WO1999046816A1

WO1999046816A1 - Method and device for cleaving semiconductor wafer

Info

Publication number: WO1999046816A1
Application number: PCT/JP1999/001188
Authority: WO
Inventors: Jie Xu; Kenji Suzuki
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2000-09-12
Also published as: JP3326384B2; EP0984489A4; US6171933B1; JPH11260764A; EP0984489A1; US6513694B1

Description

明細書半導体ウェハーの劈開方法およびその装置

技術分野

本発明は、半導体ウェハーをスクライブ条痕に沿って劈開する半導体ウェハーの劈開方法およびその装置に関するものである。

背景技術

従来から、各種の半導体チップは、半導体ウェハー上に複数配列形成された素子領域をその境界位置で切断することにより得られている。最近においては、この半導体ウェハーの切断は、例えば、半導体ウェハーの表面の片端縁の素子形成領域の境界位置にスクライブ条痕を設け、このスクライブ条痕に沿って劈開することによつて行われている。

第 1 1 図、第 1 2図には従来の一般的な半導体ウェハ一の劈開の方法が示されている。この劈開方法は、 3点曲げ法といわれるもので、まず、半導体ウェハー 1 の表面の片端縁にスクラィブ条痕 2を複数配列形成する（このスクライブ条痕 2は前記した如く、半導体ウェハー 1 の素子形成領域の境界位置に設けられる）。次に、このスクライブ条痕形成面 3側にスクライブ条痕 2を挟んで一対の支点部材 4 a， 4 b をスクライブ条痕 2に対し平行になるように配置する。また、スクライブ条痕形成面 3 と反対側の背面 5には、前記スクラィブ条痕 2の対向位置に同じくスクライブ条痕 2に対し平行になるように支点部材 6 を配置する。その後、これら支点部材 4 a， 4 b , 6から支点力 P P , , F ,を作用させることによりスクライブ条痕 2に引っ張り応力を与える。これにより、半導体ウェハー 1 をスクライブ条痕 2の位置から Z O Y面で劈開するものである。

この 3点曲げ法による劈開時の剪断力と曲げモーメントの関係は第 1 3図のように表される。この第 1 3図に示すように、下側の支点部材 6 を境として剪断力の正負が反転する。実際に支点部材 6から半導体ゥェハー 1 に作用する支点力 F ,の作用点は微小ではあるが有限幅を持つ。このために、支点力 F ,の作用全領域で剪断応力は零とはならない。第 1 2図に示す如く、スクライブ条痕の片側半分の微小体積 d V a の部分を抜き出して考えると、劈開すべき Z O Y面に平行する剪断応力 τ と、劈開すべき Ζ Ο Υ面に垂直する曲げ引っ張り応力 σ _{3 Χ}とが生じている。

これをモールの応力円で示すと、第 1 4図のようになる。すなわち、スクライブ条痕の劈開面に生じる劈開の支配的な最大主応力 a _{a l}の作用方向は、半導体ウェハー 1 の理想的な垂直劈開面（ Z〇 Y面）に垂直な a _{a x}の方向でなく、 σ _{3 Χ}の方向とひ ,の角度（この角度はモールの応力円により容易に計算できる）をもつ。このため、第 1 5図に示す劈開状態の劈開面のように、半導体ウェハー 1 の劈開面 7 のスクライブ条痕 2 の下側にあたる部分に斜め方向の劈開部分 7 a が生じてしまい、期待する劈開面が安定に得られないという問題がある。

また、実際の劈開作業を行うに際し、第 1 6図に示すように、支点部材 6 がスクライブ条痕 2 と平行にならず、スクライブ条痕 2 の延長線と交差する状態に配置される場合がある。このような場合には、第 1 7図に示すように曲がった劈開面 7が生じてしまうという問題があった。本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、スクライブ条痕近傍部分の剪断応力を零にし、スクライブ条痕に生じる最大主応力の方向を理想的な垂直劈開面に対し垂直となる方向にする ₀ すなわち、曲げ引っ張り応力のみをスクライブ条痕に作用させて理想的な鏡面の垂直劈開面を得ることが可能な半導体ウェハーの劈開方法およびその装置を提供することにある。発明の開示

本発明は次のような構成を備えている。すなわち、本発明における半導体ウェハーの劈開方法の第 1 の構成は、表面にスクライブ条痕が刻まれている半導体ウェハーの下面側を前記スクライブ条痕を間に挟んだ少くとも 2点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平行状に支点部材で支持し、同じく半導体ウェハ一の上面側を前記スクライブ条痕を間に挟み前記下側でスクライブ条痕を最も内側に挟んで支持する位置とは支持位置を異にして少くとも 2点以上の位置で前記スクラィブ条痕に対して平行状に支点部材で支持し、上下両側の各支点部材から半導体ウェハ一に、スクライブ条痕を挟んで最も内側を支持する支点部材間の半導体ウェハーの剪断力を零とする支点力を付与し、スクライブ条痕に純曲げ引っ張り応力を作用させて半導体ウェハーを前記スクライブ条痕から劈開することを特徴として構成されている。

また、本発明における半導体ウェハーの劈開方法の第 2の構成は、前記半導体ウェハーの劈開方法の第 1 の構成を備えたものにおいて、半導体ウェハーの上下両側の支点部材はスクライブ条痕を中心にして左右対称に配し、スクライブ条痕の形成側の面を最も内側で支持する左右対称組の支点部材は反対側の背面側を最も内側で支持する対応する左右対称組の支持部材ょりも外側に配したことを特徴として構成されている。

さらに、本発明における半導体ウェハーの劈開方法の第 3の構成は、前記半導体ウェハーの劈開方法の第 1 又は第 2の構成を備えた上で、各支点部材から半導体ウェハーに支点力を付与する際に半導体ウェハーの上側の支点部材と下側の支点部材の一方側を支点力付与方向に移動させる構成とし、この移動側の支点部材は該移動側の各支点部材の支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に自律調整する浮動機構を介して支持し、この浮動機構により移動側の支点部材の前記仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に保ちながら移動側の支点部材を移動して半導体ウェハーに支点力を付与することを特徴として構成されている。

さらに、本発明における半導体ウェハーの劈開方法の第 4の構成は、前記半導体ウェハーの劈開方法の第 1又は第 2又は第 3の構成を備えた上で、半導体ウェハーの上側の支点部材と下側の支点部材からは一定荷重の支点力を付与することを特徴として構成されている。

さらに、本発明における半導体ウェハーの劈開方法の第 5の構成は、前記半導体ウェハーの劈開方法の第 1又は第 2又は第 3の構成を備えた上で、前記支点部材から半導体ウェハーに加える支点力はスクライブ条痕に沿って発生するクラックの進展方向に向かうに連れ力を大きくした分布荷重としたことを特徴として構成されている。

さらに、本発明における半導体ウェハーの劈開方法の第 6の構成は、前記半導体ウェハーの劈開方法の第 1乃至第 5のいずれか 1つの構成を備えたものにおいて、半導体ウェハーの上下両面と上下の各支点部材間に緩衡材を介在させて半導体ウェハーの劈開を行うことを特徴として構成されている。

さらに、本発明における半導体ウェハーの劈開装置の第 1 の構成は、表面にスクライブ条痕が刻まれている半導体ウェハーを载置セットするウェハ一セット面と、このウェハーセット面にセットされた半導体ゥェハーを平面 2軸の直交 X ， Y方向と X Y平面に垂直な Z軸回りの回転方向に移動可能な移動ステージ手段と、前記ウェハーセット面にセットされる半導体ウェハーの下面側を前記スクライブ条痕を間に挟んで少くとも 2点以上の位置で前記スクラィブ条痕に対して平行状に支持する下側の支点部材と、前記ウェハーセット面にセットされる半導体ウェハーの上面側を前記スクライブ条痕を間に挟んで前記下側でスクライブ条痕を最も内側に挟んで支持する位置とは支持位置を異にして少くとも 2点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平行状に支持する上側の支点部材と、前記上下両側の少くとも一方側の支点部材から半導体ウェハーへ支点力付与の移動荷重を印加する動荷重印加手段と、前記上下両側の支点部材で支持された半導体ウェハーの支持状況を観察するカメラを用いた観察手段とを有し、前記上下両側の各支点部材から半導体ウェハーに

、スクライブ条痕を挟んで最も内側を支持する支点部材間の半導体ゥェハーの剪断力を零とする支点力を付与し、スクライブ条痕に純曲げ引つ張り応力を作用させて前記半導体ウェハーを前記スクライブ条痕から劈開することを特徴として構成されている。

さらに、本発明における半導体ウェハーの劈開装置の第 2の構成は、前記半導体ウェハーの劈開装置の第 1 の構成を備えたものにおいて、動荷重印加手段から移動荷重が加えられる各支点部材は該各支点部材の半導体ウェハー支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に自律調整する浮動機構を介して前記動荷重印加手段に連結されていることを特徴として構成されている。

本発明においては、半導体ウェハーのスクライブ条痕の形成面側にスクライブ条痕を挟んだ 2点以上の位置に支点部材が配される。また、スクライブ条痕の形成面と反対側の面には同様に前記スクライブ条痕を挟んだ 2点以上の位置に支点部材が配される。これら各支点部材から支点力が付与されることで、前記スクライブ条痕を最も内側に挟む支点部材間の半導体ウェハーの領域は剪断応力が零となる。したがって、スクライブ条痕には理想的な垂直劈開面に対し垂直方向に曲げ引っ張りの最大主応力が作用する。このことにより、半導体ウェハーは、スクライブ条痕の位置で、理想的な垂直劈開面に沿って劈開される。よって、劈開面はスクライブ条痕の両端或いは片端側で斜めになつたり、曲がりが生じたりすることがなく、理想的な鏡面の垂直劈開面が得られるものとなる本発明は次に示すような効果を奏することができる。つまり、本発明では、スクライブ条痕が刻まれている半導体ウェハーの下面側をスクライブ条痕を挟んだ 2点以上の位置で支点部材により支持し、同様に半導体ウェハーの上面側を前記スクライブ条痕を挟んだ 2点以上の位置で支点部材で支持する。そして、スクライブ条痕を最も内側で挟む支点部材間の半導体ウェハーの領域の剪断応力が零となるように支点部材から支点力を付与して半導体ウェハーを劈開する。このように半導体ウェハーを劈開する構成としたものであるから、最大主応力の純曲げ引っ張り応力のみをスクライブ条痕に沿う半導体ウェハーの垂直面に直交する方向に作用させて半導体ウェハーを劈開することができる。

このことにより、スクライブ条痕に沿って真直な、かつ、鏡面の理想的な垂直劈開面を得ることができ、劈開の品質を格段に高めることができる。また、前記の如く最も内側の支点部材間の全区間を剪断応力が零となる区間にできる。このために、スクライブ条痕を剪断応力零の区間内に合わせる作業も容易となり、劈開作業の効率を十分に高めることができる。

さらに、半導体ウェハーを支持する上下両側の支点部材を前記スクラィブ条痕を中心にして左右対称に配置し、上下の一方又は両方から半導体ウェハーの上下両面に平行な荷重印加面でもって荷重を印加する。このように荷重を印加することにより、各支点部材から半導体ウェハーに作用する支点力が等しくなり、最も内側を支持する支点部材間の剪断力は必然的に零になる。このため、スクライブ条痕を挟む支点部材間の剪断応力を零に調整することが非常に容易となる。

さらに、半導体ウェハーの劈開時に該半導体ウェハーの上下両面を緩衝材で覆うことで、半導体ウェハ一の損傷等のダメージを防止することができる。また、劈開された半導体ウェハーの飛散を防ぐことが可能となる。

さらに、浮動機構を介して支点部材を動荷重印加手段に連結する構成とすることにより、各支点部材の支点力の作用点を結ぶ仮想面を半導体ウェハーの支点力作用面に平行となるように自律調整されて支点部材に荷重が加えられることとなる。このため、動荷重印加手段から各支点部材に均等配分された荷重を印加することができるという効果が得られるものである。

さらに、クラックの進展方向に向かうに連れ徐々に力を大きくした分布荷重形態の支点力を半導体ウェハーに付与する構成としたものにあつては、スクライブ条痕形成面側のクラック進展スピードを速めることができる。このことにより、スクライブ条痕形成面に金属メツキ等の複合材の層を形成した半導体ウェハーを劈開する場合に、その劈開面の不良発生を防止して、良質の安定した劈開面を得ることが可能となるというものである。図面の簡単な説明

第 1 図は、本発明に係る半導体ウェハー劈開装置の一実施形態例の構成図であり、第 2図は、本実施形態例に係る半導体ウェハー劈開方法の 4点曲げ法の説明図であり、第 3図は、第 2図のスクライブ条痕の部分を縦断状態で示す説明図である。また、第 4図は、本実施形態例における半導体ウェハー劈開時の剪断力と曲げモーメントの関係を示す図であり、第 5図は、本実施形態例における半導体ウェハー劈開時の剪断応力と引っ張り応力の関係を示すモールの応力円の図であり、第 6図は、半導体ウェハー劈開装置の他の実施形態例を示す図であり、第 7図は、本実施形態例における浮動機構の一例を示す図である。さらに、第 8図は、浮動機構の他の実施形態例を示す図であり、第 9図は、浮動機構のさらに他の実施形態例を示す図であり、第 1 0図は、浮動機構のさらに他の実施形態例を示す図であり、第 1 1 図は、半導体ウェハー劈開方法の従来例を示す図であり、第 1 2図は、第 1 0図のスクライブ条痕部分の縦断面図である。さらに、第 1 3図は、従来の半導体ウェハー劈開時の剪断力と曲げモーメントの関係を示す図であり、第 1 4図は、従来の半導体ウェハー劈開時の剪断応力と引っ張り応力の関係をモールの応力円で示す図であり、第 1 5図は、劈開面に斜めの面が生じた不具合例の説明図である。さらにまた、第 1 6図は、支点部材 6 がスクライブ条痕 2 に非平行状態に配された不具合例の説明図であり、第 1 7図は、第 1 5 図の状態で劈開されたときに生じる劈開面の曲がりの例を示す説明図であり、第 1 8図は、スクライブ条痕形成面側に金属メツキ等の複合材の層を形成した半導体ウェハーの劈開進展の様相を示す説明図であり、第 1 9図は、本発明の他の実施形態例の要部構成説明図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、以下に、本発明に係る一実施形態例を添付の図面に基づき説明する。なお、以下の実施形態例の説明において、前記従来例と同一の構成部分には同一の符号を付してその詳細説明は省略する。第 1 図は本発明に係る半導体ウェハー劈開装置の一実施形態例を示す。

第 1 図において、ベース台 1 0 の上面には支持台 1 1 が設けられている。この支持台 1 1 の上側には円形ロッド状（丸棒状）の支点部材が間隔を介して 1 対設けられている。第 2図に示されているように、この 1 対の支点部材 6 a ， 6 bは、間隔を介して配置固定されている。その支店部材 6 a ， 6 b間の間隔は、その上にセットされる半導体ウェハー 1 の片端縁の表面に設けられているスクライブ条痕 2を間に挟む間隔と成している。

そして、前記支持台 1 1 の上側にウェハーセット部 1 2が設けられている。このウェハーセット部 1 2はウェハーセット板 1 3を有している。このウェハーセット板 1 3には開口が形成されている。この開口は前記支点部材 6 a ， 6 b の上側に配される半導体ウェハー 1 が遊嵌できるものである。この開口を覆う形態でウェハーセット板 1 3の上にビニールシ一ト等の緩衝材 3 9が载せられ、この緩衝材 3 9の上に半導体ゥェハー 1 が配される。半導体ウェハー 1 は前記ウェハーセット板 1 3 の開口に嵌まり、緩衝材 3 9を介して支点部材 6 a ， 6 b の上に載置されることとなる。また、半導体ウェハー 1上面も緩衝材 3 9でカバーすることができるようになつているが、この上面側の緩衝材 3 9は図示が省略されている。なお、半導体ウェハー 1 の材料（種類）は限定されず、ガラスウェハーはもちろん、その他各種材料の汎用ウェハーの適用が可能である。

前記ベース台 1 0 の上側には前記支持台 1 1 の隣側に移動ステージ手段 1 4が配設されている。この移動ステージ手段 1 4は、テーブル基台 1 5 と、 Xテーブル 1 6 と、 Yテーブル 1 7 と、 Θテーブル 1 8 とを有して構成されている。テーブル基台 1 5はベース台 1 0上に固定されている。 Yテーブル 1 7は蟻溝を利用してテーブル基台 1 5の凸部に嵌合して平面 2軸の Y方向の移動が自在に設けられている。同様に Xテープル 1 6は蟻溝を利用して Yテーブル 1 7の凸部に嵌合して平面 2軸の X 方向の移動が自在に設けられている。また、 Θ テーブル 1 8は、 Xテーブル 1 6に対し X， Y平面に沿って正逆回転（ Θ 回転）が自在に設けられている。

これら、 Yテーブル 1 7の Y方向の移動と、 Xテーブル 1 6の X方向の移動と、 Θテーブル 1 8の回転移動は図示されていない制御装置によつて行われている。 Θテーブル 1 8には係合ピン 2 0が設けられている。この係合ピン 2 0は前記ウェハーセット板 1 3に設けた係合孔 2 1 に係合される。このように、 Θテーブル 1 8の係合ピン 2 0がウェハーセット板 1 3 の係合孔 2 1 に係合されることによって、ウェハーセット板 1 3上にセットされた半導体ウェハー 1 は前記移動ステージ手段 1 4の X， Υ , Θ の移動に応じて X， Υ , Θ方向に移動するようになっている。つまり、制御装置によつて移動ステージ手段 1 4を制御することにより、半導体ウェハー 1 の X , Υ , Θ方向の位置合わせが可能となっている。

前記ウェハーセット板 1 3上にセットされる半導体ウェハー 1 の上方側には動荷重印加手段 2 2が設けられている。この動荷重印加手段 2 2 は、支点部材保持部 2 3 と、荷重印加駆動体 2 4 と、ストローク設定手段 2 5 と、荷重解除ばね 2 6 とを有して構成されている。支点部材保持部 2 3の下面には 1対の支点部材 4 a , 4 bが第 2図、第 3図に示すように下側にセットされる半導体ウェハー 1 のスクライブ条痕 2を挟んで該スクライブ条痕 2に平行になる形態で固定配設されている。

本実施形態例においては、この上側の支点部材 4 a， 4 bは下側の支点部材 6 a， 6 b と同様に円形ロッド状を呈し、支点部材 4 a， 4 bの配置位置は次のように規定されている。すなわち、その支点部材 4 a , 4 bの規定配置位置は下側の支点部材 6 a， 6 b よりも外側位置でスクライブ条痕 2 を挟み込む位置である。支点部材保持部 2 3は荷重印加駆動体 2 4 の下側に直接固定してもよいが、本実施形態例では、荷重印加駆動体 2 4に浮動機構を介して連接している。

浮動機構は様々な形態に構成され得るが、その構成例を第 7図〜第 1 0図に示す。これらの図において、（ a ) は側面側から見た図であり、 ( b ) は正面側から見た図である。第 7図に示す浮動機構 2 7は、ボールプランジャ 2 8 と引っ張りばね 3 0 とを有して構成されている。ボールプランジャ 2 8はボール押し下げばね 2 9 とボール 3 1 とホルダ 3 2 を有している。つまり、ホルダ 3 2の先端側にはボール 3 1 が回転自在に設けられている。ボール 3 1 は圧縮状のボール押し下げばね 2 9によつてホルダ 3 2の下端のボール受け面から下方へ突き出されている（ボール 3 1 はホルダ 3 2から落下しないように保持されている）。ホルダ 3 2は螺合締結により荷重印加駆動体 2 4 の下面に固定されている。前記ボール 3 1 に対向する支点部材保持部 2 3の上面には円錐穴 3 3 が設けられ、この円錐穴 3 3にボール 3 1 が嵌まり込み、ボール 3 1 は支点部材保持部 2 3 に当接する。引っ張りばね 3 0は一端側を荷重印加駆動体 2 4に、他端側を支点部材保持部 2 3にそれぞれ固定されて支点部材保持部 2 3 と荷重印加駆動体 2 4間に介設されている。この引っ張りばね 3 0の引っ張り力により、支点部材保持部 2 3は上方へ引き寄せられてボール 3 1 に圧接されており、第 7図の（ b ) の矢印方向の回転が可能となっている。

第 8図に示す浮動機構 2 7は前記第 7図の浮動機構の構成にさらに一対のボールプランジャ 2 8 a , 2 8 b を付加したものであり、それ以外の構成は第 7図に示すものと同様である。このボールプランジャ 2 8 a ， 2 8 bは支点部材 4 a， 4 b に沿う一対のボールプランジャ 2 8 を結ぶ直線方向に対して直交する方向に間隔を介して設けられている。これらボールプランジャ 2 8 , 2 8 , 2 8 a , 2 8 bは 4点支持によって、支点部材保持部 2 3をより正確に水平支持することを可能とするものである。

第 9図に示す浮動機構 2 7は支点部材保持部 2 3の上面に円錐穴を設ける代わりに V溝 3 4を設け、この V溝 3 4にボールプランジャ 2 8 のボール 3 1 を嵌め込んだものであり、それ以外の構成は第 7図に示す機構と同様である。

第 1 0図に示す浮動機構 2 7は、支点部材保持部 2 3の上面に設けた V溝 3 4にボールプランジャ 2 8のボール 3 1 を嵌め込んで第 9図の場合と同様に支点部材保持部 2 3の上面を前後方向（一対のボールプランジャ 2 8 2 8のボール 3 1 3 1 を結ぶ方向）に水平にバランスをとつて支持している。また、荷重印加駆動体 2 4側にはさらに支点部材保持部 2 3 の左右両側を下側から支えるボールプランジャ 9 8が設けられている。このボーノレプランジャ 9 8は該ボールプランジャ 9 8内に設けられる圧縮ばねの付勢力を利用したボール 9 9により、支点部材保持部 2 3を左右の水平バランスをとつて上側に付勢して支持している。この第 1 0図に示す浮動機構を用いた実際の劈開作業に際しては、半導体ゥェ 1側から支点部材 4 a , 4 bが押し上げられる。このこと力ゝら、ボールプランジャ 2 8のボール 3 1 は内部の圧縮ばねに杭してさらに縮むことになる。この第 1 0図の機構においても、支点部材保持部 2 3はその前後左右の水平バランスを自律的に保って支点部材 4 a , 4 bから動荷重を半導体ウェハー 1 に作用させることが可能となるものである。前記第 1 図に示す荷重印加手段 2 4はガイド手段（図示せず）にガイドされて上下移動自在に設けられている。第 1 図において、荷重印加手段 2 4の上部側にはアーム 3 5が横方向に伸長する形態で取り付け固定されている。このアーム 3 5 の直下側には間隔を介してストッパブロック 3 6がベース台 1 0に固定されて配置されている。そして、アーム 3 5 とストッパブロック 3 6 との間には圧縮状の荷重解除ばね 2 6が介設されている。この荷重解除ばね 2 6 の付勢力によって、荷重印加手段 2 4は常時上方へ付勢されている。

第 1 図に示す実施形態例では、荷重印加手段 2 4の上端に操作部 3 7 が設けられている。この操作部 3 7を手動により荷重解除ばね 2 6の付勢力に抗して押し下げることによって、支点部材 4 a， 4 b , 6 a , 6 bは半導体ウェハー 1 に支点力を付与する。これにより、半導体ウェハ一 1 はスクライブ条痕 2に沿って劈開する。また、上記操作部 3 7 の押し下げ力を解除することにより、荷重印加手段 2 4は荷重解除ばね 2 6 の付勢力によって押し上げられ、押し下げ前の定位置に復帰するようになっている。

前記ストローク設定手段 2 5は、アーム 3 5 と、ストツバブロック 3 6 と、ストツパねじ 3 8によって構成されている。ストツパねじ 3 8はアーム 3 5に進退自在に螺合されている。このストツパねじ 3 8 の進退螺合位置を調整することにより、ストツバねじ 3 8の下端とストツパブロック 3 6 との間隔が可変する。これにより、荷重印加手段 2 4は上下移動のストローク（移動範囲）を調整可能な構成と成している。

前記半導体ウェハー 1 のセット領域を臨む位置には力メラ 4 0を用いた観察手段が装備されている。カメラ 4 0は支持アーム 4 1 に搭載されている。支持アーム 4 1 は基端側が前記ベース台 1 0に固定されている。本実施形態例においては、カメラ 4 0の取り込み画像に基づき、対応する支点部材と半導体ウェハー 1 との相対位置合わせ、つまり、移動ステージ手段 1 4の移動制御が行われる。この制御の手法としては、まず、カメラ 4 0 の取り込み画像を解析して、対応する支点部材と半導体ゥェハー 1 との相対位置ずれを求める。そして、この求めたずれ量が零となるように移動ステージ手段 1 4 の移動量を自動制御する。あるいは、上記求めたずれ量が零となるように手動によって移動ステージ手段 1 4 の各移動量を制御してもよいものである。

本実施形態例の装置は上記のように構成されており、次にこの装置を用いた半導体ウェハー 1 の劈開方法を説明する。まず、ウェハーセット板 1 3の上に該ウェハーセット板 1 3に設けた開口を覆って緩衝材 3 9 を載せる。次にスクライブ条痕 2 を刻んだ半導体ウェハ一 1 を緩衝材 3 9の上側からウェハーセット板 1 3の前記開口に嵌め込む。そして、この半導体ウェハー 1 を支点部材 6 a， 6 bに対し位置合わせセットする。より詳細には、第 2図、第 3図に示すように、ウェハーセット板 1 3 上の支点部材 6 a， 6 bが半導体ウェハー 1 のスクライブ条痕 2に対し平行で、かつ、左右対称となるようにセットする。この半導体ウェハー 1 のセットはカメラ 4 0の画像を観察し、自動的に又は手動で移動ステージ手段 1 4を制御移動して行う。

次に、カメラ 4 0の画像を観察して、第 2図、第 3図に示す如く支点部材保持部 2 3側の支点部材 4 a， 4 bがスクライブ条痕 2に対し平行で、かつ、左右対称となるように移動ステージ手段 1 4の X, Υ, Θ の移動を制御して半導体ウェハー 1 と支点部材 4 a， 4 bの位置合わせを行う。そして、この位置合わせの完了後、半導体ウェハー 1 の上にさらに緩衝材 3 9を被せてから操作部 3 7を下方へ押し下げる。

そうすると、支点部材 4 a， 4 bが緩衝材 3 9 を介して半導体ウェハ一 1 の上面に接触する。このとき、ボール 3 1 はボール押し下げばね 2 9の付勢力によってホルダ 3 2から下方へ突き出し状態にある。操作部 3 7をさらに押し下げると、ボール 3 1 は第 7図〜第 1 0図に示されるようにホルダ 3 2の受け止め位置まで引っ込み、押し下げ力が直接半導体ウェハー 1 に加わる。このとき、第 2図、第 3図に示すように、支点部材 4 a， 4 b , 6 a , 6 bから支点力 Ρ₂， Ρ , , F₂， F tが半導体ゥェハー 1 に作用する。これらの支点力の関係は、 P i ^ P F i : ? である。操作部 3 7をさらに押し下げると、半導体ウェハー 1 の破断点に達し、半導体ウェハー 1 はスクライブ条痕 2に沿って劈開する。

第 4図は本実施形態例における半導体ウェハ一 1 の劈開時の剪断力と曲げモーメントの関係を示す。本実施形態例においては、上側の 1対の支点部材 4 a， 4 b と下側の 1対の支点部材 6 a， 6 bが共にスクライブ条痕 2を中心にして左右対称に配置され、これら支点部材 4 a， 4 b ， 6 a , 6 b を利用した 4点曲げ法によって、半導体ウェハー 1 の劈開を行う構成とした。このために、第 4図の（ a ) に示すように、剪断力はスクライブ条痕 2を最も内側で挟む支点部材 6 a， 6 b間で、零となり、また、第 4図の（ b ) に示すようにその剪断力が零となる区間で、曲げモーメントは一定の最大値となる。

このような状態では、第 3図に示すように、スクライブ条痕 2の片半分側の微小体積 d V b を抜き出して示すと、スクライブ条痕 2の垂直劈開面には剪断応力は作用せず、曲げ引っ張り応力 σ _xのみが作用している。また、スクライブ条痕 2の領域の剪断応力と曲げ引っ張り応力との関係をモールの応力円で示すと、第 5図のようになる。すなわち、支点部材 6 a， 6 b間は剪断応力 τ は零となり、スクライブ条痕 2の理想的な垂直劈開面に対し垂直方向（X方向）に曲げ引っ張りの最大主応力 σ _{b χ}が生じる。

したがって、本実施形態例によれば、スクライブ条痕 2を挟んで比較的広幅区間に亙って剪断応力が零で X方向を最大主応力の方向とする領域を作り出すことができる。このために、半導体ウェハー 1 をスクライブ条痕 2に沿った理想的な垂直劈開面を持たせて劈開することができる。このように、本実施形態例の構成から上記優れた効果を奏することが可能となる。

また、前記のように、スクライブ条痕 2を挟んで比較的広幅区間に亙つて剪断応力が零となる区間を確保できるので、支点部材とスクライブ条痕 2 との平行度が多少ずれたとしても、スクライブ条痕 2は剪断応力が零となる支点部材間に収まる。このことにより、 X方向の曲げ引っ張り応力のみ（純曲げ引っ張り応力）によって劈開されることとなる。この結果、劈開面が斜めになつたり、曲がったりすることなく、良質で真直な垂直劈開面を得ることができる。このことから、支点部材と半導体ウェハ一 1 (スクライブ条痕 2 ) との位置合わせも容易となり、劈開の作業効率を十分に高めることができる。

さらに、本実施形態例では、半導体ウェハー 1 の上下両面と上下の支点部材との間に緩衝材 3 9 を介している。このことにより、例え半導体ウェハー 1 が損傷し易いガラスウェハーであっても、各支点部材から半導体ウェハー 1 に作用する支点力を和らげることができる。このために、半導体ウェハー 1 の損傷等のダメージ発生を防止可能となるものである。また、半導体ウェハー 1 は緩衝材 3 9によって挟まれた状態で劈開されるので、劈開時にその劈開された半導体ウェハーが飛散するのを防止することができる。

さらに、本実施形態例においては、半導体ウェハー 1 の上側を支持する支点部材 4 a , 4 b を持った支点部材保持部 2 3を第 7図〜第 1 0図に示すような浮動機構 2 7を介して荷重印加手段 2 4に連接している。このために、支点部材保持部 2 3を水平に保って、つまり、支点部材 4 a , 4 bの下端を結ぶ仮想平面を水平に保って、かつ、荷重変動のない一定の均一荷重による支点力を半導体ウェハー 1 に作用させることがでさる。

すなわち、例えば、半導体ウェハー 1 の上面と、引っ張りばね 3 0に吊り下げ保持されている支点部材保持部 2 3の対向面との平行度が多少ずれており、支点部材 4 a， 4 bが最初に半導体ウェハー 1 (より詳しくは半導体ウェハー 1 の上側の緩衝材 3 9 ) の上面に片当たり状態で接触したとする。ボール 3 1 はボール押し下げばね 2 9によってホルダ 3 2から下側に突きだしているので、荷重印加手段 2 4がさらに下方に押し下げられることによって、支点部材保持部 2 3はボール押し下げばね 2 9に抗してボール 3 1 をホルダ 3 2側へ押し込めていく。それと共に、支点部材保持部 2 3は半導体ウェハー 1 の面に平行になるように、つまり、支点部材 4 a , 4 bの全長が半導体ウェハー 1 の面に接触する方向に回転する。そして、支点部材保持部 2 3の押し付け面が半導体ゥェハー 1 の上面に平行になった状態を保って押し下げられることとなる。このことにより、支点部材 4 a ， 4 bから一定荷重の支点力を半導体ゥェハー 1 に付与して半導体ウェハー 1 を劈開することができるのであるまた、半導体ウェハ一 1 が劈開された後に支点部材保持部 2 3は多少余分にさらに下方へ押し下げられるが、その劈開完了の瞬間にボール押し下げばね 2 9が伸び、ボール 3 1 がホルダ 3 2のボール受け面から離れて下方へ突き出す。このことにより、ボール押し下げばね 2 9に変動荷重を緩和する機能がはたらく。このため、ウェハー劈開後にさらに支点部材保持部 2 3が下方に押し下げられても、半導体ウェハー 1 に過荷重がかかるのを防止することが可能となる。

第 1 9図は本発明の他の実施形態例の要部を示すものである。この実施形態例の特徴的なことは、支点部材 4 a ， 4 bから半導体ウェハー 1 に加える支点力 P ₂，を分布荷重によって与えるようにしたことである。それ以外の構成は前述した実施形態例の構成と同様である。

半導体ウェハー 1 にはスクライブ条痕 2の形成面上に金属メツキ等の複合材の層が形成されるものがある。このように金属メツキ層等が形成された半導体ウェハー 1 をスクライブ条痕 2に沿って劈開する場合には、片端縁側に設けられたスクライブ条痕 2の延長線方向にクラックが進展する際、第 1 8図に示すように、金属メツキ層等の形成面側が劈開しにくレ、。このために、金属メツキ層等の形成面側におけるクラックの進展が反対側の面（金属メツキ等の層が形成されていない面）よりも遅くなり、劈開不良部分が発生し易くなるという問題が生じる。

このような問題を解消するために、第 1 9図に示す構成においては、次にしめすような分布荷重の形態でもって支点部材 4 a， 4 b を介して半導体ウェハー 1 に支点力 P ₂ , P _tを付加する。つまり、スクライブ条痕 2からその延長線に向かってクラックが進展する方向に、徐々に支点力 P ₂， P ,の大きさを大きくする。このような支点力の分布荷重の形態で支点力を付与するには、例えば、第 1 0図の（ b ) に示す 2つのボールプランジャ 2 8 a , 2 8 bのうち、スクライブ条痕 2の形成側のボール 3 1 の押し下げばね力よりも反対側のボールプランジャ 2 8 bのボール 3 1 の押し下げばね力を大きくすることにより達成できる。

このように、クラックの進行方向に向かうに連れ、支点力を徐々に大にすることにより、金属メッキ層等の形成面側の劈開の曲げ引つ曲げ力がクラックの進行方向に向かうに連れ徐々に大きくなる。このために、金属メツキ層等の形成面側のクラック進展の遅れを解消し、これにより、スクライブ条痕 2の形成面側にメツキ等の複合材の層が形成された半導体ウェハー 1 においても、良質の劈開面を安定に得することが可能となるものである。

次に本発明の具体的な実施例を説明する。前記第 1 図に示す装置を用い、第 2図、第 3図に示す半導体ウェハー 1 と支点部材 4 a， 4 b , 6 a， 6 b との関係を示す条件パラメーターを次のように設定して半導体ウェハー 1 の劈開実験を行った。

半導体ウェハー 1 のスクライブ条痕 2 の長さは 5 0 0 μ ιηとし、このスクライブ条痕 2を半導体ウェハー 1 の表面の片端縁に 0. 8 mmのピツチ間隔で平行に配列形成した。半導体ウェハー 1 の幅 Sは 6 m mであり、高さ（厚み） hは 0. 1 2 mmである。上側の支点部材 4 a , 4 b はスクライブ条痕 2を中心に挟んでスクライブ条痕 2に対称、かつ、平行に配置し、その支点部材 4 a , 4 bの間隔 bは 1 . 4 m mとした。

また、下側の支点部材 6 a， 6 b もスクライブ条痕 2を中心に挟んで、スクライブ条痕 2に対称、かつ、平行に配置し、その支点部材 6 a， 6 bの間隔 a は 0. 1 4 mmとした。これら上側と下側の支点部材 4 a , 4 b , 6 a , 6 bは共に円形ロッド（円柱棒）の形態とし、支点部材 4 a , 4 bの直径は 0. 5 mmであり、支点部材 6 a， 6 bの直径は 0 . 1 2 5 mmである。

半導体ウェハー 1 の上面と支点部材 4 a， 4 b との間および半導体ゥェハー 1 の下面と支点部材 6 a ， 6 b との間にはそれぞれ緩衝材として厚み 6 0 μ m程度のビニールシートが介在されている。このように、半導体ウェハー 1 と支店部材との間に緩衝材を介在させた状態で、半導体ウェハー 1 の劈開は、各支点部材に p , = p ₂ = F！ = F ₂ = 5 0 g f の支点力を作用させる一定の荷重を印加して行った。

その結果、スクライブ条痕 2に沿い、半導体ウェハー 1 の上下両面に垂直であって鏡面を持つ理想的な垂直劈開面を得た。また、緩衝材 3 9 を設けて支点部材から半導体ウェハー 1 に直接支点力がかかるのを防止したことにより、半導体ウェハー 1 に損傷等のダメージは見られなかつた。

本発明者はさらに、上記条件のうち支点部材 4 a， 4 1^の間隔 13 を 1 mmに変更し、各支点部材の支点力を 1 0 0 g f に変更して同様に半導体ウェハー 1 の劈開実験を行った。この実験でも前記実験と同様に良好な結果を得ることができた。なお、スクライブ条痕 2の長さや深さ等のパラメータも劈開実験を通して最適条件となるように適宜設定されるものである。

本発明は、上記実施形態例および実施例に限定されることなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、上記例ではスクライブ条痕 2を半導体ウェハー 1 の片端縁に設けたが、これを半導体ウェハー 1 の表面の一端側から他端側に連続して設けてもよい。

また、支点部材の形状は円形ロッド以外の例えば第 1 1 図に示すような断面が三角形状の部材でもよく、断面形状は特に問わない。

さらに、上記例では、支点部材の数を半導体ウェハー 1 の上側に 2個、下側に 2個の合計 4個用いたが、上側に 2個以上（好ましくは 1対以上の遇数個）、下側に 2個以上（好ましくは 1 対以上の遇数個）の合計 4個以上の支点部材を用いてもよい。この場合も、スクライブ条痕 2を最も内側に挟む支点部材間の半導体ウェハー 1 の領域には剪断応力が零となるように各支点部材に荷重を加えるようにすることが必要である。さらに、支点部材保持部 2 3を浮動機構 2 7 を介して荷重印加手段 2 4に連接する場合、浮動機構 2 7 を第 6図に示すように、引っ張りばね

3 0のみによって構成し、第 7図等に示されるボールプランジャ 2 8を省略してもよレ、。この第 6図では、操作部 3 7に対向する荷重印加手段 2 4の下端をストツパ 4 2 とし、荷重印加手段 2 4が押し下げ操作される前の定位置にある状態で、半導体ウェハー 1 の上面と支点部材 4 a ,

4 b の下端との距離 1 , よりもストツノ、° 4 2 とストツパブロック 3 6 の上面との距離（荷重印加手段 2 4の押し下げストローク） 1。を大きく設定している。

この第 6図の装置の場合も、支点部材保持部 2 3は引っ張りばね 3 0 に支持されて回転（傾動）自在である。このことから、荷重印加手段 2 4が押し下げられて支点部材を介して最初に半導体ウェハー 1 に片当たりしても、さらに荷重印加手段 2 4が押し下げられるのに連れて支点部材保持部 2 3が半導体ウェハー 1 の上面に平行となるように回転する。そして、この平行状態を保って支点部材保持部 2 3の押し下げが行われるので、支点部材 4 a， 4 bを介して一定の安定荷重を半導体ウェハー 1 に印加することができる。

また、半導体ウェハー 1 が劈開した瞬間時には、引っ張りばね 3 0が伸びて半導体ウェハー 1側からの反力を吸収する方向に機能する。このために、荷重印加手段 2 4がストツパブロック 3 6に当たるまでさらに下降しても半導体ウェハー 1 に過剰な支点力が加わることが防止されるさらに、上記例では、半導体ウェハー 1 の上側の支点部材 4 a , 4 b 側から半導体ウェハー 1 に移動荷重を加えるようにしたが、下側の支点部材 6 a , 6 b側から移動荷重を加えるようにしてもよい。あるいは、上下の両側の支点部材から移動荷重を加えるようにしてもよい。

さらに、上記例では、半導体ウェハー 1 の上下両側に緩衝材 3 9を設けたが、特に、半導体ウェハー 1 の支点力によるダメージが問題にならない場合は緩衝材 3 9 を省略することが可能である。

さらに、上記第 1 図、第 2図に示す装置では、荷重印加手段 2 4に操作部 3 7を設け、この操作部 3 7 を手動によって押し下げるようにしたが、この荷重印加手段 2 4は、自動により押し下げ動作を行うようにしてもよい。この場合は、例えば、モータの回転を進退移動に変換する変換機を介して荷重印加手段 2 4をモータに連結し、制御装置によりモータの回転を制御することによって、荷重印加手段 2 4の押し下げ移動を自動的に制御することが可能となる。

さらに、上記例では観察手段に 1種類のカメラ 4 0を備えたが、これとは異なり、倍率の異なる複数のカメラを備えてもよレ、。例えば、低倍率のカメラと高倍率のカメラとを備える。この場合には、低倍率のカメラで粗の位置合わせを迅速に行い、次に高倍率のカメラを用いて微細な位置合わせを行うようにしてもよレ、。このようにすることにより、半導体ウェハー 1 と支点部材の位置合わせ作業を効率的に行うことができる

産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る半導体ウェハーの劈開方法およびその装置は、半導体ウェハー、つまり、シリコンウェハーやガラスウェハー等の各種材料の汎用ウェハーを劈開するのに適しているものである。

Claims

5冃求の範

1 . 表面にスクライブ条痕が刻まれている半導体ウェハーの下面側を前記スクライブ条痕を間に挟んだ少くとも 2点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平行状に支点部材で支持し、同じく半導体ウェハーの上面側を前記スクライブ条痕を間に挟み前記下側でスクラィブ条痕を最も内側に挟んで支持する位置とは支持位置を異にして少くとも 2点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平行状に支点部材で支持し、上下両側の各支点部材から半導体ウェハーに、スクライブ条痕を挟んで最も内側を支持する支点部材間の半導体ウェハーの剪断力を零とする支点力を付与し、スクライブ条痕に純曲げ引っ張り応力を作用させて半導体ゥェハーを前記スクライブ条痕から劈開することを特徴とする半導体ウェハ一の劈開方法。

2 . 半導体ウェハーの上下両側の支点部材はスクライブ条痕を中心にして左右対称に配し、スクライブ条痕の形成側の面を最も内側で支持する左右対称組の支点部材は反対側の背面側を最も内側で支持する対応する左右対称組の支持部材ょりも外側に配したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の半導体ウェハーの劈開方法。

3 . 各支点部材から半導体ウェハーに支点力を付与する際に半導体ゥェハーの上側の支点部材と下側の支点部材の一方側を支点力付与方向に移動させる構成とし、この移動側の支点部材は該移動側の各支点部材の支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に自律調整する浮動機構を介して支持し、この浮動機構により移動側の支点部材の前記仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に保ちながら移動側の支点部材を移動して半導体ウェハーに支点力を付与することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の半導体ウェハーの劈開方法。

4 . 各支点部材から半導体ウェハーに支点力を付与する際に半導体ゥェハーの上側の支点部材と下側の支点部材の一方側を支点力付与方向に移動させる構成とし、この移動側の支点部材は該移動側の各支点部材の支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に自律調整する浮動機構を介して支持し、この浮動機構により移動側の支点部材の前記仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に保ちながら移動側の支点部材を移動して半導体ウェハーに支点力を付与することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の半導体ウェハーの劈開方法。

5 . 半導体ウェハーの上側の支点部材と下側の支点部材からは一定荷重の支点力を付与することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項又は第 3項又は第 4項記載の半導体ウェハーの劈開方法。

6 . 支点部材から半導体ウェハーに加える支点力はスクライブ条痕に沿つて発生するクラックの進展方向に向かうに連れ力を大きくした分布荷重としたことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項又は第 3項又は第 4項記載の半導体ウェハーの劈開方法。

7 . 半導体ウェハーの上下両面と上下の各支点部材間に緩衡材を介在させて半導体ウェハーの劈開を行うことを特徴とする請求の範囲第 1 項乃至第 4項のいずれか 1つに記載の半導体ウェハーの劈開方法。

8 . 半導体ウェハーの上下両面と上下の各支点部材間に緩衡材を介在させて半導体ウェハーの劈開を行うことを特徴とする請求の範囲第 5項記載の半導体ウェハーの劈開方法。

9 . 半導体ウェハーの上下両面と上下の各支点部材間に緩衡材を介在させて半導体ウェハーの劈開を行うことを特徴とする請求の範囲第 6項記載の半導体ウェハーの劈開方法。

1 0 . 表面にスクライブ条痕が刻まれている半導体ウェハーを載置セットするウェハーセット面と、このウェハーセット面にセットされた半導体ウェハーを平面 2軸の直交 X ， Y方向と X Y平面に垂直な Z軸回りの回転方向に移動可能な移動ステージ手段と、前記ウェハーセット面にセットされる半導体ウェハーの下面側を前記スクライブ条痕を間に挟んで少くとも 2点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平行状に支持する下側の支点部材と、前記ウェハーセット面にセットされる半導体ゥェハーの上面側を前記スクラィブ条痕を間に挟んで前記下側でスクライブ条痕を最も内側に挟んで支持する位置とは支持位置を異にして少くとも 2点以上の位置で前記スクライブ条痕に対して平行状に支持する上側の支点部材と、前記上下両側の少くとも一方側の支点部材から半導体ゥェハーへ支点力付与の移動荷重を印加する動荷重印加手段と、前記上下両側の支点部材で支持された半導体ウェハーの支持状況を観察するカメラを用いた観察手段とを有し、前記上下両側の各支点部材から半導体ゥェハーに、スクライブ条痕を挟んで最も内側を支持する支点部材間の半導体ウェハーの剪断力を零とする支点力を付与し、スクライブ条痕に純曲げ引っ張り応力を作用させて前記半導体ウェハーを前記スクライブ条痕から劈開することを特徴とする半導体ウェハーの劈開装置。

1 1 . 動荷重印加手段から移動荷重が加えられる各支点部材は該各支点部材の半導体ウェハ一支点先端を結ぶ仮想面を半導体ウェハーの支点力付与面に平行に自律調整する浮動機構を介して前記動荷重印加手段に連結されていることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の半導体ウェハ一の劈開装置。