェハの劈開面の損傷を効果的に抑制することが可能となる。従って、かかる損傷抑制により、ウェハを使用した半導体チップの歩留まりを向上することが可能となる。
さらに、可撓性を有するシート材が曲げ応力により変形を生じる範囲に幅を持たせることが可能とし、本来劈開を生じるべき面と曲げを生じる方向とが厳密に一致していない状態でも良好に劈開を行うことが可能となる。従って、ウェハの精巧な位置決めを不要とし、劈開のミスを効果的に低減すると共に作業効率の向上を図ることが可能となる。
【００６８】
請求項３記載の発明は、ウェハ保持機構に保持された状態でウェハに対するスクライブと劈開が行われるため、作業空間の省スペース化が図られ、装置の小型化を図ることが可能となる。また、試験的生産や少量生産の場合には、同一箇所で複数の作業を行うことにより、処理対象物の移動・搬送等の作業を省略し、より効率的に生産することが可能となる。
【００６９】
請求項４記載の発明は、劈開が行われると、シート材の位置を替えて、劈開作業時に使用された箇所をまだ未使用の箇所にずらせる作業を行うことができるので、劈開作業により劣化或いは塵芥の付着を生じた場合であっても、新たな部位により次の作業を行うことができ、劣化や塵芥の影響を回避することが可能となる。
【００７０】
請求項５記載の発明は、位置決め部材の先端を薄く設定することで、ウェハの位置決めの際に接触面積の低減を図り、保護すべき部分との接触を回避することが可能となる。従って、保護すべき部分の高い平面度を効果的に維持することが可能となる。
【００７１】
請求項６記載の発明は、位置決め部材を劈開時にウェハから離間させるため、劈開時におけるウェハと位置決め部材との接触を回避することができ、ウェハの傷や損傷を効果的に回避することが可能となる。
【００７２】
請求項７記載の発明は、ウェハ保持機構の載置面の角部の稜線に沿って劈開が行われる場合に、可撓性を有するシート材がウェハの曲げを生じる方向に設けられることにより、シート材自体の弾性に従ってウェハも円弧状に変形を生じることとなる。このため、変形を生じる範囲に幅を持たせることが可能となり、本来劈開を生じるべき面と曲げを生じる方向とが厳密に一致していない状態でも良好に劈開を行うことが可能となる。
【００７３】
請求項８記載の発明は、応力付与機構が積極的にスクライブ溝から曲げ応力を付与するため、当該スクライブ溝からの分離をより促進し、劈開を円滑且つ効率的に粉うことを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施形態たるウェハ劈開装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は図１に開示されたウェハセットステージの一部省略した平面図であり、図２（Ｂ）はウェハセットステージの一部省略した正面図である。
【図３】図３（Ａ）は図２に開示されたウェハセットステージにウェハ押さえ機構の図示を加えた平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の矢印Ｓ方向から見たウェハセットステージを示す。
【図４】図４（Ａ）は図１に開示された分離幅設定機構の一部省略した平面図であり、図４（Ｂ）はその正面図である。
【図５】図１に開示されたスクライブ機構をＸ軸方向から見た図である。
【図６】図６（Ａ）は図１に開示されたブレーカ機構の平面図であり、図６（Ｂ）はその正面図である。
【図７】ウェハ劈開装置の制御系を示すブロック図である。
【図８】ウェハ劈開装置の各種動作を示す動作説明図であり、図８（Ａ）はスクライブ動作の開始を示し、図８（Ｂ）はスクライブ動作中を示し、図８（Ｃ）はブレーク動作の開始を示し、図８（Ｄ）はブレーク動作中を示す。
【図９】ウェハ劈開装置の各種動作を示す動作フローチャートである。
【図１０】ウェハ劈開装置の各種動作を示す図９に続く動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ウェハ劈開装置
２０  ウェハセットステージ（ウェハ保持機構）
２１ｄ  稜線
２７  第一のフィルムシート（シート材）
３１  突き当て板（位置決め部材）
３４  揺動体（退避機構）
３５  エアシリンダ（退避機構）
５０  スクライブ機構
６０  ブレーカ機構（応力付与機構）
６９  第二のフィルムシート（シート材）
Ｗ  ウェハ
【図１】
2004335930.tif 000003
【図２】
2004335930.tif 000004
【図３】
2004335930.tif 000005
【図４】
2004335930.tif 000006
【図５】
2004335930.tif 000007
【図６】
2004335930.tif 000008
【図７】
2004335930.tif 000009
【図８】
2004335930.tif 000010
【図９】
2004335930.tif 000011
【図１０】
2004335930.tif 000012