(57)【要約】      （修正有）【課題】工具と被加工物を接触させるための動作軸に制御装置（圧力制御部）を介した加工プログラム上での圧力管理を行うことにより、被加工物に対しての加工時圧力管理を容易にする半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法並びに溝加工装置を提供すること。【解決手段】半導体ウェーハ若しくは半導体ウェーハをバー状に加工したワーク表面に工具を押圧しながら移動させてこの表面にワークを劈開，分離させるための溝を形成する溝加工方法であって、ワーク表面に対して工具を接触・退避移動させる工具接離移動装置とは別にワークに対する加工圧力を工具に付与する圧力付与装置を備え、この圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を、ワーク表面の変位状態に対応して可変制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ若しくは半導体ウェーハをバー状に加工したワーク表面に工具を押圧しながら移動させてこの表面にワークを劈開，分離させるための溝を形成する溝加工方法であって、ワーク表面に対して工具を接触・退避移動させる工具接離移動装置とは別にワークに対する加工圧力を工具に付与する圧力付与装置を備え、この圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を、ワーク表面の変位状態に対応して可変制御し、ワークが過剰な加工圧力によりダメージを受けることを抑えると共に、溝幅，溝深さが著しく変動することを抑えるようにしたことを特徴とする半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法。
【請求項２】
前記工具を前記圧力付与装置により所定の加工圧力でワーク表面に押圧しながら移動させて溝を形成する際、ワーク表面の変位状態に追従して工具が上昇したとき前記加工圧力を減圧し、工具が下降したとき前記加工圧力を増圧するようにワーク表面の変位状態に対応して加工圧力を増減補正制御することを特徴とする請求項１記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法。
【請求項３】
前記工具接離移動装置による工具の接離方向の移動分によって加工圧力を管理せず、この工具接離移動装置とは別に工具をワーク表面に接触させるための動作軸に設けた前記圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を管理し、この圧力付与装置としてボイスコイルモーターを用い、前記ワーク表面の変位状態に追従する工具の上下変動若しくはこれに伴う圧力変動を検知してこれに基づき前記ボイスコイルモーターによる加工圧力を圧力制御部により増減補正制御することを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法。
【請求項４】
半導体ウェーハ若しくは半導体ウェーハをバー状に加工したワーク表面に工具を押圧しながら移動させてこの表面にワークを劈開，分離させるための溝を形成する装置であって、ワーク表面に対して工具を接触・退避移動させる工具接離移動装置と、この工具接離移動装置とは別に設けられ、ワークに対する加工圧力を工具に付与する圧力付与装置とを備え、この圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を、ワーク表面の変位状態に対応して可変制御する圧力制御部を前記圧力付与装置に設けて、ワークが過剰な加工圧力によりダメージを受けることを抑えると共に、溝幅，溝深さが著しく変動することを抑えるように構成したことを特徴とする半導体材料を劈開・分離させるための溝加工装置。
【請求項５】
前記工具を前記圧力付与装置により所定の加工圧力でワーク表面に押圧しながら移動させて溝を形成する際、ワーク表面の変位状態に追従して工具が上昇したとき前記加工圧力を減圧し、工具が下降したとき前記加工圧力を増圧するように前記工具の変動を検知するセンサーに基づき加工圧力を可変する前記圧力制御部に構成して、ワーク表面の変位状態に対応して加工圧力を増減補正制御するように構成したことを特徴とする請求項４記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工装置。
【請求項６】
前記工具接離移動装置による工具の接離方向の移動分によって加工圧力を管理せず、前記工具接離移動装置とは別に工具をワーク表面に接触させるための動作軸に前記圧力付与装置を設け、この圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を管理するように構成し、この圧力付与装置としてボイスコイルモーターを用い、前記ワーク表面の変位状態に追従する工具の上下変動若しくはこれに伴う圧力変動を検知してこれに基づき前記ボイスコイルモーターによる加工圧力を増減補正制御するように前記圧力制御部を構成したことを特徴とする請求項４，５のいずれか１項に記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子などを劈開・分離するための溝を加工する溝加工方法並びにその溝加工装置であって、加工時に加圧制御を行う方法並びに装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ及びウェーハをバー状に加工した被加工物（ワーク）は、最終的にチップと呼ばれる分離化された形状まで加工され、使用される。半導体ウェーハはバー状に、バー状に加工された被加工物は、更にチップと呼ばれる分離化された形状へとそれぞれ加工される。
【０００３】
また、材料、製品用途の違いによっては、半導体ウェーハをバー状に加工する工程を必要とせず、直接チップと呼ばれる分離化された形状へ加工される。そのそれぞれ分離化された形状に加工するための工程で、被加工物に応力を加えて分離させることの補助のために溝が表面に加工される。この溝加工においてこれまでの装置では、溝加工のために被加工物に加える圧力の管理を、工具付近に取り付けられた機械式量り等の目盛りにて管理されることが多かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体ウェーハ及びウェーハをバー状に加工した被加工物には、反り、部分的な凹凸及び厚みの差があり、それら被加工物の被加工面変位状態は、前工程までの加工処理状態により被加工物毎に異なることが多い。被加工物に溝加工を施す際に管理が必要とされる加工条件は加工深さ、圧力は共に被加工物の材質、厚み等の条件によって異なるが、一般的な化合物半導体ウェーハを例にとると、加工深さが４、５μｍから多くても１５μｍ程度、加工圧力は２、３ｇから多くても１０ｇ以下といった非常に細かい管理を必要とする状況にあり、また、微小な条件変動でも加工結果に大きく影響する。工具付近に取り付けられたバネ量り等の目盛りにて管理する方法では、加工前にセットした圧力のままでしか加工出来ず、被加工物の加工面の変位状態によっては部分的に圧力が過多、過少といった不適切な状態となり、圧力過多となった場合では、溝加工時に被加工物に対する圧力が必要以上に大きくなることにより、不特定の方向に多分なクラックが発生し易くなり、次工程で劈開，分離する際に予定された加工位置に劈開，分割を行うための応力等を加えたとしても、異なる位置から劈開，分割される問題の発生及び、予定通りの位置からの劈開，分割が出来たとしても、クラック部にも応力が加わることによるかけ等が発生し、予定された形状、大きさに加工出来ないといった問題を引き起こし易くすると同時に、加工面そのものを傷めてしまい、仮に形状が予定されたものに加工出来たとしても、製品としての性能等に影響を及ぼす問題が発生し易くなる。圧力過少となった場合では、溝加工深さが足らなくなることにより、次工程で劈開，分離する際に設定されている劈開，分割するための応力及び加工条件は適当であったとしても、溝が予定深さに到達していないことにより、不適当な加工条件となってしまい、次工程で劈開，分割が出来ない問題、予定された形状、大きさに加工出来ないといった問題が発生し易くなり、結果として安定した加工面を維持するのに障害と成り得ることが多かった。機械式量り等による圧力管理機構では、機械式量り等の取り付け位置が工具から遠ざかるにつれて圧力が直接的なものでは無くなる場合が多く、機械式量り等の目盛り合わせだけでは細かな圧力管理が難しくなり、歩留まりを低下させる要因の一つとなっていた。機械式量り等と軸受けを併用した機構では、機械式量り等が軸受けの摺動抵抗の影響を受け易いことにより細かな圧力管理が難しくなり、歩留まりを低下させる要因の一つとなっていた。また、機械式量り等による圧力管理機構では、制御装置を介した加工プログラム上での管理外となる場合が多く、他の品種加工に切り替える際等に加工プログラムのみの変更で、圧力の設定変更をせずに加工を行う作業ミスが発生し易く、歩留まりを低下させる要因の一つとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、工具と被加工物を接触させるための動作軸に例えばボイスコイルモーターを付加し、制御装置（圧力制御部）を介した加工プログラム上での圧力管理を行うことにより、作業ミス発生を抑え、管理を容易にすると共に、位置移動用モーターと圧力管理用モーターを別に設けることにより、軸全体の移動距離のみから算出される圧力管理方法ではなく単独に圧力管理を行い、被加工物に対しての加工時圧力管理を容易にする画期的な半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法並びに溝加工装置を提供することを目的としている。
【０００６】
また、単独にて管理するための作動装置（圧力付与装置）として例えばボイスコイルモーターを用いることで、ボイスコイルモーターは構造上可動部が軽く、バックラッシュがゼロであることから、高精度位置決めが比較的容易に可能となり、ボールネジ及びカップリングといった伝達機構が不要であり、高効率、高信頼性がはかれ、ボールネジの最高速度、加速度性能からなる制限が無く、非常に応答性が良い加減速制御が可能となり、周辺機構の影響による圧力変動を抑制し易くすることが出来る画期的な半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法並びに溝加工装置を提供するものである。
【０００７】
即ち、ボイスコイルモーターの特徴を利用することと、圧力を単独にて管理することにより、指定された一定の圧力を加え続けるだけではなく、センサーによる位置検出信号を基に工具が被加工物加工面の変位状態に添いながら溝加工を行う様に圧力制御部によりボイスコイルモーターの加工圧力を変動させ、被加工面の状態に影響されることに起因する加工不良の発生を抑え、安定した加圧状態を維持できる画期的な半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法並びに溝加工装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
半導体ウェーハ若しくは半導体ウェーハをバー状に加工したワーク表面に工具を押圧しながら移動させてこの表面にワークを劈開，分離させるための溝を形成する溝加工方法であって、ワーク表面に対して工具を接触・退避移動させる工具接離移動装置とは別にワークに対する加工圧力を工具に付与する圧力付与装置を備え、この圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を、ワーク表面の変位状態に対応して可変制御し、ワークが過剰な加工圧力によりダメージを受けることを抑えると共に、溝幅，溝深さが著しく変動することを抑えるようにしたことを特徴とする半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法に係るものである。
【００１０】
また、前記工具を前記圧力付与装置により所定の加工圧力でワーク表面に押圧しながら移動させて溝を形成する際、ワーク表面の変位状態に追従して工具が上昇したとき前記加工圧力を減圧し、工具が下降したとき前記加工圧力を増圧するようにワーク表面の変位状態に対応して加工圧力を増減補正制御することを特徴とする請求項１記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法に係るものである。
【００１１】
また、前記工具接離移動装置による工具の接離方向の移動分によって加工圧力を管理せず、この工具接離移動装置とは別に工具をワーク表面に接触させるための動作軸に設けた前記圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を管理し、この圧力付与装置としてボイスコイルモーターを用い、前記ワーク表面の変位状態に追従する工具の上下変動若しくはこれに伴う圧力変動を検知してこれに基づき前記ボイスコイルモーターによる加工圧力を圧力制御部により増減補正制御することを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法に係るものである。
【００１２】
また、半導体ウェーハ若しくは半導体ウェーハをバー状に加工したワーク表面に工具を押圧しながら移動させてこの表面にワークを劈開，分離させるための溝を形成する装置であって、ワーク表面に対して工具を接触・退避移動させる工具接離移動装置と、この工具接離移動装置とは別に設けられ、ワークに対する加工圧力を工具に付与する圧力付与装置とを備え、この圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を、ワーク表面の変位状態に対応して可変制御する圧力制御部を前記圧力付与装置に設けて、ワークが過剰な加工圧力によりダメージを受けることを抑えると共に、溝幅，溝深さが著しく変動することを抑えるように構成したことを特徴とする半導体材料を劈開・分離させるための溝加工装置に係るものである。
【００１３】
また、前記工具を前記圧力付与装置により所定の加工圧力でワーク表面に押圧しながら移動させて溝を形成する際、ワーク表面の変位状態に追従して工具が上昇したとき前記加工圧力を減圧し、工具が下降したとき前記加工圧力を増圧するように前記工具の変動を検知するセンサーに基づき加工圧力を可変する前記圧力制御部に構成して、ワーク表面の変位状態に対応して加工圧力を増減補正制御するように構成したことを特徴とする請求項４記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工装置に係るものである。
【００１４】
また、前記工具接離移動装置による工具の接離方向の移動分によって加工圧力を管理せず、前記工具接離移動装置とは別に工具をワーク表面に接触させるための動作軸に前記圧力付与装置を設け、この圧力付与装置によって工具に付与する加工圧力を管理するように構成し、この圧力付与装置としてボイスコイルモーターを用い、前記ワーク表面の変位状態に追従する工具の上下変動若しくはこれに伴う圧力変動を検知してこれに基づき前記ボイスコイルモーターによる加工圧力を増減補正制御するように前記圧力制御部を構成したことを特徴とする請求項４，５のいずれか１項に記載の半導体材料を劈開・分離させるための溝加工装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のように構成したから、被加工物を劈開，分離するための溝加工時における加工圧力管理を、位置移動用モーターと圧力管理用モーターを別に設けることにより、軸全体の移動距離のみから算出される圧力管理方法ではなく単独に圧力制御を行うことにより圧力管理を容易にし、圧力過多及び、圧力減少による加工不良抑制し、また、制御装置を介した加工プログラム上での圧力管理を行うことにより、作業ミス発生を抑え、管理を容易にすると共に歩留まり低下を減少させる効果を奏する画期的な半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法並びに溝加工装置となる。
【００１６】
特に請求項３及び請求項６記載の発明においては、ボイスコイルモーターの特徴を利用することと、圧力を単独にて管理することにより、指定された一定の圧力を加え続けるだけではなく、センサーによる位置検出信号を基に工具が被加工物加工面の変位状態に添いながら溝加工を行う様に圧力制御部によりボイスコイルモーターの加工圧力を変動させ、被加工面の状態に影響されることに起因する加工不良の発生を抑え、安定した加圧状態を維持でき、非常に応答性が良い加減速制御が可能となり、周辺機構の影響による圧力変動を抑制し易くすることが出来る画期的な半導体材料を劈開・分離させるための溝加工方法並びに溝加工装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
好適と考える本発明の最良の形態（発明をどのように実施するのが最良か）を、図面に基づいて本発明の作用効果を示して簡単に説明する。
【００１８】
工具接離移動装置により工具を下降して工具をワーク表面に接触させる。
【００１９】
この接離動させるための動作軸に設けた圧力付与装置（例えば、ボイスコイルメーター）によって、諸条件を考慮して予め設置した所定の加工圧力を工具に付与し、この加工圧力で工具をワーク表面に押圧しながら、ワーク表面に沿って移動させる工具移動装置により移動させて溝を形成する。
【００２０】
この溝形成に際して、例えば、ワーク表面が凹凸している場合、例えば、凸部においては工具の移動抵抗が増大するに伴って工具は上昇する。しかしこの上昇による追従では不十分であり凸部での加工圧力は増大しようとするが、例えばこの工具上昇を検知してこれに基づいて圧力付与装置の加工圧力を減じるように追従補正することで、凸部での加工圧力の増加を応答性良く抑制制御できることとなる。
【００２１】
逆に、凹部においては工具の移動抵抗が減少するに伴って工具は下降する。しかしこの下降による追従では不十分であり、凹部での加工圧力は減少しようとするが、例えば、この工具下降を検知してこれに基づいて圧力付与装置の加工圧力を逆に今度は増加させるように追従補正することで、凹部での加工圧力の減少を応答性良く抑制制御できることとなる。
【００２２】
従って、工具を圧力付与装置によって所定圧力に弾圧支持して一定加工圧力を加えながら溝加工し、表面変位状態に応じてできるだけ加工圧力を一定にしようと表面凹凸にならって工具は上下動するが、この工具自体の上下動のみでは加工圧力は一定とならず溝深さや溝幅を一定とすることはできないが、本発明では、更にこの工具の表面変位状態に伴う上下動を検知してこれに応じて圧力付与装置による加工圧力を随時増減補正する圧力制御部を設けて加工圧力を表面変位に応じて補正制御することで、より一層加工圧力を一定に自動管理制御し、ワークが過剰な加工圧力によりダメージを受けることを抑えると共に、溝幅，溝深さが著しく変動することを抑える、軸全体の移動距離のみから算出される圧力管理方法ではなく、この圧力制御部による圧力付与装置にて単独に圧力管理を行い、被加工物に対しての加工時圧力管理を容易にし、圧力過多及び、圧力減少による加工不良抑制し、また、制御装置を介した加工プログラム上での圧力管理を行うことにより、作業ミス発生を抑え、管理を容易にすると共に歩留まり低下を減少させることができるものである。
【実施例】
【００２３】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本実施例の溝加工方法を行う装置を説明する構成概略図（側面図）であり、図２は、その正面拡大図及びボイスコイルモーター概略説明図、図３は、加工時の加圧制御による工具部動作イメージ図である。先ず図１において、加工開始時ボイスコイルモーター３は、圧力制御部である外部制御装置により設定されている無加圧状態に保持されている。この無加圧状態は、図２に示すボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄがボイスコイルモーターケース（「３ａ」の拡大）30ａ内にて外部制御装置に予め設定されている加圧ゼロ値となる位置に保持されていることを指し、ボイスコイルモータークチュエーターシャフト３ｂと接触している加圧用スライド４及び加圧用スライド４の先端に工具固定ヘッド６を介して取り付けられている工具７は保持状態となる。この状態から工具接離装置として設けた位置移動用モーター１が作動し、位置移動用スライド可動部２ａが下降し、工具先端（刃先）７ｂが被加工物（ワーク）８表面に接触する。外部制御装置にて設定されている接触判定値まで位置移動用スライド可動部２ａが到達すると位置移動用スライド可動部２ａは保持される。この検知は位置検出センサー５により行う。位置移動用スライド可動部２ａが保持された後に、無加圧状態に保持されていたボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄは、外部制御装置に設定されている値まで加圧を行う。ボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄが、外部制御装置に設定されている値まで加圧を行うと、ボイスコイルモータークチュエーターシャフト３ｂと接触している加圧用スライド可動部４ａがそれにより動作し、工具先端（刃先）７ｂが被加工物（ワーク）８に切り込み、工具を工具移動装置によって表面に沿って移動させることで溝加工を開始する。
【００２５】
この際に実際工具先端（刃先）７ｂが被加工物８に切り込んだ量を位置検出センサー５にて検出し、設定加圧に対する実際の切り込み深さを外部記憶装置にて管理する。溝加工方向は図３に示す通りである。溝加工時に被加工物表面変位状態イメージ80の様に表面変位が発生している場合、例えば表面変位の凸部に工具先端（刃先）７ｂが到達した際、工具先端（刃先）７ｂは上昇を開始する。実動作としては、工具７は工具固定ヘッド６を介して加圧用スライド可動部４ａに取り付けられており、上昇するのは加圧用スライド可動部４ａとボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄである。ボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄは構造上可動部が非常に軽く、加圧用スライド可動部４ａの上昇に同調追従する。加圧用スライド可動部４ａの上昇量を位置検出センサー５にてモニターリングし、加工開始時の検出値になる様に外部制御装置よりボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄに印加されている加圧値を減少させる。ボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄは非常に応答性が良い加減速制御が可能であり、外部制御装置より加圧補正を行う際に、非常に有効である。
【００２６】
次に表面変位の凹部に工具先端（刃先）７ｂが到達した際、加圧用スライド可動部４ａとボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄは下降を開始する。この際の加圧用スライド可動部４ａの下降量を位置検出センサー５にてモニターリングし、加工開始時の検出値になる様に外部制御装置よりボイスコイルモーター（リニアアクチュエーター部）30ｄに印加されている加圧値を増加させる。この加圧補正動作により加工溝イメージ90の様に被加工物表面変位状態に沿いながら溝加工を行い、安定した加工状態を維持することが可能となる。
【００２７】
外部制御装置に設定される加圧値は、溝加工時の間の設定値を段階的に異なる値に設定することも可能であり、例えば、溝加工開始時は低圧力で加工を開始し、溝加工時中は溝加工開始時圧力よりも高圧力を加え、溝加工終了時には低圧力に変更する動作を設定することにより、加工溝の深さを制御することも可能となる。この動作により被加工物の脆性が高い場合においても、加工時に被加工物が受けるストレスを軽減し、安定した加工状態を維持することが可能となる。
【００２８】
この加圧補正動作では、加圧補正動作を管理するために移動量検出方式の位置検出センサー機構を用いたが、移動量では無く、直接加圧用スライド可動部４ａにかかる加圧を検出するセンサーを用いて加圧補正動作を行うことも可能であり、本発明は、加圧補正動作を管理するためのセンサーを位置検出センサー機構に限定するものではない。
【００２９】
ボイスコイルモーター３に関し、図２の30ａから30ｄにその内部の概略を示す。ボイスコイルモーターは構造上可動部が軽く、バックラッシュがゼロである。即ち高精度位置決めが比較的容易に可能となる。ボールネジ及びカップリングといった伝達機構が不要であり、高効率、高信頼性がはかれる。ボールネジの最高速度、加速度性能からなる制限が無く、非常に応答性が良い加減速制御が可能となる。これらの事柄によりボイスコイルモーター３は本加圧機構に用いることに非常に適した作動装置（圧力付与装置）であると言える。
【００３０】
図中符号２は位置移動スライド、２ｂは位置移動用スライド固定部、３ａはボイスコイルモーターケース、４ｂは加圧用スライド固定部、７ａは工具軸部、９は加工溝、30ｂはボイスコイルモーターアクチュエーターシャフト（「３ｂ」の拡大）、30ｃはボイスコイルモーターケース断面、40ａは加圧用スライド拡大（可動側）、50は位置検出センサー拡大、60は工具固定ヘッド拡大、70ａは工具拡大、70ｂは工具先端拡大（刃先）である。
【００３１】
尚、本発明は、実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施例に係る溝加工装置の説明側面図である。
【図２】本実施例に係る溝加工装置の説明図（正面／拡大図）ある。
【図３】本実施例に係る溝加工装置での加工時状態の説明図である。
【図１】
2005175084.tif 000003
【図２】
2005175084.tif 000004
【図３】
2005175084.tif 000005